單世乾 耿秀梅

摘要：思維可視化是發(fā)展關(guān)鍵能力的關(guān)鍵路徑。板書作為一種可視化語言，可用契合教學(xué)需要的結(jié)構(gòu)化知識脈絡(luò)圖呈現(xiàn)知識思維結(jié)構(gòu)化過程。常見的知識思維結(jié)構(gòu)圖有概念比較的雙氣泡圖、元素化合物價類二維圖、問題解決魚骨圖、元素周期律錨圖等?；谥R思維結(jié)構(gòu)圖板書的教學(xué)有三個程序：根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)匹配合適的思維結(jié)構(gòu)圖；呈現(xiàn)解決問題的關(guān)鍵思維要素，設(shè)計“情境—證據(jù)—因果”的思維路徑；基于真實(shí)問題建構(gòu)思維模型。

關(guān)鍵詞：關(guān)鍵能力；思維可視化；結(jié)構(gòu)化板書；結(jié)構(gòu)圖

文章編號：10056629（2022）12003605

中圖分類號：G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

培養(yǎng)學(xué)生思維能力是提升學(xué)生關(guān)鍵能力的重要途徑。心理學(xué)家林崇德曾高度評價“思維”的價值與意義，他指出：不管是智力還是能力，其核心成分都是思維^［1］。從這個意義上講，思維是組成關(guān)鍵能力的基本單元?；瘜W(xué)思維能力是化學(xué)學(xué)科關(guān)鍵能力的基礎(chǔ)，楊季冬從思維角度給出關(guān)鍵能力的構(gòu)成要素，包括抽象思維、概括思維、推理思維、模型思維等^［2］。當(dāng)學(xué)生的思維水平與素養(yǎng)目標(biāo)不一致的時候，他們所學(xué)的知識常常是零散的、碎片化的，難以形成系統(tǒng)連貫的體系，導(dǎo)致在元素化合物、概念、原理、實(shí)驗等模塊內(nèi)容的學(xué)習(xí)中困難重重，更無法在真實(shí)情境中進(jìn)行判斷與決策。因此，化學(xué)教學(xué)呼喚思維教學(xué)，而思維本身是抽象不可視的，在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)借助工具將內(nèi)隱思維外顯，建構(gòu)思維邏輯，提升思維品質(zhì)，以培養(yǎng)指向未來的關(guān)鍵能力。

1 思維可視化的板書設(shè)計

1.1 思維可視化

思維可視化是指運(yùn)用一系列圖示技術(shù)把本來不可見的思維（思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程^［3］。通過不同呈現(xiàn)方式，將概念系統(tǒng)中知識整合和解決問題的思維過程以各種直觀形象的結(jié)構(gòu)圖示表現(xiàn)出來，形成促進(jìn)思維發(fā)展的引導(dǎo)框架和網(wǎng)絡(luò)^［4］。

華東師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所“思維可視化教學(xué)體系”研究團(tuán)隊提出了“學(xué)科思維導(dǎo)圖”的概念，使其成為“思維可視化教學(xué)體系”中一個比較重要的教學(xué)工具。學(xué)科思維導(dǎo)圖指以圖示（以層級結(jié)構(gòu)為主）或圖示組合的方式對學(xué)科知識體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)化表征（解構(gòu)、建構(gòu)、重構(gòu)）的過程。學(xué)科思維導(dǎo)圖的結(jié)構(gòu)化思維強(qiáng)調(diào)概念與概念之間必須有清晰明確的邏輯關(guān)系，必須按學(xué)科本身的結(jié)構(gòu)、規(guī)律、特點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范、科學(xué)的繪制，對繪制者的邏輯思維能力及學(xué)科功底有較高的要求^［5］。

利用思維導(dǎo)圖的繪制過程與教學(xué)環(huán)節(jié)相融合，構(gòu)建思維教學(xué)與思維可視化共同體。繪制學(xué)科思維導(dǎo)圖，要求提取與整合眾多信息的關(guān)鍵要素，找出其邏輯關(guān)系、將信息關(guān)聯(lián)并呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)化的知識脈絡(luò)和概念應(yīng)用的思維邏輯，同時在學(xué)習(xí)過程中建立思維模型，形成解決問題的策略化思維，這一創(chuàng)建“知識思維結(jié)構(gòu)化”板書的過程，正是學(xué)生關(guān)鍵能力發(fā)生、發(fā)展的過程。

1.2 知識思維結(jié)構(gòu)化板書

板書是基本的教學(xué)媒介，是一種可視語言。精心設(shè)計的板書具有“提綱挈領(lǐng)、畫龍點(diǎn)睛、聚焦思維、示范引導(dǎo)”的作用，促進(jìn)教學(xué)目的的實(shí)現(xiàn)和教學(xué)任務(wù)的完成，即使在現(xiàn)代教育技術(shù)日趨成熟且多樣化的今天，也依然有著不可取代的地位。傳統(tǒng)的板書設(shè)計重視重難點(diǎn)知識的呈現(xiàn)和例題的示范解答，對于觀念、概念的邏輯關(guān)系少有精心布局，且忽視學(xué)生思維的探索。結(jié)構(gòu)化板書能夠基于學(xué)習(xí)目標(biāo)，圍繞主題內(nèi)容，將學(xué)科的核心知識、核心概念及構(gòu)建的思維方式等，以結(jié)構(gòu)化圖示形式呈現(xiàn)在黑板上?？梢钥闯?，結(jié)構(gòu)化板書契合教學(xué)需要，明晰教學(xué)的過程結(jié)構(gòu)，是思維可視化教學(xué)的重要手段之一。鄭維恩在政治教學(xué)中概括了“線式、輻射式、魚骨式”思維導(dǎo)圖，以突出內(nèi)容邏輯和學(xué)生思維的板書^［6］。李云主張“以圖賦能，重構(gòu)知識架構(gòu)”，強(qiáng)調(diào)圍繞核心概念建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，突出事實(shí)邏輯和問題本身的邏輯、打通學(xué)生思維障礙，關(guān)注問題的場景轉(zhuǎn)換并把握問題的關(guān)聯(lián)性，提升思維品質(zhì)，拓展學(xué)科思維容量^［7］。楊小亮認(rèn)為，層級圖生物教學(xué)板書，具有“聚焦核心內(nèi)容，構(gòu)建知識主體框架；聚焦內(nèi)在邏輯，展現(xiàn)知識基本脈絡(luò)；聚焦問題探究，提高學(xué)生課堂參與；聚焦類似知識，培養(yǎng)學(xué)生對比能力”的功能^［8］。以上教學(xué)實(shí)踐探索無一不是突出知識思維結(jié)構(gòu)圖設(shè)計。從學(xué)理角度，利用板書在教學(xué)活動過程中將知識結(jié)構(gòu)圖按照思維邏輯有序繪制出來，是關(guān)鍵能力教學(xué)中必要且有效的實(shí)踐，在化學(xué)教學(xué)中，可以依據(jù)不同的內(nèi)容特點(diǎn)及教學(xué)要求，設(shè)計并建構(gòu)不同類型的結(jié)構(gòu)圖。

1.2.1 “概念對比”型知識思維結(jié)構(gòu)化板書

概念本身就是對事物的抽象概括，化學(xué)概念不僅是基礎(chǔ)知識的組成部分，還承載著發(fā)展學(xué)生思維能力的功能。化學(xué)概念的形成與應(yīng)用，對學(xué)生的抽象思維、概括思維、推理思維具有舉足輕重的作用。學(xué)習(xí)化學(xué)概念需要有兩個認(rèn)知過程：概括過程和辨別過程。概括和辨別實(shí)際上是知識構(gòu)建的過程，在概念的建構(gòu)中為了避免出現(xiàn)泛化或窄化，在教學(xué)中一般不會孤立地講授某單一概念，而會是一組概念的教學(xué)。因此，教師在講授概念的同時，還要引導(dǎo)學(xué)生將新授概念和自己原有概念進(jìn)行整合、對比，建構(gòu)起具有一定層次結(jié)構(gòu)的概念網(wǎng)絡(luò)^［9］。

以化學(xué)平衡為例，作為化學(xué)平衡的核心概念，平衡常數(shù)和勒夏特列原理各有特點(diǎn)又相輔相成，可利用雙氣泡圖板書（如圖1）展示二者的異同，促使學(xué)生通過結(jié)構(gòu)化思維發(fā)展關(guān)鍵能力。

1.2.2 “元素化合物”型知識思維結(jié)構(gòu)化板書

元素化合物是高中化學(xué)必修課程的核心內(nèi)容，看似繁雜無序的物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用向來是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，需要在學(xué)習(xí)中建立基于物質(zhì)類別、元素價態(tài)和原子結(jié)構(gòu)預(yù)測及檢驗物質(zhì)性質(zhì)的認(rèn)識模型，發(fā)展物質(zhì)性質(zhì)和物質(zhì)用途關(guān)聯(lián)、化學(xué)物質(zhì)及其變化的社會價值的認(rèn)識水平，尤其在環(huán)境保護(hù)、食品安全、資源可持續(xù)開發(fā)與利用等方面，體現(xiàn)了關(guān)鍵能力的應(yīng)用意識與發(fā)展水平，其中，預(yù)測性質(zhì)及變化、設(shè)計方案、基于證據(jù)推理等特有的化學(xué)思維活動，明確指向概括思維、推理思維和模型思維，可利用價類二維圖板書（如圖2）展示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化類型及應(yīng)用原理。

1.2.3 “制備實(shí)驗”型知識思維結(jié)構(gòu)化板書

化學(xué)實(shí)驗學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生感性認(rèn)知的重要方式。利用化學(xué)實(shí)驗獲取實(shí)踐探索的證據(jù)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行推理、論證、得出結(jié)論，其設(shè)計與實(shí)踐過程中體現(xiàn)的思維的邏輯，對于學(xué)生關(guān)鍵能力的發(fā)展起著關(guān)鍵作用。圍繞物質(zhì)性質(zhì)與反應(yīng)規(guī)律的研究、物質(zhì)制備、物質(zhì)分離與提純等設(shè)計實(shí)驗，在知識結(jié)構(gòu)化過程中解決實(shí)際問題。在教學(xué)中可利用物質(zhì)制備魚骨圖（魚頭向左）板書（如圖3），認(rèn)識解決實(shí)驗任務(wù)的一般思路和方法，建立推理思維模型；如果實(shí)驗不成功，分析原因魚骨圖（魚頭向右）板書，形成實(shí)驗失敗歸因的一般思路和方法，同樣建立推理思維模型。

2 知識思維結(jié)構(gòu)化板書的教學(xué)組織

關(guān)鍵能力教學(xué)崇尚結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)，在教師示范知識從“零散”走向“群組”的過程中，學(xué)生能夠?qū)χR的層次進(jìn)行概括、關(guān)聯(lián)、整合，說明、論證、推導(dǎo)等；在后續(xù)類似的真實(shí)情境之中，學(xué)生將再度憑借思維能力，連結(jié)更多跨越情境的知識網(wǎng)絡(luò)與體系^［10］。知識思維結(jié)構(gòu)化板書是呈現(xiàn)知識邏輯和思維邏輯的圖文資源，在建構(gòu)知識思維結(jié)構(gòu)化板書時，首先應(yīng)依據(jù)教學(xué)內(nèi)容尋找合適的思維結(jié)構(gòu)圖，能夠體現(xiàn)知識和思維結(jié)構(gòu)化，注重師生互動過程中的學(xué)生參與，在這一過程中建構(gòu)結(jié)構(gòu)化思維模型，以及應(yīng)用思維模型解決生產(chǎn)、生活中的化學(xué)問題的過程。這一歷程展示并規(guī)范了思考方法和思考路徑，融合了化學(xué)觀念、化學(xué)思維和化學(xué)價值，是學(xué)生發(fā)展化學(xué)關(guān)鍵能力的應(yīng)然選擇。

2.1 適配結(jié)構(gòu)圖

知識思維結(jié)構(gòu)化板書教學(xué)的第一步，是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)匹配合適的思維結(jié)構(gòu)圖。依據(jù)高中化學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)與思維要求，可分類選擇合適的結(jié)構(gòu)圖。例如，化工生產(chǎn)中從原料到產(chǎn)品的加工路徑可用流程圖展示；實(shí)驗室及生活生產(chǎn)中問題解決的方案設(shè)計和歸因判斷，需要分類分析原理并搞清邏輯結(jié)構(gòu)，可用魚骨圖表達(dá)；無機(jī)物與有機(jī)物中各物質(zhì)的類屬關(guān)系，利用樹狀層級圖脈絡(luò)清晰；元素周期律學(xué)習(xí)中，要結(jié)合周期表大致結(jié)構(gòu)圖、位構(gòu)性變化規(guī)律、文字，可設(shè)計錨圖^［11］；多變價的非金屬元素及其化合物，利用價類二維圖，使得不同類別物質(zhì)的轉(zhuǎn)化原理有章可循；展示物質(zhì)“類別、性質(zhì)、應(yīng)用、獲取與保存”間邏輯關(guān)系的知識網(wǎng)絡(luò)圖，蘊(yùn)含著人類認(rèn)識和探索客觀世界的思維邏輯，既是概括思維，也建構(gòu)了分析與解決問題的思維模型。

2.2 設(shè)計思維路徑

學(xué)科知識是學(xué)科能力和素養(yǎng)的基礎(chǔ)，知識轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)的前提是在教學(xué)中挖掘和外顯學(xué)科知識蘊(yùn)含的思維角度和思維路徑^［12］，并應(yīng)用于解決實(shí)際問題，體現(xiàn)了知識→思維→模型→應(yīng)用的路徑。在建構(gòu)結(jié)構(gòu)化板書時，要以“真實(shí)問題”為知識建構(gòu)的邏輯主線，從思維構(gòu)成出發(fā)，通過抽象→概括→推理→模型，呈現(xiàn)解決問題的幾個關(guān)鍵思維要素和思維邏輯^［13］。如氮?dú)馀c氧氣、氫氣反應(yīng)為什么需要這么苛刻的條件，與氮元素的非金屬性較強(qiáng)有無矛盾？這一問題有效串聯(lián)了“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學(xué)觀念，推進(jìn)了“含氮污染物治理的理想產(chǎn)物與所需試劑、工業(yè)合成氨改進(jìn)路徑”等學(xué)科價值與社會責(zé)任的生成與內(nèi)化，也同時可以進(jìn)一步激發(fā)疑問“雷雨發(fā)莊稼、硝酸型酸雨、硝酸工業(yè)的同與異”，并且經(jīng)歷哲學(xué)思辨獲得理性認(rèn)知。在結(jié)構(gòu)化板書設(shè)計中要體現(xiàn)解決問題的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，根據(jù)知識空間理論，這些節(jié)點(diǎn)都是思維的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，是驅(qū)動學(xué)生思考和培養(yǎng)學(xué)生思維品質(zhì)的關(guān)鍵點(diǎn)。生產(chǎn)、生活情境中的化學(xué)歸因評價問題，因其具有多因素、多變量、多結(jié)論以及學(xué)科性、復(fù)雜性、綜合性，是評價、考查化學(xué)關(guān)鍵能力的經(jīng)典原型。需在教學(xué)中利用結(jié)構(gòu)化板書（如圖4），引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)以下思維路徑“分析實(shí)驗原理→研究實(shí)驗變量→獲取相關(guān)證據(jù)→解釋出現(xiàn)現(xiàn)象”，使思維邏輯可視化，從而深刻理解化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

2.3 建構(gòu)思維模型

因課堂教學(xué)的具體內(nèi)容不同、學(xué)生學(xué)情不同等，在建構(gòu)結(jié)構(gòu)化板書時所用的方法及側(cè)重點(diǎn)也會不同。如在概念教學(xué)中，由于抽象與概括的要超出學(xué)生的現(xiàn)有水平，一般由教師主體建構(gòu)，學(xué)生在理解中欣賞，在領(lǐng)悟中適應(yīng)，在應(yīng)用中創(chuàng)造；元素化合物教學(xué)，深入生產(chǎn)生活實(shí)際，可在教師引導(dǎo)下學(xué)生主體建構(gòu)，尤其在物質(zhì)制備、化學(xué)品應(yīng)用、污染治理等生活問題的分析解決時，學(xué)生經(jīng)由小組合作補(bǔ)充完善，形成結(jié)構(gòu)化板書，這種基于證據(jù)的實(shí)踐創(chuàng)新和團(tuán)隊合作的探索活動，建構(gòu)模型也是應(yīng)用模型解決問題，正是發(fā)展關(guān)鍵能力重要且必要的經(jīng)歷。同時，針對新情境下問題的解決，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會從“必備知識、信息設(shè)置、關(guān)鍵能力”三個維度概括提煉；針對學(xué)科問題的解答，善于從“核心概念理解、思維品質(zhì)、思維模型、規(guī)范表達(dá)”四個層次反思提升，真正做到教學(xué)評的一致性。知識→思維→模型→應(yīng)用，學(xué)生獲得的多維立體的結(jié)構(gòu)圖，這一過程，是認(rèn)知過程，也是合作過程和創(chuàng)造過程，是關(guān)鍵能力自然發(fā)生、發(fā)展的過程。

3 小結(jié)

第一，作為基本的思維可視化工具，知識思維結(jié)構(gòu)化板書的功能起點(diǎn)在于激發(fā)興趣、督促學(xué)生形成優(yōu)化思維的自覺，板書設(shè)計要帶給學(xué)生科學(xué)美學(xué)的視覺和思維刺激，必須遵循簡約美、規(guī)范美、藝術(shù)美、應(yīng)用美，實(shí)驗裝置簡筆畫要生動形象，文字與圖片、線條清晰有序、錯落有致，這都需要在課前充分預(yù)設(shè)和合理布局。

第二，思維可視化工具要堅持課堂活動與思維工具的“學(xué)習(xí)者控制”“主動參與”“創(chuàng)造生成”等特征^［14］。知識思維結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)最終呈現(xiàn)的是結(jié)構(gòu)化的學(xué)科思維導(dǎo)圖，但不是一個靜態(tài)的圖片，板書作為思維導(dǎo)圖，具有思維導(dǎo)向、聚焦思維的基本功能，學(xué)生中心、學(xué)習(xí)中心的學(xué)習(xí)特征，決定了知識思維結(jié)構(gòu)圖的學(xué)生參與性和動態(tài)生成性。

第三，關(guān)鍵能力的本質(zhì)是真實(shí)問題的解決能力，因此，知識思維結(jié)構(gòu)化板書的終極價值是功能模型化。即以知識結(jié)構(gòu)化為載體，以邏輯思維為工具，在問題解決過程中完成思維模型建構(gòu)。這一過程還要關(guān)注評價及評價示范。例如，物質(zhì)生產(chǎn)的工業(yè)設(shè)計評價要素，除了化學(xué)原理、科學(xué)技術(shù)還有科學(xué)倫理；污染物的去除要從反應(yīng)原理出發(fā)，考慮特定條件下的轉(zhuǎn)化愿景（三等級：無害化、價值化、全轉(zhuǎn)化）；物質(zhì)制備問題的分析有四個要素，同時又存在因果關(guān)系，即考慮性質(zhì)（防氧化、防分解、防揮發(fā)）→研究原理（反應(yīng)類型、反應(yīng)條件、分離提純）→選擇儀器（發(fā)生、除雜、尾氣）→規(guī)范操作（促轉(zhuǎn)化、促分離、保安全）；對于定量實(shí)驗方案，其評價標(biāo)準(zhǔn)在于是否“全轉(zhuǎn)化、全吸收、無干擾”等。學(xué)生在應(yīng)用模型時可基于問題解決的程度評價其有效性，也會反思其預(yù)定的評價標(biāo)準(zhǔn)的效度，經(jīng)歷實(shí)踐應(yīng)用和反思后再改進(jìn)模型和評價標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］林崇德. 學(xué)習(xí)與發(fā)展［M］. 北京：北京師范大學(xué)出版社，1999：144.

［2］楊季東. 高中化學(xué)關(guān)鍵能力的內(nèi)涵及構(gòu)成要素研究［J］. 化學(xué)教學(xué)，2019，（4）：3～6.

［3］吳彥文等. 促知識內(nèi)化的學(xué)習(xí)活動設(shè)計研究［J］. 物理通報，2022，（1）：142～147.

［4］［11］趙海燕等. 基于圖形組織者的深度學(xué)習(xí)研究與實(shí)踐［J］. 化學(xué)教育，2022，（4）：49～54.

［5］李淑鳳等. 學(xué)科思維導(dǎo)圖與物理知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建［J］. 物理與工程，2018，（S1）：8～15.

［6］鄭維恩. 議題式教學(xué)板書造型之我見［J］. 中學(xué)政治教學(xué)參考，2021，（35）：62～64.

［7］李云. “以圖賦能”重塑知識架構(gòu)［J］. 思想政治課教學(xué)， 2021，（11）：42～44.

［8］楊小亮. 高中生物學(xué)板書設(shè)計策略［J］. 中學(xué)生物教學(xué)，2021，（9）：12～14.

［9］楊季冬. 概念圖和思維導(dǎo)圖在化學(xué)教學(xué)中的比較及運(yùn)用［J］. 現(xiàn)代中小學(xué)教育，2015，（2）：79～82.

［10］王磊. 學(xué)科能力構(gòu)成及其表現(xiàn)研究——基于學(xué)習(xí)理解、應(yīng)用實(shí)踐與遷移創(chuàng)新導(dǎo)向的多維整合模型［J］. 教育研究，2016，（09）：84～89.

［12］李鵬鴿等. 中學(xué)化學(xué)知識的思維角度和思維路徑探析［J］. 教學(xué)與管理，2021，（27）：99～102.

［13］代建軍. 真實(shí)性學(xué)習(xí)及其實(shí)現(xiàn)［J］. 當(dāng)代教育科學(xué)，2021，（12）：44～48.

［14］趙國慶等. 論思維可視化工具教學(xué)應(yīng)用的原則和著力點(diǎn)［J］. 電化教育研究，2019，（9）：59～66.