思維可視化工具支持下的高級思維能力培養(yǎng)——教育論文

一、引言

    在傳統(tǒng)的教學模式中，教師和學生往往較多關注問題的答案，而忽視了生成答案的“知識加工”和“問題解決”的思維方法和過程。學生通過死記硬背的機械學習，掌握的只是片面的、表層的知識。當知識應用的情景發(fā)生變化時，學生由于思維能力的不足，便難以適應。因此，提高教學效能的關鍵并不在于知識的機械重復，而在挖掘與呈現(xiàn)知識背后的思維規(guī)律，并引導學生加以掌握和應用。我們就必須變“強調(diào)結論”為“強調(diào)結論的生成過程”，而這就要求我們必須要把“看不見的”思維的過程和方法清晰地呈現(xiàn)出來，以便更好地理解、記憶和運用。這要求人們運用一系列可視化技術，把看不見的思維過程以可視化的形式清晰地呈現(xiàn)出來，即思維可視化(Thinking Visualization)，以有利于高效地記憶、理解和應用知識, 發(fā)展學生的高級思維能力。學習者可以利用思維可視化工具不斷拓展、組織和強化專業(yè)知識、并利用自己掌握的知識和技能去解決新的、更加復雜的難題。

二、思維可視化工具應用

    思維可視化是指運用一系列圖示技術把本來不可視的思維（思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程?？梢暬粌H是一種工具，它更是一種“用戶體驗至上”的思維方式。

    在思維可視化工具的應用方面，英特爾創(chuàng)新教育為用戶提供了三種可視化的在線思維工具：可視化排序工具(Visual ranking)、可視化因果圖工具Seeing Reason)以及論證工具(Showing Evidence)，三種思維工具都提供了有效的思考框架，這些工具操作方便，界面簡潔清晰，這些思維工具可供學習者依據(jù)需要進行選擇，并支持教師進行情境設置，是為數(shù)不多的產(chǎn)品化思維工具在教育教學領域的應用實踐。

１、排序工具

    可視化排序工具引導學習者通過分析產(chǎn)生若干結論，然后依據(jù)一定的標準來比較結論的區(qū)別，從而找到解決問題的最有效方法。學習者可以從不同觀點思考問題，評估并建立排序的標準，通過討論與尋求共識的過程做出決定，最終形成排序清單，從而培養(yǎng)自己的高級思維能力。

    如圖1所示，展示了一組學生利用排序工具對改變我們生活的發(fā)明的排序效果。學生如果要解決“各項發(fā)明是如何改善我們的生活的”這個問題，他們首先需要分析“有哪些發(fā)明能夠改善我們的生活”，然后思考“這些發(fā)明都在哪些方面改善了我們的生活”，接著再反思“這些發(fā)明對我們生活的改善程度有區(qū)別嗎”，最后才產(chǎn)生依據(jù)改善生活的程度為這些發(fā)明進行排序的操作。排序對于問題的解決是必要的，通過“分析—思考—反思—排序”的思維過程，學生將給出一個富有邏輯層次以及說服力的答案。排序工具有力地支持了回答問題的思考過程，培養(yǎng)了學生的高級思維能力。

2、因果圖工具

    因果圖工具能夠幫助學習者不斷地歸因，最終形成導致問題存在的由表及里式的系統(tǒng)概念圖。能夠幫助學習者了解復雜問題或系統(tǒng)中各因素間的因果關系。學習者可以通過因果圖工具討論、表達、論辯自己對因果關系的詮釋，學習者可以通過因果圖工具運用邏輯，可視化呈現(xiàn)正反關系，從而培養(yǎng)自己的高級思維能力。

    如圖2所示，展示了一組學生利用因果圖工具對道路安全事故影響因素的想法。影響因素用矩形框表示，各因素之間的關系用箭頭表示。各因素之間的影響正反關系用顏色表示（藍色表示增加，紅色表示減少），各因素之間的影響程度用線條寬細表示（ 越寬表示越大， 越窄表示越?。？梢?，因果圖工具為學生們思考與表達復雜事物間的因果關系提供了支架，有助于培養(yǎng)學生的高級思維能力。

3、論證工具

    論證工具不但可以支持學習者提出有力的論點和論據(jù)，還可以協(xié)助他們深入地反思論據(jù)的品質(zhì)，從而得到一份客觀、翔實的論證報告。學習者利用論證工具通過提出主張、列舉證據(jù)、論辯岐見、及達成共識等過程，從而發(fā)展有效的論證技巧，培養(yǎng)自己的高級思維能力。在論證的過程中應鼓勵學生討論，分析并評估做決定所依據(jù)的準則 。

    如圖3所示，展示了一組學生利用論證工具討論羚羊木雕該不該要回的論證情況。學生的任務就是評估該要回與不該要回的理由。圖3中，學生圍繞“羚羊木雕應該要回”的論點進行了論證。在“論點工作區(qū)”，學生被指引著思考論據(jù)庫中的論據(jù)哪些是增強論點的，哪些是削弱論點的。學生還能通過評定論據(jù)的品質(zhì)來實現(xiàn)進一步劃分這些論據(jù)對論點的增強或削弱的程度。在專題任務的引導下，思維工具自然地融入到問題解決的過程當中。

三、思維可視化工具促進高級思維能力的培養(yǎng)

    思維可視化工具主要的功能就是將人腦的自然發(fā)散性思維具體化，并用相應的符號和方式將它記錄和顯示出來。用思維可視化工具來訓練和提高創(chuàng)新思維能力，有著非常高的效率，可以使學習者的高級思維能力得到極大的提高?？梢暬季S工具成為了學習者思考的腳手架，一步步支撐著問題求解的過程?？梢暬季S工具在設計與應用上無不體現(xiàn)著發(fā)展學習者高階思維能力的特點。 

1、實現(xiàn)思維可視化

    通過上述實例可以看出，在數(shù)字化學習環(huán)境中，三種思維可視化工具通過鼓勵討論和理解復雜的構想來增進學生的高級思維能力，允許學生的想法以互動和動態(tài)的視覺圖像呈現(xiàn)，使學生隱形思維過程顯性化，實現(xiàn)思維可視化。

2、支持心理程序

    馬扎諾將知識系統(tǒng)分為信息、心理程序、心理動作程序三種。只有支持心理程序的數(shù)字化學習工具稱得上是面向思維方式設計的，對于發(fā)展學習者的高階思維潛力巨大。三種思維可視化工具中的排序工具是一種排序思維，因果圖工具是一種歸因思維，論證工具是一種論證思維。這些思維方式是解決復雜問題時所必須運用的方法，對這些思維方式加以訓練和強化，將有助于學習者在今后遇到類似的問題情境時，可以靈活地、熟練地運用相應的方法解決問題。

3、培養(yǎng)元認知

    元認知處于高級思維能力的最高層次，自主學習和反思性評價是培養(yǎng)學生元認知和反省思維較為有效的策略與方法。元認知是對認知的認知，是學習者對自己的認知加工和控制。元認知包括元認知知識、元認知體驗和元認知監(jiān)控等組成部分。三種思維可視化工具融入教學的過程都特別需要以討論的方式開展協(xié)作學習活動。在學生進行學習的過程中，通過討論、協(xié)商，自制學習目標，自選學習內(nèi)容，自定學習方式，還可以自主學習評價。這些過程為學生進行元認知的反思和監(jiān)控提供了舞臺，通過不斷地嘗試，反思和改進，持之以恒，就能促進學生自身元認知能力的發(fā)展。

4、在問題解決中培養(yǎng)高級思維能力

    基于問題的教學方法是打開學生思維大門的鑰匙, 是激勵學生思考的催化劑。在教學中恰當?shù)貒@設計問題、探索問題、解決問題來開展教學活動, 有利于促進學生理解和培養(yǎng)學生的高級思維能力。

    應用論證工具，學生可以建立論點和假設，搜集和評價證據(jù)，辯論差異，闡明和組織構想，最后得到結論。在這一系列的過程中，團隊觀點與個人觀點的沖突促使學生尋求支持本人觀點的證據(jù)，并進行辯論，引導學生從多個角度來全面的思考問題。從而培養(yǎng)學生多角度思考問題的能力。  

    學生可以繪制繁雜問題的因果關系及顯示學生對因果關系的理解程度，學生可以利用排序工具完成選項的優(yōu)先級排序，選取其他學生的排序結果或團隊平均值進行對比，辯論差異性、估算相關系數(shù)、達成共識及組織想法，從而發(fā)展問題解決的能力。

四、思維可視化工具的使用啟示

    作為培養(yǎng)學生高級思維能力支架的思維工具在使用過程中會呈現(xiàn)明顯的轉化，值得在教學應用中關注。

1、工具的使用強度逐步弱化

    工具在使用過程中的技術強度將呈現(xiàn)由強向弱的轉化。首先，從工具的角度看，在培養(yǎng)學生高級思維能力的過程中主要是作為支架的角色出現(xiàn)的，而支架在使用過程中會隨著學生能力的發(fā)展逐漸撤除。其次，從學生的角度看，在使用工具培養(yǎng)自身高級思維能力的過程中，通過工具訓練獲得的能力會逐漸內(nèi)化，即使后來工具不存在時也能夠有效地支持高級思維活動。因此，在使用思維工具時，應注意在恰當?shù)臅r候弱化工具（支架）和撤掉工具（支架），最終形成學生自身內(nèi)化的能力。

2、工具的使用主體轉化

    作為支架的工具在開始時一般是由教師提供給學生使用，對學生而言，相當于一個外在的元認知幫助。只有當工具成為學生自己的工具時，能力才會逐漸內(nèi)化，最終在沒有工具時同樣具備相應的能力去解決問題。因此，在使用思維工具時，要盡快使學生真正成為工具的使用主體，在沒有教師指導或較少指導的情況下能夠主動使用工具，促進高級思維能力的內(nèi)化。

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