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(xué)模式中，教師和學(xué)生往往較多關(guān)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(xué)生通過死記硬背的機械學(xué)習(xí)，掌握的只是片面的、表層的知識。當(dāng)知識應(yīng)用的情景發(fā)生變化時，學(xué)生由于思維能力的不足，便難以適應(yīng)。因此，提高教學(xué)效能的關(guān)鍵并不在于知識的機械重復(fù)，而在挖掘與呈現(xiàn)知識背后的思維規(guī)律，并引導(dǎo)學(xué)生加以掌握和應(yīng)用。我們就必須變“強調(diào)結(jié)論”為“強調(diào)結(jié)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(shù)，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(yīng)用知識, 發(fā)展學(xué)生的高級思維能力。學(xué)習(xí)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(fù)雜的難題。

二、思維可視化工具應(yīng)用

    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（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(yīng)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(xué)習(xí)者依據(jù)需要進行選擇，并支持教師進行情境設(shè)置，是為數(shù)不多的產(chǎn)品化思維工具在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用實踐。

１、排序工具

    可視化排序工具引導(dǎo)學(xué)習(xí)者通過分析產(chǎn)生若干結(jié)論，然后依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)來比較結(jié)論的區(qū)別，從而找到解決問題的最有效方法。學(xué)習(xí)者可以從不同觀點思考問題，評估并建立排序的標(biāo)準(zhǔn)，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(xué)生利用排序工具對改變我們生活的發(fā)明的排序效果。學(xué)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?qū)τ趩栴}的解決是必要的，通過“分析—思考—反思—排序”的思維過程，學(xué)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(xué)生的高級思維能力。

2、因果圖工具

    因果圖工具能夠幫助學(xué)習(xí)者不斷地歸因，最終形成導(dǎo)致問題存在的由表及里式的系統(tǒng)概念圖。能夠幫助學(xué)習(xí)者了解復(fù)雜問題或系統(tǒng)中各因素間的因果關(guān)系。學(xué)習(xí)者可以通過因果圖工具討論、表達(dá)、論辯自己對因果關(guān)系的詮釋，學(xué)習(xí)者可以通過因果圖工具運用邏輯，可視化呈現(xiàn)正反關(guān)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(xué)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(guān)系用箭頭表示。各因素之間的影響正反關(guān)系用顏色表示（藍(lán)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(xì)表示（ 越寬表示越大， 越窄表示越小）。可見，因果圖工具為學(xué)生們思考與表達(dá)復(fù)雜事物間的因果關(guān)系提供了支架，有助于培養(yǎng)學(xué)生的高級思維能力。

3、論證工具

    論證工具不但可以支持學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)者利用論證工具通過提出主張、列舉證據(jù)、論辯岐見、及達(dá)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(yīng)鼓勵學(xué)生討論，分析并評估做決定所依據(jù)的準(zhǔn)則 。

    如圖3所示，展示了一組學(xué)生利用論證工具討論羚羊木雕該不該要回的論證情況。學(xué)生的任務(wù)就是評估該要回與不該要回的理由。圖3中，學(xué)生圍繞“羚羊木雕應(yīng)該要回”的論點進行了論證。在“論點工作區(qū)”，學(xué)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(xué)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(wù)的引導(dǎo)下，思維工具自然地融入到問題解決的過程當(dāng)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(yīng)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(xùn)練和提高創(chuàng)新思維能力，有著非常高的效率，可以使學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(shè)計與應(yīng)用上無不體現(xiàn)著發(fā)展學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)環(huán)境中，三種思維可視化工具通過鼓勵討論和理解復(fù)雜的構(gòu)想來增進學(xué)生的高級思維能力，允許學(xué)生的想法以互動和動態(tài)的視覺圖像呈現(xiàn)，使學(xué)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(xué)習(xí)工具稱得上是面向思維方式設(shè)計的，對于發(fā)展學(xué)習(xí)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(fù)雜問題時所必須運用的方法，對這些思維方式加以訓(xùn)練和強化，將有助于學(xué)習(xí)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(yīng)的方法解決問題。

3、培養(yǎng)元認(rèn)知

    元認(rèn)知處于高級思維能力的最高層次，自主學(xué)習(xí)和反思性評價是培養(yǎng)學(xué)生元認(rèn)知和反省思維較為有效的策略與方法。元認(rèn)知是對認(rèn)知的認(rèn)知，是學(xué)習(xí)者對自己的認(rèn)知加工和控制。元認(rèn)知包括元認(rèn)知知識、元認(rèn)知體驗和元認(rèn)知監(jiān)控等組成部分。三種思維可視化工具融入教學(xué)的過程都特別需要以討論的方式開展協(xié)作學(xué)習(xí)活動。在學(xué)生進行學(xué)習(xí)的過程中，通過討論、協(xié)商，自制學(xué)習(xí)目標(biāo)，自選學(xué)習(xí)內(nèi)容，自定學(xué)習(xí)方式，還可以自主學(xué)習(xí)評價。這些過程為學(xué)生進行元認(rèn)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(xué)生自身元認(rèn)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(xué)方法是打開學(xué)生思維大門的鑰匙, 是激勵學(xué)生思考的催化劑。在教學(xué)中恰當(dāng)?shù)貒@設(shè)計問題、探索問題、解決問題來開展教學(xué)活動, 有利于促進學(xué)生理解和培養(yǎng)學(xué)生的高級思維能力。

    應(yīng)用論證工具，學(xué)生可以建立論點和假設(shè)，搜集和評價證據(jù)，辯論差異，闡明和組織構(gòu)想，最后得到結(jié)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(xué)生尋求支持本人觀點的證據(jù)，并進行辯論，引導(dǎo)學(xué)生從多個角度來全面的思考問題。從而培養(yǎng)學(xué)生多角度思考問題的能力。  

    學(xué)生可以繪制繁雜問題的因果關(guān)系及顯示學(xué)生對因果關(guān)系的理解程度，學(xué)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(xué)生的排序結(jié)果或團隊平均值進行對比，辯論差異性、估算相關(guān)系數(shù)、達(dá)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(xué)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(zhuǎn)化，值得在教學(xué)應(yīng)用中關(guān)注。

1、工具的使用強度逐步弱化

    工具在使用過程中的技術(shù)強度將呈現(xiàn)由強向弱的轉(zhuǎn)化。首先，從工具的角度看，在培養(yǎng)學(xué)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(xué)生能力的發(fā)展逐漸撤除。其次，從學(xué)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(xùn)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(yīng)注意在恰當(dāng)?shù)臅r候弱化工具（支架）和撤掉工具（支架），最終形成學(xué)生自身內(nèi)化的能力。

2、工具的使用主體轉(zhuǎn)化

    作為支架的工具在開始時一般是由教師提供給學(xué)生使用，對學(xué)生而言，相當(dāng)于一個外在的元認(rèn)知幫助。只有當(dāng)工具成為學(xué)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(yīng)的能力去解決問題。因此，在使用思維工具時，要盡快使學(xué)生真正成為工具的使用主體，在沒有教師指導(dǎo)或較少指導(dǎo)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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