左延柏

摘 要 就思維可視化理論、概念圖理論、學生思維誤區(qū)分析、用概念圖促進思維可視化的應用等方面作了一定的分析和闡述。

關(guān)鍵詞 思維可視化 科學用腦 概念圖

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

在傳統(tǒng)教學模式中，“知識加工”和“問題解決”的思考過程往往是不可見的，而且教師和學生都更多關(guān)注答案，忽視答案的生成過程。然而，學生思維的發(fā)展并不來自于“答案的累積”，而是來自于“生成答案的思維方法和過程”。在實際教學中，要提高教學效能，教師就必須變“強調(diào)答案”為“強調(diào)答案的生成過程”，變“依靠感性經(jīng)驗答題”為“運用理性思考解題”，而這就要求教師必須要把“看不見的”思維的過程和方法清晰地呈現(xiàn)出來，以便更好地對所學知識進行理解、記憶和運用。

1 思維可視化理論

1.1 思維可視化

可視化，最原始表示為“能夠看見，清晰地展示”，現(xiàn)也可表示為“圖像化”。思維可視化是指運用一系列圖示技術(shù)把本來不可視的思維（包括思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程。

人類80%的信息是通過視覺獲得的。可視化的含義即將較為抽象的概念、想法等轉(zhuǎn)換為直觀的圖像表示的方法。瑞士近代最著名的兒童心理學家、發(fā)生認識論創(chuàng)始人皮亞杰認為，圖示可以幫助學生更深入理解所學的知識，加快對知識的理解、提高學習的進度”。

1.2 思維可視化的研究價值

1.2.1 利于理解和記憶

據(jù)信息傳播學及腦科學的研究，在各類信息中，圖像信息的傳遞效率最高，大概是聲音信息傳遞效率的兩倍，是純文字信息傳遞效率的10倍。所謂傳遞效率，教師可以僅從教學角度，將它理解為“學生理解和記憶知識的效率”。人們常說“一圖勝千字”“百聞不如一見”，講的就是這個道理。因為人們的大腦更喜歡“圖”，也更擅長理解與記住“圖”。

1.2.2 利于發(fā)展思維能力

運用思維可視化方法及技術(shù)進行教學，教學的焦點從“知識層”深入到“思維層”，可以使知識更易被理解和記憶，更有利于學生的思維能力的發(fā)展。

1.2.3 利于激發(fā)學習興趣

運用思維可視化教學，對知識進行的是“精加工”。它通過“提要素——問本質(zhì)——理關(guān)系——建結(jié)構(gòu)”4個步驟，將隱性、模糊、零散的“知識點”，變成顯性、清晰、系統(tǒng)的“知識網(wǎng)”。在“結(jié)網(wǎng)”的過程中，學生會體會到較強烈的進行有效思考的快樂及獲得明確成果的成就感，讓學習過程本身給學生帶來愉悅，讓學生愛思考、會思考、享受思考的樂學體驗。

2 科學用腦理論

美國心理生物學家、1981年度的“諾貝爾生理學或醫(yī)學獎”獲得者斯佩里博士通過著名的割裂腦實驗，證實了大腦不對稱性的“左右腦分工理論”，在肯定大腦的左半球?qū)φZ言、推理、判斷、計算等占有優(yōu)勢的同時，提出了右腦主要負責想象、圖形、旋律、色彩等形象思維的觀點（圖1）。絕大多數(shù)人習慣于邏輯思維而不習慣于形象思維，這就等于只用了左腦而閑置了右腦，而右腦是創(chuàng)造力的源泉，如不能很好地使用右腦，實在是太可惜了！人的大腦蘊藏著極大的潛能，這種潛能至今還“沉睡”著，所以大腦潛能的開發(fā)重在右腦的開發(fā)，從而在全世界范圍內(nèi)掀起了“右腦革命”的熱潮。

有資料研究顯示，在左腦中發(fā)揮作用的是低速記憶，而在右腦中發(fā)揮作用的則是高速記憶。研究表明，右腦的記憶功能遠超過左腦。右腦是創(chuàng)造腦，右腦擁有巨大的存儲量，以速度快、效率高的信息處理方式，使它具備了卓越的創(chuàng)造天性。開發(fā)右腦就是要開發(fā)人的直觀能力、全方位思維能力和富于創(chuàng)造性的思維能力。

3 概念圖理論

3.1 概念圖

圖是最直觀的語言，易讀、易懂、易記而且記得牢。因此，實現(xiàn)“思維可視化”的最有效方式便是用“圖”把“思維”呈現(xiàn)出來。

概念圖是指利用圖示的方法來表達人們頭腦中的概念、思想、理論等，是把人腦中的隱形知識顯性化、可視化，便于人們思考、交流、表達；能有效呈現(xiàn)思考過程及知識的關(guān)聯(lián)，引導學生進行有意義建構(gòu)的教學策略。概念圖是一種有效教與學的策略，在新課程改革的背景下，利用概念圖組織教學也是必然趨勢之一。

3.2 概念圖溯源

概念圖的理論基礎(chǔ)源自于美國著名心理學家奧蘇貝爾的有意義學習理論，概念圖將某一主題的相關(guān)概念置于圓圈或方框中，根據(jù)邏輯關(guān)系將相關(guān)概念連接起來。

現(xiàn)為美國康奈爾大學榮譽教授、西佛羅里達大學人機認知研究所高級研究科學家約瑟夫·D·諾瓦克，是著名的教育心理學家、概念圖和概念構(gòu)圖的創(chuàng)始人，他認為每種文化都有自己的概念體系和實踐框架。

概念圖可理解為思維可視化的工具，幫助學生把抽象的思維過程轉(zhuǎn)換為形象的、可視的思考過程，大大降低了學習的難度。

3.3 概念圖的構(gòu)建方法

（1） 確定關(guān)鍵概念：借助教材章節(jié)目錄及其各層次標題的指引，認真閱讀相關(guān)知識，摸清脈絡(luò)，再仔細推敲構(gòu)建概念圖中要應用的概念，確定關(guān)鍵概念，概念圖中每個概念只出現(xiàn)一次。

（2） 分析層級，初擬草圖：把概念列出來之后，再對概念進行逐一分析，弄清它們之間的邏輯關(guān)系，初步擬定概念圖縱向分層和橫向分支。把最一般、最概括的概念置于頂層或中心，向下或四周輻射寫出下一級的概念，直到最后層級。

（3） 建立連接：用連線把相關(guān)的概念連接起來，一般是相鄰層級概念間的連接，也可建立交叉連接。建立概念之間的連接，并在連線上用連接詞標明兩者之間的關(guān)系。

（4） 注上連接詞：建立連接后，針對兩個概念間的意義關(guān)系認真提煉出連接詞，連接詞必須是最概括、最簡短的詞語，最后標注在連線旁邊。概念名詞要用方框或圓圈圈起來，而連接詞則不用。

（5） 反思與完善：對初建起來的草圖進行回顧、梳理，在以后的學習中不斷修改和完善（圖2）。

4 概念圖促進思維可視化的應用

4.1 提供豐富的感性材料，增強學生形象思維

原蘇聯(lián)心理學家魯賓斯坦說：“任何思維，不論它是多么抽象多么理論的，都是分析經(jīng)驗材料開始，而不可能從任何其他東西開始的?！边@里所說的經(jīng)驗材料，主要是指感性材料。在生物學教學中，主要指演示、實驗、各種直觀材料、教具（模型、標本等）、圖像的觀察和聯(lián)系實際（學生原有的知識和生活經(jīng)驗、生產(chǎn)實際等）和教師用生動的語言進行講解等。

【例1】 對生存斗爭、種間斗爭、種內(nèi)斗爭和競爭4個概念的關(guān)系分析，教師先給出草原生態(tài)系統(tǒng)剪輯影片，引導觀看具體實例，再分析它們的相互關(guān)系。學生就容易得出種間斗爭和競爭的區(qū)別：競爭指兩種生物為爭奪共同的生活資源而斗爭，競爭的生物處于同一營養(yǎng)級，如牛、羊吃同一片草；種間斗爭可以是同一營養(yǎng)級生物之間（競爭），也可以是不同營養(yǎng)級生物之間，如某種昆蟲以某種植物為食卻被植物的有毒物質(zhì)毒死，雄鹿圍成一圈鹿角朝外將母鹿和幼鹿圍在中間與狼群對峙，而昆蟲和植物，狼與鹿都為捕食關(guān)系。然后給出圖解（圖3），學生就能較清晰地理解它們的關(guān)系。

4.2 分析概念的本質(zhì)屬性，提升學生抽象思維

在獲取感性材料的基礎(chǔ)上，對材料精密思考、分析，分清本質(zhì)屬性與非本質(zhì)屬性，主要特征與次要特征；并對具體現(xiàn)象進行概括、歸納，最后得到完整的概念。分析概念的本質(zhì)屬性是學習概念的核心問題。

概念的內(nèi)涵和外延是概念的基本特征。生物學概念的內(nèi)涵是指反映生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的本質(zhì)特征；外延是指內(nèi)涵所適應的范圍和條件，是生物學概念反映的總和。準確理解概念的內(nèi)涵和外延并建立概念體系，是掌握概念的先決條件。

【例2】 酶概念本質(zhì)屬性的分析（圖4）：酶是活細胞產(chǎn)生的一類具有生物催化作用的有機物，其中胃蛋白酶、唾液淀粉酶等絕大多數(shù)的酶是蛋白質(zhì)，少數(shù)的酶是RNA。“活細胞產(chǎn)生”“生物催化劑”“有機物”是酶概念的內(nèi)涵，體現(xiàn)了酶的本質(zhì)屬性：只有活細胞（又指全體活細胞）能產(chǎn)生與無機化學催化劑功能相同的有機物?！暗鞍踪|(zhì)”和“RNA”從化學成分上界定了酶的范圍（酶一般為蛋白質(zhì)，少數(shù)RNA也能起到酶的作用），是概念的外延。

4.3 以概念圖為載體構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，促進學生思維可視化

尤其是在復習課教學中，在教師的引導下，發(fā)揮學生的能動作用，教師檢驗并反饋學生對已學知識的理解和運用，根據(jù)學生的知識基礎(chǔ)和能力基礎(chǔ)，引導學生進一步的鞏固、拓展學習，對以某一具體知識點為中心構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，能顯著地提升學生的思維能力，并能收到很好的學習效果。

【例3】 以人體的神經(jīng)調(diào)節(jié)為中心構(gòu)建生物學概念圖，組建知識網(wǎng)絡(luò)（圖5）。

總之，概念圖作為一種成熟的教與學工具或策略，在國外廣泛推廣說明其具有強大的生命力和實效性，同時也為校本教研提供了有力的條件。概念圖作為學習工具、交流工具，能很好地促進學生的知識結(jié)構(gòu)化，思維可視化。

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