思维可视（共12篇）
思维可视 篇1
人的思维, 可以触摸, 可以看见吗?见到我这样的提问, 你会不会说我是异想天开呢?但是, 思维的可视化其实早已被提出。有专家提出:思维可视化 (Thinking visualization) 是指运用一系列图示技术把本来不可视的思维 (思考方法和思考路径) 呈现出来, 使其清晰可见的过程。被可视化的“思维”更有利于理解和记忆, 因此可以有效提高信息加工及信息传递的效能。
实现“思维可视化”的技术主要包括两类:图示技术 (思维导图、模型图、流程图、概念图等) 及生成图示的软件技术 (Mindmanager、mindmapper、Free Mind、Sharemind、XMIND、Linux、Mindv、imindmap等) 。随着“思维可视化”技术的发展, 其在各领域的应用越来越广泛, 越来越深入。比如, 在商业领域出现的“可视化思考”会议;在教育领域出现的“思维可视化教学”;在科研领域出现的“思维可视化研究”等。
中国华南师范大学教育技术研究所、广州市电化教育馆和日本关西大学信息技术综合应用研究中心合作开展的“应用可视化思维工具, 促进学生思维能力发展”实验研究 (Project for Enhancing Thinking Ability, 简称PETA) , 经过近一年的实验, 取得了显著的成效, 让学生思维清晰可见, 各种学习能力不断提升, 真正实现了思维的可视化。为此, 本期专题, 我们邀请来主持此项目的专家、参与实验的学校的领导、参与教师, 请他们谈谈切身体会, 让我们真实感受可视化思维工具为教学带来的变革。
思维可视 篇2
学习体会
坝子中学 任轶
本人有幸参加2013年12月12日至13日在大方由教育局组织的由深圳市龙岗区教师进修学校汲虹主任及王娜娜老师的《2013初中语文主题培训》。通过汲虹主任的培训，认识了思维可视化工具，认识了思维导图，并学习了思维导图的制作，现结合学习和应用谈谈自己的一些体会。
思维可视化是指运用一系列图示技术把不可视的思维（思考方法和思考途径）呈现出来。思维导图又叫心智图。国外教育界称之为“概念图”（Concept mapping），国内也有译为“概念地图”的，我们一般使用“概念图”的说法。所谓“概念图”，是指利用图示的方法来表达人们头脑中的概念、思想和理论等，是把人脑中隐形知识显性化、可视化，便于思考、交流和表达。可以想到，自有人类社会以来便有概念图的交流传播方式，如远古的象形文字与符号、古代的周易八卦图、人们使用地图表达地形和方位以及儿童自发的用涂鸦来传达自己的想法等。可以认为，人类使用的一切用来表达自己思想的图示方法都是“概念图”。“思维导图”的称呼直接说明这是引导人们思维的图。
思维导图在教学中非常重要，可以在教学活动中帮助师生的认知活动。思维导图是一种表达知识的网络图形化技术，知识图由概念网络构成，网络包括节点和连线，节点代表概念，连线代表概念之间的联系。思维导图将某个主题的概念及其关系用网络状的图形表示，将主题的不同级别的概念置于线条上，逐层分支 成多层线条。
归纳思维导图提炼关键词：“三原则”和“五技巧”，其实，我们广大教师在自己的日常教学实践中早就自然地使用了思维导图的方法，例如，历史老师在黑板上画出历史事件的实践线、生物老师用框图来表示生物分类、语文老师画出作品人物的相互关系和文章的结构等。在数学学科中，思维导图就应用得更多了，如：各种数量关系图，知识框架图，解题的步骤，解题用到的线段图„„只是没有把它们归纳成“思维导图”而已。可见思维导图在学科教学中有很广的应用基础。
思维导图作为一种教学策略和帮助学生认知的工具，可以有多种使用方法，适用于不同的学习情景：
1、作阅读笔记
把文章的内容，化繁为简，以概念图形式扼要地表达出来。
2、作学习的总结
完成某个学习单元或课题后，利用概念图把学习心得或成果显示出来。
3、构思写作的内容
利用概念图，初步构想文章的内容，然后进行选材及组织材料等计划工作。
4、构思专题研究学习内容 利用概念图，初步拟订专题研习的大纲。
5、自我检测
在学习某个单元或课题前或后，分别绘画概念图作比较，以检视有否建构新知识或扩展学习的范畴。
6、协作学习，建构新知
学生比较各自绘画的概念图，讨论修订，然后整理、综合成一个新的概念图。
7、作授课教案
新上一堂课，可以把内容做成思维导图呈现在学生面前，学生可以一目了然，并且训练学生制作思维导图。
思维导图是建构在专家先进的教育理论基础之上的教学平台，因此对我们而言就是一个优秀的专家平台。在这一平台上工作，就象时刻在专家的指导下工作一样，所以无论教师和学生都能够更好地在教与学中体现新课标的理念和要求。每一个教师在自己的教学活动生涯中，还可以利用思维导图表达自己的各种创意，用来研究自己感兴趣的任何问题，从而创造出更加丰富多彩的故事来。
利用思维地图让知识生成可视化 篇3
一、圆圈图与知识生成的可视化策略
圆圈图（Circle Map）：主要是通过提供相关信息来展示与一个主题相关的先前知识。在圆圈中心，可以使用词语、数字、图画或者其他标志或象征物来表示你尝试理解或定义的事物，在圆圈外面，写下或画出与主题相关的信息。
爱因斯坦认为科学概念的内涵是“失去了普通语言中所含有的含糊性质，从而获得了严格的定义”。没有提取出这种“本质的特征”，便难以分离出核心要素，造成相近概念的混淆。
如“饱和”和“不饱和”这两个概念，用语言不易区分。用圆圈图（图1 ）将各自核心要素——“能被”与“不能被”圈出，从外围要素——“某种溶质”、“继续溶解”分离开来，可一眼看出本质的区别，问题迎刃而解。圆圈图发挥了鉴别功能。
二、起泡图与知识完整性、抽象性和反思性生成的可视化策略
起泡图（Bubble Map）：主要是使用形容词或形容词短语来描述物体。与圆圈图不同，
起泡图主要增强学生使用形容词描述特征的能力。中心圆圈内，写下被描述的物体，外面圆圈内写下描述性的形容词或短语。
（1） 完整性生成策略。科学知识往往包含众多要素，构成一个完整的结构，遗漏某一要
素，便无法完整生成。教材对溶液知识教学，要素繁多且抽象性高，需要调动记忆和思维的方方面面，初学者要完整建构，难度很大。用起泡图（图2 ）把其要素——特征、组成、类型、溶解度、配置，完全展现出来，可快速掌握其完整构成。一目了然，而且落在最佳的记忆范畴（7±2个组块 ）。
（2）抽象性生成策略。填写起泡图，采用“关键词”法，是“在一定精度范围内足够真实但又近似地反映出”概念的本质，是种抽象的再归纳。
（3 ）反思性策略。如一知识需用4个气泡才能完整表征，若这回想出3个方面，便提醒着去重构遗落的要素。可视化的图式起了“线索”的唤醒作用，唤醒“与学习匹配时”的“有效记忆提取”，表现出思维的反思性特征。
三、双起泡图与知识辨析性生成的可视化策略
双起泡图（Double Bubble Map）：主要用来进行对比和比较。两个被比较的术语放在两
个中心圆圈内，外面单独连接的圆圈内展示两个被比较的术语间的不同点，中间共同连接的圆圈内展示两个术语通过对比的相同点。
“饱和”与“不饱和”，还可用双起泡图加以辨析（图3） ：先画出饱和与不饱和气泡图，再把3个相同点画在两者之间，来强化共性特征；把2个不同点画在两边，进行差异化突显，符合信息加工论原理，在“环境中的新事物或新变化”进行“选择性知觉”重组，去打破“心智的瓶颈”，产生了深刻的辨析行为，是一种认知的精加工，有利于形成长期记忆。
四、树型图与知识同性、顺应性、并列性生成的可视化策略
树型图（Tree Map）：主要用来对事物进行分组或分类。在最顶端，写下被分类事物的名称，下面写下次级分类的类别，依此类推。
奥苏伯尔把概念学习分成为上位概念、下位概念和并列概念学习。树型图通过位置排列，将概念放入不同“层次”，准确表达出位次关系。通过位次传递，可直观掌握概念迁移脉络，提高生成的效益。
（1）同化性生成策略。下位概念学习。在物质概念系里，溶液从属于混合物，居于第三位次。通过树型图的位次传递，可把第一位次“物质”的性质直接迁移给第三位次的 “溶液”（图4）。如物质和溶液，迁移起来直观快速，毫不费力。
（2）顺应性生成策略。上位概念学习。用树型图抽取下位概念的共同特征，可实现向上迁移。如“油脂溶于酒精、水、煤油形成溶液”便可如此进行向上迁移。“同种物质在不同种液体中分散，能形成溶液”、“不同物质在同种液体中分散，能形成溶液”，抽出的共同特征是——“溶液是物质分散到另一物质里形成均一、稳定的混合物”。这归纳出“处于结构中的较高水平”的上位概念（图5）。用树型图显化出具体的抽取行为，个体经历了迁移过程，摆脱“溶液”的各种具体常见时空范畴（康德），也就“摆脱常见的时间和空间形式的规约”，概念的生成就有了更深的“脱域”理解。
（3）并列性生成策略。并列概念学习。并列概念是“是包含了很多共同标准属性的相似观念”。用树型图把两者“共同属性”表征出来，能快速进行并列迁移。如“饱和溶液”与“不饱和溶液”，是两个并列概念，可用树型图能直接进行相应的并列迁移 （图6）。
五、括号图与知识体系结构性生成的可视化策略
括号图（Brace Map）：主要用于分析、理解事物整体与部分之间的关系。括号左边是事物的名字或图像，括号里面描述物体的主要组成部分，帮助学习者理解一个物体整体和其各个部分之间的关系。
布鲁纳认为学习最重要的任务是建起学科的基本结构。初学者难以自觉应用溶液的知识解决相关问题，就是没有建立起良好的学科结构。原因是教材相关的内容照章节编排，较为松散，内在的逻辑不易发现，个体难以把知识之间的联系贯串起来，实现结构整体化，以致形成建构主义所谓的“结构不良问题”。
用括号图（图7）进行两级梳理，通过“溶液的组成”把溶质和溶剂联系起来，再通过“溶解性的大小”把后面溶解度和溶质质量分数联结起来，知识间的内在联系便突出显示出来，形成逻辑性强、联系紧密、结构良好的知识体系。endprint
可见，用括号图对章节内知识进行梳理（一级或多级 ），实际上是搭起“手脚架”，通过 “在处理复杂问题中提供必要的支持，从而支持学习者在学习场中的学习”，来揭示知识间 的逻辑关系，把相关的内容整合到同一认知范畴，建构出一体化的“良结构”（建构主义），避免形成詹姆逊所谓的“碎片化”的“拼贴”式的“残余零散的东西”，提高了学科结构的整体构成水平。
六、流程图与知识指向性生成的可视化策略
流程图（Flow Map）：主要用来列举顺序、时间过程、步骤等。能够分析一个事件发展过程之间的关系，解释事件发生的顺序。大方框写下每一过程，下面小方框内可以写下每个过程的子过程。
科学知识越抽象，所需思维指向性越强。思路混乱，无法沿着需要的方向推进，是造成生成困难的主要原因。用流程图，把思考过程一步一步画下，思维能在上一步的基础上自然向下延伸，步步推进，可提高思维指向性，形成完整生成链条。
如溶液的形成，可画出流程图（图8），从物质分散着手，把思维归束到“混合物 、均一、稳定”这一指向路径，步步向前，最后生成“溶液”是“均一稳定的混合物”，水到渠成。
七、复流程图与知识因果性、创造性生成的可视化策略
复流程图（Multi-Flow Map）：用来展示和分析因果关系。在中心方框里面是重要的事件，左边是事件产生的原因，右边是事件的结果。这是一个先后顺序的过程，能够看到事件发生的原因和结果，通过考虑原因和结果帮助学生分析为什么，结果是什么。
（1）因果性生成策略。揭示因果性是科学的根本任务。牛顿说：“自然哲学的内涵是去发现大自然的架构及其运作 …… 因而推导出事物的因果 ”，爱因斯坦拒绝量子力学的原因，是因为他认为这理论“把因果律完全废除了”。化学知识生成的过程就是揭示因果关系的过程，面临较大的困难是，因果关系难以厘清，特别是一果多因时，对应关系往往不够明朗。 用复流程图进行分析，可借助图形，逐一揭示出对应的因果关系，抽取出内在的普遍性，为知识建构扫平障碍。同时，个体亲历因果性的揭示与再现，更直接切入到知识的深层内涵，把握到问题的本质。
如溶液的溶解度与什么因素有关便可通过复式流程图（图9），直接看出因果关系，直观生成——溶液的溶解度跟温度、溶质、溶剂的性质有关，跟溶质、溶剂的质量无关。
（2）创造性生成策略。用复流程图进行因果性分析，结果不断得以呈现，内在的原因得以不断揭示，思维也不断得以拓展，显示出发散型的特征。知识生成的过程是一种不断探索的过程，是一种发现学习（布鲁纳），是有意义的学习（奥苏贝尔），而教师引导学生进行这种“呈现性”、“发现性”、“发散性”和“创造性”个体学习，正是实施了“创造性教育”。
八、桥型图与知识形象性、类比性生成的可视化策略
桥型图（Bridge Map）：主要用来进行类比、类推。桥型左边横线的上面和下面写下具有相关性的一组事物，按照这种相关性，在桥的右边一次写下具有类似相关性的事物，以能够形成类比或类推。
类比性生成策略。类比是知识建构的重要方法。康德说：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往指引我们前进。”知识教学中，深层次类比应是方法的类比：通过类比掌握方法的“相似性”，赋予个体建构概念的新途径，去跨越“从特殊到一般的归纳法和从一般到特殊的演绎法”的“中介途径”，直接产生“更为简捷的推理”，如图10关于物质的分散现象，把三者画在桥的三边，相似性赫然突显，立即为人洞察：这样不但透彻地把握“溶液”的内涵，且能从方法的层面理解类比本质，个体经历了一场“视觉思维”，直观快捷，豁然开朗，产生“巅峰体验”（马斯洛）。
用桥型图类比，训练了形象思维。有意突出这点，能使抽象与形象思维互动交融，激发创造性的产生。
思维地图可将信息加工过程中一些零散的知识点构成相应的比较系统的知识组块，进而形成知识网络，降低了记忆难度。圆圈图、起泡图主要用来描述事物、表达概念和说明事物的特点，其主要加强学生对陈述性知识的理解。树形图、括号图和流程图通过呈现对知识的分类或整体与部分之间的关系，有利于学生对程序性知识的理解和转化。双起泡图、复流程图和桥型图对知识点进行类比和类推有利于促进学生对策略性知识的理解和运用。
《思维可视化》校本课程设计 篇4
1.课程开发背景
2013年8月,江苏省锡东高级中学申报的《思维可视化》被正式批准为江苏省高中课程基地项目。“思维可视化课程基地”项目,是基于未来社会需要培养既有现代化知识又有创新能力,面对未来未知世界有问题解决能力的智慧型人才的时代要求而设计的,它将充分依托思维可视化技术来创建未来课堂,以促进学生学习力提高为最终目的。作为一个综合性教学实验项目,它将最大程度地整合高中阶段各学科知识教学、能力培养、思维开发及思维科学、心理科学、脑科学、信息技术等教学内容及课程资源。并以整合高中各学科课程资源为抓手,结合人生规划与心理辅导等课程,使原本相对独立、固化的学科思维方式,纳入、糅合到学生思维能力科学训练的体系中来。依托学生思维可视化学习力提高训练课程这个学习新平台,在构建和完善学生基础知识概念和基本解决问题能力的同时,将着重培养学生的综合分析问题、解决问题、动手探究、团队合作等学习能力。借助学生思维可视化学习力提高训练课程,可以打通各学科学习的思维隔阂,为开发学生学习潜力,培养创新人才构建新的育人模式。实验项目将重点构建起“思维训练”、“云课堂”、“心理测试”、“创意学习”等四大课程体系。
为顺利推进思维可视化课程基地建设,让学生了解思维可视化这一思维及学习方式,学校准备开设《思维可视化》校本课程,对学生进行有目的的思维训练。本课程通过学校开发的“思维可视化课程体系”,让学生了解思维可视化的基本特点,并指导学生在平时的学科学习中能借助思维可视化技术进行思考及学习,提高学生的学习力,进而形成科学的思维方式。
经过一年的建设,我校基于云计算和移动技术建立起来的“云课堂”已基本建成。这为开设《思维可视化》课程提供了技术支撑。
本教程主要对象为高一年级的学生,在高一年级开设研究性学习《思维导图及学习技巧》,旨在让零基础的学生对于“思维可视化”、“思维导图”、“大脑思维方式”等有一个基本的了解,并能掌握简单绘制思维导图的方法,为其他学科使用思维导图打好基础。
2.课程实施目标
本课程的主要目标为使高一年级学生能运用思维导图技术进行信息加工,每周至少进行一次记忆、思维的训练课程,系统地掌握记忆方法(关键词链接、图像链接、归纳记忆、分类记忆、思维导图记忆、图示化记忆、分解记忆等)和思维方法(发散、聚合、辩证、递进、转化、创新);并能为其他学科使用思维导图打好基础;并逐渐改变学生的思维方式,帮助学生找到更加适合自己的学习方法和技巧。
知识与技能目标:理解思维可视化、思维导图的基本概念,了解思维导图的优点和作用;掌握思维导图的绘制方法,能手工和用软件绘制简单的思维导图,能将传统线性笔记转化成思维导图;能用思维导图逐渐改变自己的思维方式,能帮助学生找到更加适合自己的学习方法和技巧。
过程与方法目标:通过教师讲解、自己总结的方法,理解基本知识点;能根据任务的要求,绘制简单的思维导图,掌握思维导图的绘制方法;能选择恰当的软件及工具,绘制思维导图;能通过小组协作、自我总结,找到更适合自己的学习方法和技巧;能采用恰当的工具和方式呈现信息、发表观点、交流思想、开展合作;能对自己和他人的活动过程、结果及作品进行评价。
情感态度与价值观目标:体会思维导图的内在涵义,形成和保持对思维模式、思维方式的探求欲,养成积极主动地探究自己大脑思维方式的习惯;能正确地看待自己,对于活动过程及作品,能客观地进行自评和互评;能遵守云课堂的各项规章制度,负责任、安全、规范地使用课堂中的各种软硬件,养成爱护公物、健康使用网络信息的良好习惯。
上述三个层面的目标相互渗透、有机联系共同构成《思维可视化》校本课程的实施目标,在具体的教学活动中,要引导学生在学习和使用思维导图、参与课堂活动的过程中,实现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等不同目标层面的综合提升和协调发展,不能割裂三者之间的关系或通过简单活动孤立实施。
3.课程实施方法
针对高一学生《思维可视化》概念零基础的实际情况,本课程采用“教师教+学生学+小组协作学习+学生自主学习”等教学方法,师生共同学习,达成课程目标。
对于思维导图及思维的一些基本概念,由教师通过“深入浅出的讲解+实际例子”让学生对其有个基本的了解;绘制思维导图建议由学生自己动手自主学习,通过小组协作学习等辅助方法让所有学生掌握绘制思维导图的方法;在以上的基础上,让学生自带其他学科笔记,将其转化为思维导图,从而让学生更深刻地体会思维导图与传统线性笔记的区别与优点。
在整个教学过程中,可以充分利用“云课堂”的硬件优势,为教学内容服务。例如,作品的展示与上传,可通过Hi Learning互动软件实现;对于小组协作过程中的作品的评比,可以通过Hi Learning软件中的IRS功能实现;在给学生布置操作任务时,可利用云课堂四块电子白板的“异屏方式”向学生展示和推送不同的内容。
●课程评价体系
1.过程性评价
(1)教师对学生学习态度,自主学习状况、作业完成情况、上课或活动参与程度及表现进行评定,可分优秀(A)、良好(B)、一般(C)、较差(E)等四等级且及时记录在案。权重35%。
(2)小组协作评价:通过自评与小组组员互评,对学生协作学习表现进行评价,可分优秀(A)、良好(B)、一般(C)、较差(E)等四等级且及时记录在案。权重15%。
2.学生作品评价
(1)教师对学生作品评价:教师对学生每件作品进行评定,可分优秀(A)、良好(B)、一般(C)、较差(E)等四等级且及时记录在案。权重35%。
(2)小组成员评价:对于小组协作任务,由小组成员对组内作品进行评价,可分优秀(A)、良好(B)、一般(C)、较差(E)等四等级且及时记录在案。权重15%。
●课程内容及计划
第一讲思维可视化与云课堂
1.教学时间
1课时。
2.设计理念
云课堂初次开放,对于师生来说,是全新的,从未接触的,所以必须利用开学第一课给学生一个熟悉的机会,包括云课堂的使用规范、思维可视化及思维导图的基本概念。
3.教学目标
(1)熟悉云课堂的设备及其使用方法、云课堂使用规范。
(2)了解思维可视化、思维导图的基本概念。
(3)了解本课程的课程内容及计划。
4.教学内容
(1)云课堂设备简介,云课堂使用规范。
(2)平板电脑的使用方法。
(3)思维可视化及思维导图的基本概念。
(4)本课程的课程内容及计划介绍。
(5)确定分组及分组要求。
5.教学资源
云课堂设备(投影、平板电脑、录播系统、PPT、电子白板软件,Hiteach/Hilearning互动软件等)。
6.学习评价
优秀:能快速掌握平板的使用方法、理解思维可视化及思维导图的基本含义。
良好:能掌握平板的使用方法、理解思维可视化及思维导图的基本含义。
一般:能基本掌握平板的使用方法、理解思维可视化及思维导图的基本含义。
较差:不能掌握平板的使用方法、理解思维可视化及思维导图的基本含义。
第二讲认识大脑
1.教学时间
1课时。
2.设计理念
要了解思维导图,必须先从了解大脑的结构、大脑的思维方式、大脑的潜能开始。本节课内容从上述几个知识点讲起,帮助学生对大脑及大脑思维方式有个基本的了解。
3.教学目标
(1)了解大脑的基本构造。
(2)了解左右脑各自的功能。
(3)了解大脑的思维方式。
(4)了解大脑的潜能。
4.教学内容
(1)大脑的基本构造,大脑结构图。
(2)左右脑各自的功能,左右脑功能图。
(3)大脑的思维方式,左右脑分工图。
(4)大脑的潜能——人人都有潜能。
(5)开发大脑潜能的办法。
5.教学资源
云课堂设备(投影、录播系统、PPT、电子白板软件等)。
6.学习评价
优秀:能快速理解大脑的构造、大脑的思维方式、大脑的潜能等基本含义。
良好:能理解大脑的构造、大脑的思维方式、大脑的潜能等基本含义。
一般:能基本理解大脑的构造、大脑的思维方式、大脑的潜能等基本含义。
较差:不能理解大脑的构造、大脑的思维方式、大脑的潜能等基本含义。
第三讲初识思维导图
1.教学时间
1课时。
2.设计理念
从本节课开始,正式进入思维导图的学习。对于对思维导图零基础的学生来说,必须先使他们对思维导图有个最基本的了解,才能深入学习思维导图的绘制,及灵活运用思维导图记笔记。本节课意在带领学生认识思维导图,了解思维导图的基本概念,与传统线性笔记的区别,思维导图的优点等,为绘制思维导图打基础。
3.教学目标
(1)了解思维导图的基本概念。
(2)理解四维导图的优点。
(3)了解思维导图与传统笔记的区别。
4.教学内容
(1)思维导图的基本概念:思维导图又叫心智图,是表达发散性思维的有效的图形思维工具,它运用图文并重的技巧,把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来,把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接,并充分运用左右脑的机能,利用记忆、阅读、思维的规律,协助人们在科学与艺术、逻辑与想象之间平衡发展,从而开启人类大脑的无限潜能。
(2)思维导图的优点:实验证实,思维导图是一种最佳思维方式。首先,它顺应了我们大脑的自然思维模式,我们的观点自然地在图中表达出来;其次,思维导图能增强我们的记忆;再次,思维导图还激发了我们的右脑。由于我们在创作思维导图时还使用了颜色、形状和丰富的想象力,而右脑负责的就是抽象思维、直觉、创造力和想象力,因此能大大加深我们的记忆。把关键词、颜色和图案有机地联系起来,就能强迫我们使用视觉感官来增强记忆。
(3)思维导图与传统笔记的区别。
5.教学资源
云课堂设备(投影、录播系统、PPT、电子白板软件等)。
6.学习评价
优秀:能很好地了解思维导图的概念,理解四维导图的优点;了解思维导图与传统笔记的区别。
良好:能了解思维导图的概念,理解四维导图的优点;了解思维导图与传统笔记的区别。
一般:能基本了解思维导图的概念,理解四维导图的优点;了解思维导图与传统笔记的区别。
较差:不能了解思维导图的概念,理解四维导图的优点;了解思维导图与传统笔记的区别。
第四讲绘制你的第一张思维导图
1.教学时间
1课时。
2.设计理念
对思维导图有了基本的认识后,就可以动手绘制思维导图了。本节课带领学生一起绘制人生中的第一张思维导图——水果。从易到难,绘制比较简单的思维导图,增强学生的学习兴趣及自信心,为之后的课程展开打下良好的基础。
3.教学目标
(1)了解思维导图的基本结构。
(2)掌握思维导图的基本绘制方法。
(3)能绘制出第一张思维导图——水果。
4.教学内容
(1)思维导图的基本结构:中心扩散型。
(2)思维导图的绘制方法:1在纸的中心,画出能够代表你心目中“水果”的图像。2从“水果”图形中心开始,画一些向四周放射出来的粗线条。每一条线都使用不同的颜色。这些分支代表你关于“水果”的主要想法。3在每个分支上,用大号的字清楚地标上关键词,并在每个关键词旁边画一个能够代表它、解释它的图形。4根据你的发散性思维,从每一个关键词上面发散出更多的分支。循环第3步操作。
(3)绘制水果的思维导图。
(4)绘制思维导图注意点:尽可能多地使用图形,每个关键词用一个图形表示它;每个分支用一种不同的颜色;分支越往外扩散越细,中心分支是最粗的。
5.教学资源
云课堂设备(投影、录播系统、PPT、电子白板软件等),水彩笔,画图本。
6.学习评价
优秀:能很好地了解思维导图的基本结构,能完整地绘制水果的思维导图。
良好:能了解思维导图的基本结构,能绘制水果的思维导图。
一般:能基本了解思维导图的基本结构,基本能绘制水果的思维导图。
较差:不能了解思维导图的基本结构,不能绘制水果的思维导图。
附学生作品:
第五讲图像的力量──思维导图绘制练习一
1.教学时间
1课时。
2.设计理念
思维导图使用颜色、线条、符号、词汇和图像,不但调动了左脑的逻辑思维,而且激发了右脑丰富的想象力和创造力,使我们的左、右脑协同工作,大大提高了记忆力,也使大脑的创造潜能得到最大程度的发挥。
本节课内容就是从图像出发,训练学生习惯于在思维导图中使用图像,从而更大程度发挥大脑潜能。
3.教学目标
(1)进一步掌握绘制思维导图的方法。
(2)能深刻体会图像在思维导图中的作用。
(3)养成在思维导图中多用图像的习惯。
(4)牢记思维导图的绘制注意点。
(5)在小组协作中能充分融入小组活动,积极参与。
4.教学内容
(1)图像辨别测试——人脑对图像有特别强的记忆力。
(2)思维导图绘制方法——进一步掌握。
(3)绘制“家”的思维导图——养成思维导图中使用图像的习惯。
(4)小组协作,评选出优秀作品和较差作品。
(5)绘制思维导图的注意点,绘制过程中的不足。
5.教学资源
云课堂设备(投影、录播系统、PPT、电子白板软件等),画图本,水彩笔。
6.学习评价
优秀:能完全掌握思维导图的绘制方法;能养成在思维导图中使用图像的习惯。
良好:能掌握思维导图的绘制方法;能养成在思维导图中使用图像的习惯。
一般:能基本掌握思维导图的绘制方法;能基本养成在思维导图中使用图像的习惯。
较差:不能掌握思维导图的绘制方法;不能养成在思维导图中使用图像的习惯。
小组协作评价:小组优秀作品为优秀,小组最差作品为较差。
附学生作品:
第六讲关键词的提炼──思维导图绘制练习二
1.教学时间
1课时。
2.设计理念
思维导图中每个分支上的关键词都必须是精准的,但学生在绘制过程中往往不会提炼关键词,每个分支上都是大段的文字,这对学生的总结概括能力和大脑的记忆力都是没有好处的,故本节内容专门训练学生提炼关键词的能力。
3.教学目标
(1)能深刻感受思维导图中关键词精准的重要性。
(2)初步掌握提炼关键词的方法。
(3)能自己分析文章,转化为思维导图。
(4)熟练掌握绘制思维导图的方法。
4.教学内容
(1)理科笔记中简短语句的分析,关键词的提炼。
(2)文科中利用“精准三法”(抓头尾,观重复,做总结)分析重点,提炼关键词。
(3)学生操作练习:“野外迷路指南针”,分析重点,提炼关键词,绘制思维导图。
5.教学资源
云课堂设备(投影、录播系统、PPT、电子白板软件等),水彩笔,画图本。
6.学习评价
优秀:能很好地分析文章重点,准确提炼关键词,将文章重点绘制成思维导图。
良好:能分析文章重点,提炼关键词,将文章重点绘制成思维导图。
一般:能简单分析文章重点,提炼关键词,基本能将文章重点绘制成思维导图。
较差:不能分析文章重点,提炼关键词,不能将文章重点绘制成思维导图。
附学生作品:
第七讲思维导图绘制技巧──思维导图绘制练习三
1.教学时间
1课时。
2.设计理念
在学生初步掌握绘制思维导图的方法后,回顾并展示学生以往的作品,从中找出优点和缺点,总结思维导图绘制的技巧,为思维导图实战做准备。
3.教学目标
(1)能从自己之前几堂课的作品中找到绘制的不足之处。
(2)能深刻体会思维导图的绘制技巧。
(3)小组协作,能自己策划并绘制一次“周末旅行”的思维导图。
4.教学内容
(1)展示学生以往的思维导图作品,通过分析找出不足。
(2)总结思维导图绘制技巧。
(3)小组协作:策划并绘制一次“周末旅行”的思维导图。
(4)展示小组作品,评出班级优胜作品。
5.教学资源
云课堂设备(投影、录播系统、PPT、电子白板软件等),画图本,水彩笔。
6.学习评价
小组协作评价:小组自评及互评。
附评价量表:
第八讲文科笔记转化为思维导图──思维导图实战练习一
1.教学时间
1课时。
2.设计理念
学生学习思维导图的主要应用就是学习,用思维导图记笔记,从而帮助学生提高记忆力,提高总结归纳能力,理清自己的思路,故初步掌握了思维导图的绘制方法后,就要运用到笔记中去了。计划采用循序渐进的方法,先将现有笔记转化为思维导图,然后自己总结归纳,分析重点绘制思维导图。文理科内容不同,特点也不同,所以文理分科练习。
3.教学目标
(1)能将文科笔记转化为简单的思维导图。
(2)能深刻体会思维导图在笔记中的作用。
(3)组内评出优秀作品和最差作品,给出修改意见。
(4)在小组协作中能充分融入小组活动,积极参与。
4.教学内容
(1)从自己带的笔记中挑选1~2个知识点或章节内容。
(2)将挑选的内容转化成思维导图。
(3)小组自评与互评,选出优秀和最差的作品。
(4)修改作品。
(5)班级内评定优胜作品。
5.教学资源
云课堂设备(投影、录播系统、PPT、电子白板软件等),画图本,水彩笔。
6.学习评价
优秀:能很好地将文科笔记转化为简单的思维导图;能深刻体会思维导图在笔记中的作用。
良好:能将文科笔记转化为简单的思维导图;能体会思维导图在笔记中的作用。
一般:基本能将文科笔记转化为简单的思维导图;基本能体会思维导图在笔记中的作用。
较差:不能将文科笔记转化为简单的思维导图;不能体会思维导图在笔记中的作用。
附学生作品:
小组协作评价:评价量表
第九讲理科笔记转化为思维导图──思维导图实战练习二
1.教学时间
1课时。
2.设计理念
学生学习思维导图的主要应用就是学习,用思维导图记笔记,从而帮助学生提高记忆力,提高总结归纳能力,理清自己的思路,故初步掌握了思维导图的绘制方法后,就要运用到笔记中去了。计划采用循序渐进的方法,先将现有笔记转化为思维导图,然后自己总结归纳,分析重点绘制思维导图。文理科内容不同,特点也不同,所以文理分科练习。
3.教学目标
(1)能将理科笔记转化为简单的思维导图。
(2)能深刻体会思维导图在笔记中的作用。
(3)组内评出优秀作品和最差作品,给出修改意见。
(4)在小组协作中能充分融入小组活动,积极参与。
4.教学内容
(1)从自己带的笔记中挑选1~2个知识点或章节内容。
(2)将挑选的内容转化成思维导图。
(3)小组自评与互评,选出优秀的和最差的作品。
4)修改作品。
(5)班级内评定优胜作品。
5.教学资源
云课堂设备(投影、录播系统、PPT、电子白板软件等),画图本,水彩笔。
6.学习评价
优秀:能很好地将理科笔记转化为简单的思维导图;能深刻体会思维导图在笔记中的作用。
良好:能将理科笔记转化为简单的思维导图;能体会思维导图在笔记中的作用。
一般:基本能将理科笔记转化为简单的思维导图;基本能体会思维导图在笔记中的作用。
思维可视 篇5
思维可视化是指以图示或图示组合的方式，将原本不可见的思维路径及思维方法呈现出来，其本质是隐性思维显性化的过程。思维可视化可将知识间的逻辑关系、潜在的思维过程和方法清晰地呈现出来，将内在思维和外显信息的交互过程显现出来，从而促进学生对知识的深层理解和灵活应用。
地理学关注人与环境在特定地点和位置的相互作用关系。区域地理主要包括区域地理特征、区域差异、区域间的联系、区域可持续发展四大主题。引导学生认识区域特征、区域间差异、区域间联系、区域可持续发展显然是区域地理教学的重心所在。在高中区域地理教学中可以区域地理特征为中心，以“地理事物的空间差异和空间联系”为逻辑主线，教会学生认知区域的方法，使其学会以地理视角思考和解决问题。
一、知识建模――明确地理特征内涵，建构地理特征认知结构
知识建模是对知识的重组与加工，是面向知识管理的有意义建构，是知识的结构化、体系化过程，可帮助他人正确地重构、记忆和应用知识，以实现知识价值最大化。知识建模是思维建模的基础。
地理特征主要体现“它在哪里，它是什么样子”这两个问题。地理特征包括区域地理特征与地理要素特征。从方法论意义看，认识区域特征应从自然地理特征与人文地理特征着手。认识区域的自然地理和人文地理特征，有其基本的认知路线，教给学生认识区域的方法，要求教师能将这种认知路线归纳整理出来，并通过适当教学方式渗透给学生，建立区域特征的认知结构（图1）。
某一区域自然地理特征认知，主要从该区域的地理位置、地形、气候、水文、植被、土壤等自然要素着手；某一区域人文地理特征的认识，主要从人口与城市、产业活动（农业、工业、交通等）、环境问题等人文要素着手。
区域的地理位置、地形、气候、河流特征等有其基本的认知路线可以遵循，在此基础上建构其认知结构。如区域地形特征可从地形类型构成、地形分布状况、地势（包括海拔、倾斜状况、起伏状况等）、特殊地貌等角度着手；区域气候特征可从气候类型构成、气候空间分布、冷热干湿性质（气温、降水特征）等角度着手。
区域经济地理特征认知结构的建构也有其认知的一般思路。如区域农业特点包括农业类型与结构、主要农作物、主要农业分布地区、农业耕作方式和耕作制度、农业生产特点（包括农业经营方式、农业现代化水平、商品率和劳动生产率等）、农业地位等；区域工业特点包括工业类型与结构、主要工业产品、工业分布、工业特点（包括发达程度、技术水平、市场的对外依赖度等）等；区域交通特点包括主要交通方式、交通线路密度、交通线路布局、主要线路和港口、枢纽分布等。人口、城市的分布特点可从位置、数量与密度、分布形态等方面入手。
在地理特征认知结构的建构过程中，应认真辨析和明确一些基本概念的内涵与外延，区分相近、相对的、上下位概念，如光照、热量与温度，地形、地貌与地势的差异等，构建以概念群为中心的地理特征认知结构，对知识进行重组与加工，使知识条理化、结构化、系统化。
二、思维建模――建构地理事物空间联系，归纳区域地理特征
思维建模是通过思维建模工具（如思维导图、概念图等）和方法将内在的思维方式、思维过程等建立动态的、结构化的不同思维模型，并进行可视化表征的认知过程与方法。
思维建模将内在思维和外显信息交互过程显现出来，将潜在的地理思维过程外显化、可视化，建立地理知识之间的本质联系而不是知识表层的记忆。通过思维建模把教学的焦点从“知识层”深入到“思维层”，把关注点从知识本身转到知识背后的思维上，“知识”不再是教学的主要目标而成为训练和发展学生有效思考能力的载体，促进学生对地理知识的深层理解，从而实现“把未知转化为已知，用已知解决未知”的转变。
地理事物的空间联系主要体现为“它为什么在那里”、“它产生什么作用”、“怎样使其有利于人类和自然环境”等问题。建构地理事物空间联系有助于教师居高临下地驾驭地理教学内容，融会贯通地组织地理教学内容，增强地理教学的针对性。
如“干旱”、“冷湿”、“暖湿”、“高寒”分别是我国西北地区、东北地区、南方地区、青藏地区的典型地理特征，教学中可以这些典型的区域特征为中心开展探究式教学，以归纳、分析地理要素特征，建构地理要素间空间联系，并探寻区域可持续发展方向（图
2、图3）。
构建地理要素间空间联系，可以紧紧围绕“定桩、扯线、结网”的方法进行思维建构。
（1）定桩：抓住主导（关键）因素，突出区域特征。在区域特征中找出最具本质或最具特色的特征，并以此寻找主导因素，以其在学生大脑中形成该区域地理特征的牢固记忆节点。如北美洲三大南北纵列带的地形，中南半岛山河相间、纵列分布的山河大势，澳大利亚半环状的气候分布，西亚油多水少的特征等。
（2）扯线：把握地理要素间联系，形成多条思维链。在构建地理要素空间联系时，要结合自然、人文地理原理与规律，运用整体性和差异性思维综合地分析区域特征。如依据某地的地理位置、地形特征，分析该地的气候特征，根据气候进而分析其植被与土壤特征；依据某地的地形、气候特征分析河流特征与水旱灾害；依据某地的地形、气候特征分析农业特点等。
（3）结网：在知识“节点”和“链条”基础上形成思维网络。通过思维建模归纳区域特征，寻找地理事物的空间联系，从而简化知识，搭建逻辑结构，形成知识网络，深化思维联系，让学生学会分析区域。
三、认知方式建模――学会认知地理事物，用地理视角思考问题
地理视角指地理现象的分布格局及其空间关系，是分析和处理及解决地理问题的根本想法，是对地理规律的理性认识，是人们用于反映地理事物和现象本质的模式和思想方法。
教学中教师通过长时期地进行地理特征认知结构的知识建模和地理事物空间联系的思维建模的教学，潜移默化地影响学生，使学生能以正确的认知方式（图4）认识区域，学会用地理视角思考问题，从知识之间的关联中认识其本质，并使学生的地理知识系统化、结构化。
学生面对一个陌生的地理事物和现象，能够结合“空间、相互作用、时间动态”三个独特的地理视角提出“它在哪里，它是什么样子，它为什么在那里，它是什么时候发生的，以及它产生什么作用”等一连串问题并进行资料的搜集与分析，是学生形成其地理视角所不可或缺的过程。
总之，区域地理教学要通过建构地理特征的知识结构、地理要素的空间联系、揭示地理知识的价值，让知识可生成、可管理、可迁移，并最终建构地理认知方式，培养学生以地理视角看事物的习惯。
参考文献：
科学课学生思维可视化的情境设置 篇6
科学课上学生的学习是在一定的情境下进行的，构建适当有效的教学情境，是引发学生主动思维，并促成学生持续深入探究的关键。设置有效的教学情境，需要了解学生的思维状态和动向，让学生思维可视化，并在此基础上即时调整或改进情境设置，使教学情境更好地服务于学生的思维发展。本文试以科学课上常见的教学情境为例，谈谈自己的一点实践和思考。
一、 设置问题情境，让判断思维可视化
设置问题情境是小学科学探究中常见的做法，通常是教师做一个实验，引发出一种“出乎意料”的科学现象，让学生作出初步的解释或判断。为了彰显学生的思维动态，问题情境都是基于学生的已有经验，这样学生的判断就有了自己的认知“根据”。教师在了解了学生“可视化”思维动向的基础上，进行教学策略的调整和改进，以便更好地服务于学生的探究。
比如《浮力》一课，教师设置的问题情境是：将木块、塑料板、泡沫、石块、铁块和苹果等物体逐一放到水里，让学生观察它们或沉或浮。然后，教师问：“为什么这些物体有的上浮，有的下沉呢？”学生的回答多是“木块、泡沫等轻，所以上浮”，“石块、苹果等重，所以下沉”。（暂且不探讨比重问题）于是，教师再问：“这里的轻和重是谁跟谁比较的呀？”学生答：“木块跟石块比，木块轻，泡沫跟苹果比，泡沫轻……”可见，学生思维的关注点是这些材料之间轻重的比较，却没有想到这些材料与水比较轻重。或者说，学生只对这些材料感兴趣，他们只想在这些材料上求解沉浮的秘密，并不曾想到与所处环境（水）进行对比和思考。由此可见，学生判断性思维的局限和不足主要表现在思维的孤立性，即只会在问题或现象本身求解，不能结合情境中相互作用的因素进行分析研究。
面对学生的这种思维倾向，教师需要跟进设置的问题情境表现在两个方面：一是出示一块大木块和一块小石子，很明显大木块比小石子要重得多，把它们依次放入水里，大木块依然上浮，小石子还是下沉。从而把学生的思维引到“对相同体积物体的轻重进行比较”，也就是“比重”。这样的比较才是科学的。二是在水里放入并溶解一些盐，然后再将原先的苹果放进盐水里，苹果上浮。“为什么水里的苹果下沉，盐水里的苹果上浮？”两相对比，学生自然会将思维聚焦在“液体”上，于是很容易想到这些物体与液体比较，重的下沉，轻的上浮。从而将原先只进行材料之间轻重的对比转化为每一种材料与水比较，而且是相同体积的材料与水比较轻重。这才是揭示沉浮秘密的核心问题所在。
二、 设置材料情境，让联想思维可视化
科学教学中的联想思维，通常是在学生已有认知经验的基础上，进行新的探索和研究。这种探究性学习，由于有了一定的经验积累，当学生面对新领域的探索时，会自然联想到已有的学习认知和经验，于是就会依据已有的知识经验进行思维的判断、分析和信息处理，从而展开对未知领域的求知和探索。
比如苏教版《简单电路》一课，由于学生在生活中有了一些粗浅的认识和经验，教师只要将导线、小灯泡、电池等材料分发到每个小组，学生联想到曾经的记忆和生活场景，就会想到连接、点亮小灯泡。但是至于怎么连，学生以前并未做过，也不明白其中的道理。他们只会结合生活中的经验和认识，不断尝试各种连接方法。这期间，教师要做的就是指导学生随时画出每一次尝试的连接方法。待学生终于点亮小灯泡后，要求学生将自己尝试连接的各种电路图（画图）进行比较，分析并归纳出点亮小灯泡的正确方法。由于有了一定的经验和认识，学生就有了尝试的种种可能和动力。这一情境的设置，使学生能够充分利用生活经验，大胆尝试，积极探索，试用的方法和途径很多，思维也很活跃，完全打开了思路、激活了思维。但问题是学生虽然最后点亮了小灯泡，但却不知小灯泡为什么会亮？即使教师作了一定的讲解和描述，但关于电流怎么流经小灯泡的，学生还是一头雾水。这时教师可以将电池和小灯泡剖开，让学生看到里面的结构，这样不需要教师讲解，学生就会理出个头绪，很容易明白电流的流动过程，从而弄清楚电路连接的本质和规律。由此可见，对于学生的联想思维，教师要注意的是，不仅要关注联想得来的“做”，更要从“做”中抽出事物的内在规律和要求。这是学习的归结点，也是学习的本质所在。
三、 设置话题情境，让逻辑思维可视化
所谓话题情境，就是教师针对教材中的核心问题，抛出一个主题，然后引导学生就这个话题展开探讨。这个话题的相关内容是学生略有知晓的，或者说有一定的生活经验和浅显认识，学生面对这个话题会有所谈论和认识。设置这样的情境，要注意认知的逻辑性和层次性，也就是说，话题不能太大，以免学生谈及此话题时会信马由缰不着边际，而应扣住问题的本质和核心点去确定话题，以使学生的探讨沿着一根主线向问题本质引入。
比如《摩擦力》一课，通常教师会以“什么叫摩擦力？”“关于摩擦力，你想了解哪些知识？”等作为学生研讨的话题。这样一来，前一个问题，学生无从入手，或者说依靠自己原有的认知和经验，学生根本总结不出摩擦力的概念。第二个话题太过空泛，对这个问题的想法学生有很大的随意性，想说的东西也太多，很难切入“摩擦力”的根本问题。我们需要调整的是，将抽象的“摩擦力概念”转化成具体的生活和实验，让学生通过具体的物象去感知和体验，理解和认识概念就容易多了。同时，对于一个过于宽泛的问题，学生很难抓住要领和核心问题，使学生对问题的设想缺乏缜密的结构、层次性和逻辑性。对此，需要注意的是，在设置话题情境时，最关键的是选准问题的切入点，这个点上的问题解决了，相关话题的知识都会迎刃而解。所以，对于“摩擦力”这一课，可以引出“生活中哪些地方有摩擦力？”“这些摩擦力有什么不同？”这一话题，这个话题的好处在于：一是学生依照经验可以说出很多摩擦力存在的地方，可以在实践和生活中回顾并巩固自己的认知。另外，对于“比较不同地方摩擦力的不同”，可以引发学生聚焦并探讨“有的摩擦力大，有的摩擦力小。为什么摩擦力会有大小？摩擦力大小与哪些因素有关呢？”等一连串的问题。这些问题不光指向摩擦力的内涵和本质，更是以一组层层深入的逻辑关系出现的，形成了探究摩擦力的一条逻辑主线。这才是需要我们关注的话题情境。循着这条路径展开的问题探讨才是有效的。
四、 设置分析情境，让推理思维可视化
科学探究是一个手脑并用的学习过程，既有寻求“事实”真相的动手实验，也有做什么实验以及怎样实验的考量和分析。而且，从某种程度上说，“分析”是探究活动中最重要的手段和方法，它全面融入探究活动，并为探究活动提供有力的铺垫和支撑。对问题的分析，学生惯常的思维方式是推理。设置分析情境，就是引发学生不断的推理思维，提高学生自我探究的深度和准确性。
比如《电磁铁》一课，“影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些？”学生会根据实验中电磁铁磁性强弱变化的场景，很容易推导出磁性强弱与“电流强度”和“线圈匝数”这两个因素有关。依据是：电磁铁具有磁性是因为通上了电，断了电就会失去磁性，所以电磁铁具有磁性的关键是要有电。按照从无到有、从少到多、从弱到强的思路，学生自然会想到电流强磁性强。另外，一根平常的导线接上电池后是没有磁性的（以前学生做过“简单电路”实验，通电的导线并没有磁性），只有绕成了线圈才有磁性，所以磁性肯定与线圈有关。进而推导出一根导线弯成一个线圈有磁性，弯成多个线圈磁性就会更大。由此可见，推理是探究中的主要思维方式，也是通向正确结论的重要保证。
学生思维的可视化，可以让教师时时了解学生的思维轨迹和思维动向，为教师调整教学策略并改进教学提供鲜活可感的依据。让学生的思维充分发挥并真实地呈现出来，教学情境尤为重要，它是引发学生思维的诱因，更是促成学生深入思维的关键，需要教师精心推敲和设计。
思维可视化导图工具探究 篇7
总体上说，思维可视化是利用图形化、形象化的形式来表达人们头脑中形成的概念、知识、思想等，把隐性知识显性化、可视化，方便人们思考、表达、理解并能促进交流的一种图形技术。在教学应用方面，主要是在利用思维可视化技术进行各个学科的教学设计，新的教学法的探索，知识管理等。当然，在进行思维可视化的实际开发与应用过程中，最基本的要求是能进行思维导图的绘制。在进行学科教学设计时，受环境的局限，大都是采用手绘思维导图的方式，其效率低下和效果差是可想而知的。为了解决这一状况，各种支持思维可视化导图的绘制软件工具相继出现了，我们也可称之为“工具”之工具。为了便于大家有效了解和使用这些工具，本文重点对这些工具的功能特点进行梳理和分析。
●XMind
XMind是一款易用性很强的国产思维导图（Mind Map）软件（但是官方网站使用的是英文）。其用户界面见图1。Xmind可以绘制各种导图，包括思维导图、鱼骨图、二维图、树形图、逻辑图、组织结构图等。用这款软件将自己制作的思维导图上传到网络中和别人分享，并能浏览、评论、收藏以及下载其他用户上传的思维导图。由于是中文界面，所以我国的初学者学起来比较方便。
●FreeMind
FreeMind是一款基于Java语言的跨平台开源思维导图软件，可以运行在Windows、Linux以及Mac等多种操作系统上，所有功能完全免费使用，并且国内已有针对各个版本的汉化包，用户界面见上页图2。FreeMind最吸引人的特点之一是它定义了大量的快捷键，可以很方便地使用快捷键插入、编辑和浏览平行节点、子节点，这些快捷键在进行头脑风暴、整理思路以及节点众多时给使用者带来了极大的方便。
●MindManager
MindManager是一款由美国Mindjet公司开发，用于创造、管理和交流思想的通用标准的付费商业绘图软件，用户界面见下页图3。该软件功能丰富，简单易用，快速上手，特别适合于进行思维导图的创建和管理。用MindManager可以创作出内容丰富美观的可视化图形，可以将不同节点之间的关系用各种彩色线条连接起来，可以改变背景图像为自己想要的图像，对用户认为重要的信息添加编号和改变颜色，能够用分界线对信息分类，同时还能够添加浮动的节点并能对每一个节点添加注释，方便自己和他人浏览。另外，MindManager很重要的特点之一是提供了大量丰富的模板，用户可以选择从模板创建自己的思维导图。
●iMindMap
iMindMap是思维导图创始人托尼·巴赞（Tony Buzan）领导的团队开发的思维导图软件，基于Java语言开发，支持Windows、Linux和Mac多种操作系统，用户界面见图4。这款软件相对其他软件功能更为专一，被设计只用来制作思维导图，而不是其他诸如概念图或流程图等图形，所以在制作思维导图方面比其他软件显得更为专业。i Mind Map的软件界面十分简洁美观，所有的工具按钮都用形象的大图标来显示，从这个角度说，软件本身就十分符合思维可视化的要求。
●MindMapper
MindMapper是由Buzan Organization公司开发的一款专业的，实现可视化概念图的商业智能工具软件，界面见图5。该软件的功能极其丰富，能够帮助用户发散联想、头脑风暴、罗列属性、整体规划、分析因果以及进行逆向思维，十分适合思维导图的制作。
●Inspiration
Inspiration是一款以制作思维导图为主要功能的思维学习工具软件，用户界面见图6。该软件制作的思维导图十分美观，也非常符合托尼·巴赞所描述的思维导图的特征，中心节点与其子节点之间的连线自动生成不同的颜色，而且任意两个节点连线的颜色都可以修改。Inspiration还提供了丰富的图库资源，为用户在思维发散过程中的想法的可视化提供了很大程度的帮助。
思维可视化研究之目的与技术支撑 篇8
对教学过程而言, “思维可视化”是指将原本不可见的思维路径、方式、规律运用图示或图示组合的方式呈现出来, 以期实现增强记忆及加深理解的效果。其本质也就是隐性思维显性化的过程。本研究从主体目标来说是希望: (1) 基于未来课堂环境, 构建基于思维可视化技术的学科教学模式。重点通过让教师掌握各项思维可视化技术并将其运用到教学实践中, 提高课堂教学效能, 同时促进学生思维能力的发展。 (2) 探讨技术环境下的可视化学科教学实践, 形成思维可视化技术进行学科教学的理论体系。 (备注:在相关研究中, 很多机构使用了“知识可视化”的概念, 而我们使用的是“思维可视化”概念, 这两者有何区别?我们认为“知识”这个概念比较表层化, 不是本质, 知识背后的规律以及加工知识的过程即思考过程才是本质, 所以用“思维可视化”这一概念更能体现这个过程的本质。)
●研究之目的
1.实现教学效能倍增
教学是教育的核心之一, 好的教育必须要有好的教学, 那么什么是“好的教学”?结合新课改的三维教学目标 (知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度) , 可以基本得出三项评价指标:第一, 学生的学业水平 (成绩) 要好;第二, 学生解决问题的能力 (主要是思维能力) 要强;第三, 学生要有积极健康的人格。那么, 能更好地实现以上目标的教学就是“好的教学”, 也可称之为“高效能教学”;反之, 则是“差的教学”, 称之为“低效能教学”或“负效能教学”。那么当前在基础教育阶段, 学校的“教学效能”是高、是低、还是负的呢?这个现状大家都很清楚:教师教得累, 学生学得苦, 然而学生的整体学业水平并不理想, 成绩优秀者并不多, 两极分化和大面积不及格现象非常严重。另外, 厌学情绪在中小学生群体中不断蔓延, 据调查数据显示, 当前有近70%的学生具有不同程度的厌学心理, 而至于“能力”这一项, 显然比前两项的情况更糟糕。由此可见, “教学效能”的整体水平是很低的。那么原因在哪里?
本研究认为问题的根源在现行的教学方式和方法——教师为了提高学生成绩, 挤、抢、霸占时间, 大量、重复、机械地向学生灌输知识;学生则长期陷入“死记硬背”和“题海战术”之中, 身心疲惫, 晕头转向。关注“成绩”没有错, 我们一直认为“不出成绩的教学”一定算不上“好的教学”, 让学生取得好成绩, 无可厚非。但问题出在大多数教师根本没搞清楚“好成绩到底是从哪来的”。其实, 学生的成绩 (尤其是初高中学生) 并不是来自于教师们常挂在嘴边上的“四多” (多读、多写、多背、多做题) , 而是思维能力。因为今天的中高考, 考的并不是死知识——基于对中高考试题的深入分析, 我们证实中考题中有50%是考学生思维能力的, 而高考题有80%是在考学生思维能力。因此, 思维能力的强弱才是决定成绩优劣的关键因素。然而, 传统教学模式过度关注“知识”却忽视知识背后的“思维”, 使学生长期处于“浅思考”甚至“不思考”状态, 从而导致学生的思维能力发展受阻。所以, 年级越高, 学生“掉队”的越多, 两极分化和大面积不及格现象越严重。
本研究的主要目的之一是希望通过思维可视化技术的运用, 引领教师把教学关注点从“知识”转移到“思维”, 从而持续提升学生的思维能力, 实现教学效能的倍增。
2.让自主探究学习“落地”
新课程改革要求教师培养学生自主、合作、探究的学习方式, 使教学从“以教师为中心”转向“以学生为中心”。为积极响应教改计划, 各地学校进行了大量的、有益的探索, 如小组合作式学习、生命课堂、学本教育、生本教育等, 但经调查发现, 有不少学校, 由于课堂没有教师主导又缺少具体、有效的方法支持, 课堂秩序无法保证, 学生一盘散沙, 好动的静不下来, 好静的不愿参与, 结果遭到教师、家长、学生的一致抵制, 难以继续推进。究其根源, 在方向不清, 定位不准, 又缺少方法和技术支持的情况下, 硬着头皮改变课堂教学模式, 其教学效能必然大打折扣。推广自主探究式学习的前提是要提供行之有效的方法, 让教师和学生都尝到“甜头” (效能的提高) , 然后逐步培养学生的自主学习意识, 在“爱学习”和“会学习”的条件下实施, 而其中“会学习”是自主探究式学习取得效果的关键因素, 其核心是教会学生应如何思考, 而这正是本研究的主要目的与价值之一。
3.实现“素质”与“应试”教育的统一
我国从1983年提出素质教育的方针以来, 很多人便误认为“素质”和“知识”是对立的, 始终将“素质教育”无法落实的根源归罪于“应试教育”, 把矛头指向中高考。然而考试是一种相对公平的教育资源分配和人才选拔制度, 是保证公平的有效方式, 不会也不能被取消, 所以“考试”并不是问题的真正所在。另外, 不少人还错误地把学钢琴、学跳舞、学画画等当成“素质教育”, 其实这并不是人的“核心素质”, 而是一项技能、一种特长。人的“核心素质”是心智模式——思维能力 (系统思考能力) 和心理能力 (积极健康的心理状态) 。本研究将日常教学聚焦在“发展学生思维能力”上, 使学生“会学”, 同时带动学生“爱学”和“乐学”的积极心态, 最终使学生获得好成绩。这样我们便能将“素质教育”和“应试教育”统一起来, 实现教学效能的最大化。
4.为教育信息化开辟新的发展道路
从1946年美国教育家戴尔提出“视听教学法”开始, 教育技术便作为辅助教学的重要手段发展起来。其后随着计算机和网络技术的发展, 信息技术的教育应用也得到了突飞猛进的发展。进入数字化和网络化时代, 信息的传播打破了时间、空间和对象数量的限制, 如基于“云计算”的教育平台可以使教育资源在更大的范围进行共享, 使学习者获取信息更为便捷。然而, 对于个体学习者而言, 下一步他们需要的是什么?是更快的网速、更大的信息量, 还是更“酷”的用户体验?也许都要, 但这些绝不是最重要的。最重要的是“效能”, 学得更快、更清晰、更深入, 同时还锻炼了思考能力, 启发了智慧, 这才是效能的真正体现。
然而, 当前国内关于教育信息化的研究大多是集中在网络平台建设、信息环境优化、终端开发 (如电子书包、智能手机、电子白板等) 领域, 很少有从事教学内容 (当然是指能够提高教学效能的内容形式) 开发的。即使有做内容开发的, 也多是以题库、教学视频、动漫等形式呈现的, 并不能帮助学生建立系统的知识架构并同时发展其思维能力, 是信息和知识的可视化而非思维的可视化, 对提高教学效能没多少帮助, 甚至会强化学生“被动学习, 不爱思考”的习惯, 所以这些并不是高效教学资源的开发方向。而本研究就是要运用思维可视化技术开发出具有“思维可视”特点的新形式教学资源, 实现“教”与“学”的效能倍增。
综上所述, 让更多教师掌握和运用思维可视化技术, 创建思维型课堂, 开发思维可视化教学资源, 使学生在学习过程中实现一举多得——建立清晰的知识体系, 发展系统思考能力, 同时获得良好的学习成绩, 是我们推进教学改革, 提高教学水平的唯一正确途径, 是势在必行、刻不容缓的事情, 也是教育信息化发展的新方向、新领域、新天地。
●技术支撑
由于“思维可视化”的本质是隐性思维显性化的过程, 也就是将不可见的思维路径、方式、规律运用图示或图示组合的方式呈现出来, 所以各类技术支撑就显得尤为重要。本研究中的未来课堂建设, 就是为了充分利用现有各种新技术来支撑教育信息的有效呈现与互动。归结起来, 思维可视化的技术支撑主要是:
1.图示技术
图示技术 (是指能帮我们理清概念之间的逻辑关系并将其中的思考方法及思维路径以视觉信息呈现出来的图示或图示组合) 是实现思维可视化的基础。最初, 技术教育应用发端于视听技术, 主要以录音、图像、电影等视听信息来辅助教学。依据1946年美国试听教育家戴尔提出的“经验之塔”理论, 这些“视听信息”比其上层的言语和视觉符号更具体、更形象, 所以更容易激发学习者的学习兴趣, 也更好理解和记忆。然而, 这些“视听信息”刺激的主要是人的感知记忆层, 并不能将人的“知识加工”过程即“思考过程”呈现出来, 所以无法实现思维可视化。自上世纪60年代开始, 各种能呈现思考方法及思维路径的图示技术开始发展起来, 如英国人东尼·博赞 (Tony Buzan) 发明的思维导图 (mind map) 、心理学家及教育技术学家诺瓦克于1970年在康奈尔大学提出的概念图 (concept map) 技术、日本管理大师石川馨先生发明的鱼骨图 (因果图) 技术等。这些图示技术被逐渐运用到高等教育、企业培训和基础教育等领域, 都产生了较大的影响力, 使知识可视化、思维可视化、读图时代、可视化思考等新学习模式逐渐流行开来。相对于国外, 国内在这方面的研究主要体现为理论的提出及单一技术的应用实践。例如, 北京师范大学林崇德教授提出的“思维型课堂”概念和基本模式;北京师范大学知识工程研究中心提出的较为完整的“知识可视化”理论, 并且开发了“易思——认知助手”软件。据了解, 开展相关研究工作的还有南京师范大学、河南师范大学、广西师范学院、陕西师范大学等, 但至今尚未有与基础教育阶段各学科教学进行整合的思维可视化成果发布。目前, 只有华东师范大学现代教育研究所在这一领域进行了比较深入的、系统的研究和开发工作并取得了一系列教学实验和教师培训的成功。
2.绘图软件
随着软件技术的发展, 计算机软件可以帮助没有任何绘画基础的人将各种图示清晰、规范地绘制出来, 这是保证每位教师都可以开发“思维可视化教学资源”的工具性前提。目前, 这类软件有很多, 学习和操作起来也比较简便, 易学易用。例如, 用来绘制思维导图的软件就有Mindmanager、mindmapper、Free Mind、Sharemind、XMIND、Linux、Mind V、imindmap等。这些绘图软件不但可以绘图, 而且还可以将图示以动态的形式分步呈现出来, 使内容开发者或学习者的思路更清晰。
3.交互软件技术
有效的教学是离不开交互活动的。从广义上讲, 本研究的“思维可视化技术”并不仅仅指思维图示的绘制技术, 还包括思维图示的呈现、传播、存储、交互、共享、修改等一系列技术。随着研究的深入, 可将课题中产生的各种可视化的教学资源与软件开发技术结合起来, 开发出一系列具有“思维可视化”特性的教学软件, 实现学习者与学习资源、学生与教师、学生与学生的各种双向互动。
4.网络信息平台
随着计算机及网络技术的发展, 包括各类有线与无线传送技术, 特别是“云计算”的广泛应用, 可将我们的可视化教学资源利用网络信息平台进行共享, 突破时间、空间和学习者数量的限制, 使学习资源的获取更加便捷, 成本 (经济成本和时间成本) 更低。
5.通用技术
随着技术的迅速发展, 各类常用的通用技术工具越来越多, 如平板电脑、投影仪、交互式电子白板、电子书包、触摸一体机等, 这些通用技术可将思维可视化教学资源直接呈现给学习者和实现互动。
房产测绘信息可视化技术新思维 篇9
关键词：房屋建筑,房产测绘信息,可视化技术
以房产建筑为首的房产测绘信息还包括了各种界线和房产要素相关点、交通和水体要素、绿化用地及其他相关要素等一系列内容。房屋建筑除了具有比较明显的离散性特征外, 在外形上大多很相似且形状规则, 其外形的相似性在小区房屋建筑的形状、大小、样式等方面更能体现出来。
1 基于Web GIS的房产测绘信息三维可视化的概念
可视化 (Visualization) 其实就是促使人们对事物建立一定概念的心理过程, 人类通过观察与分析, 在大脑中形成对某事物的心像。所谓的三维可视化, 就是对可视化的延伸与合理运用, 技术人员将一些运算结果及数据通过图像处理技术与计算机图形学等, 转换为形象的三维图像, 在屏幕上展示出来, 使人们更够更直观的接受到信息。三维可视化技术在房产测绘工作中的实际应用, 就叫做房产测绘信息三维可视化, 其实就是将房产测绘信息进行计算图形学、虚拟现实技、可视化技术等的处理, 突出房产要素、谈化其他要素, 以三维可视的形式展示出来, 进行信息的表达与传达, 其工作的重点是对房产建筑物的三维可视化。
房产信息在Web GIS的环境下进行三维可视化的处理, 以便于用户通过Internet等途径对自己所感兴趣部分的房产测绘三维场景进行实时查看, 就是所谓的基于Web GIS的房产信息三维可视化。如何在Web GIS环境下房产测绘信息的区域三维场景进行构建, 就是基于Web GIS的房产信息三维可视化工作的工作重心。
2 相关技术研究 (见图1)
2.1 GIS技术。
地理信息系统 (Geographic Information System简称GIS) , 是管理和研究空间数据的高科技系统。通过计算机软件的支持, 实现对空间数据地理坐标以及空间位置的处理, 这样可以实现对数据的有效管理, 为研究各种空间中的实体和关系提供有力的基础。所以通过对这些因素的具体分析, 我们了解到地理信息系统可以快速的提取用户所需的信息, 并能够通过地图、图形的形式呈现出相应的结果。
2.2 可视化技术。
可视化 (Visualization) 是20世纪80年代以后美国科学家提出并对其广泛应用的新型技术。这里的可视化技术是指, 对人脑印象构造产生一种仿真的技术模式, 以此来提高用户的判断能力和理解能力。综合的来说, 可视化技术可以通过科学计算过程把计算的结果用数据或者图形呈现出来, 作为可以利用的信息, 还可以为用户提供交互式的分析。可视化技术已经成为新科技时代人类分析和使用信息的重要手段。
2.3 虚拟现实技术。
虚拟现实技术作为一种当前的计算机图形学的热点, 是当前三维可视化技术的主要应用技术, 它的被发现后, 起初应用到军事和航空的领域中, 随着技术产业的不断创新, 它开始广泛的应用在各个领域里, 现在也将要成为GIS三维可视化技术的核心应用, 它的发展速度可以比拟电脑技术的发展速度。
2.4 Web GIS技术。
Web GIS技术是世界最重要技术革新之一, 它从早期传递静态HTML文档开始发展到有CGI接口的时代, 并通过JA-VA和JAVAScript语言的引入, 开启了Web GIS页面的动态信息传播时代, 由于近些年来, 动态网页的不断发展, 使的WWW成为当代Internet上发展最快的领域, 也是目前Internet最重要的信息检索工具, 并且随着JSP, As PNET技术的深入, Web GIS技术能够设计出具有动画、声音、图形/图像和各种特殊效果的Web GIS页面。
3 现有房产测绘系统问题研究
3.1 房产测绘信息三维场景Web GIS上实时构建难以实现。
近年来, 国内外关于地理信息可视化的研究主要集中在数字地面模型 (DTM) 和城区景观可视化的研究上。这方面的研究现在已取得了很多成果。诸如用数字形态学、分形学、小波理论等新兴理论和方法对三维建模和数据结构的改进和优化。
在二维场景的动态构建领域, 有些研究仅实现了地形景观的动态构造, 对于二维建筑物景观的实时构建则难以取得满意的效果, 在Web GIS上实时构建则存在更多的问题, 不光是要考虑二维景观的视觉效果, 还要考虑三维景观的数图图11房房产产测测绘绘相相关关技技术术据量及生成效率等。
3.2 传统枝术下房产测绘信息三维成果发布困难。
目前广为采用的可视化包括两大类:一是利用现有的可视化软件, 如IBM Visu-alization Date Explorer或结合Open In-ventor等可视化系统。在建模时就考虑到数据模型要适合可视化软件的需要, 必要时要进行转换。另一类是从底层开发专业性较强的三维可视化系统。通常是由Visral C++结合OpenGL来开发。传统技术的缺陷在于软件的开发周期长、投资大、数据兼容性差, 尤其突出的问题是开发成果的发布问题。
3.3 现有的网上房产测绘三维场景没有和房产平面图有机结合目前有些房产网站已经推出网上三维看房的业务。
用户可以在三维场景中欣赏三维可视化小区、楼盘显示, 还可以考察小区的外观形状、绿化程度、公共场所等, 使得用户通过Web GIS浏览就能获得身临其境的感受。
4 需要研究的方向
4.1 实现Web GIS上实时提供房产测绘区域三维景观。
三维可视化技术在各行各业的应用已经濒渐展开, 在房产测绘领域也有着普遍的应用。三维可视化技术在房产信息管理的管理模式、信息应用范围和展示手段、成果输出等方面郡带来的卓有成效的影响。目前房产测绘三维景观在Internet上的构建还停留在静态水平, 也就是说如果需要某FX域的二维景观, 则要预先构建, 不能做到实时生成。研究的核心问题就是Web GIS环境下用户关心区域的三维场景实时构建, 在系统支持下, 不仅可以做到三维场景的实时构建, 而且可以在Web GIS上实现。
4.2 实现房产测绘三维成果的快捷发布。
已有的房产泓绘三维景观往往是通过OpenGL等传统三维可视化技术构造, 而这样生成的三维成果一般都不能够实现网络发布, 这大大地限制了三维成果的发布范围, 同时也造成了信息传递的滞后, 由于信息的时效性, 甚至会造成信息的失效。房产三维场景网上发布的研究是利用Web GIS平台解决传统房产三维成果发布困难的窘境, 使得房产三维场景可以廉价、快捷、有效、及时的通过Internet的呈现的广大用户面前。
结束语
随着我国在经济领域的不断发展, 国家信息产业建设也在稳步提升, 社会信息的传播速度更是以惊人速度在向前迈进。随着人们对信息需求的不断提升, 其获取信息的途径也在变得更加丰富多样。在城市化建设不断加快的21世纪, 人们对房子的需求不断增加, 更多的倾向于通过网络等新兴媒介来进行对房产信息的查看, 在这样的时代发展要求下, 房产测绘信息的可视化技术必然会受到人们的普遍欢迎。
参考文献
[1]魏元胜.基于WebGIS的房产测绘信息三维可视化研究[J].科技创新导报, 2009 (25) .
[2]张盼兴, 杨书哲.基于虚拟现实技术的三维景观设计与实现[J].科技广场, 2010 (8) .
思维可视 篇10
一、机械设计教学的新特点
机械设计课程的知识体系庞杂, 其本身内容丰富, 包括传动、联结、轴系零部件、其他零部件等多种常用零部件设计, 素有“三多三难”的特点, 即“内容多, 难掌握;零件类型多, 设计方法难统一;参数、公式、图表多, 难记忆”。另外, 与其他学科关系紧密, 与力学、工程材料、公差配合、制造工艺、设计方法学、摩擦学等领域知识交叉贯穿。机械设计课程的应用性和实践性较强, 对知识的掌握属于非应试型, 强调在实践中培养学生的工程思维方式与创新能力。
信息化技术的高速发展及高校教育的改革推动着机械设计课程的教学改革, 教学方法和手段更加先进。例如, 电子教案的使用使课堂教学包含了更大的知识容量;计算机辅助动画制作把机械工作原理和运动进程以更加生动形象的效果展示给学生;计算机辅助分析为设计提供了参考依据;网络化课堂为课程提供了第二课堂和师生互动的平台。教学方法与手段的先进性为机械设计教学带来了提升, 但也产生了一些弊端。首先, 教学容量增加和教学时数缩减的矛盾促使整个教学节奏加快。为完成教学进度, 课堂教学变成了一种“填充式”教学, 学生的学习不得不成为一种“速食学习”。这导致教学模式更倾向于“感知记忆”层面, 学生“学得多, 忘得快”, 对知识的掌握浮于表面, 难以深入知识背后的联系以建立知识结构系统。其次, 应试教育模式导致授课过程中教师忽略学生能力的培养, 缺少思维训练过程, 学习变成一种死读书, 不符合机械设计课程的认知特点。
思维可视化技术把看不见的思维过程和方法以可视化的形式清晰地呈现出来。本文在机械设计课程教学中引入思维可视化技术, 不但有利于学生建立系统的知识结构, 而且有助于培养学生的工程思维与创新能力。
二、机械设计教学中思维可视化技术的应用
思维可视化是指将不可见的思维路径、方式、规律运用图示或图示组合的方式呈现出来, 其本质是隐性思维显性化的过程。实现“思维可视化”的技术主要包括思维导图、流程图、概念图等图示技术和相应的软件技术。其中, 思维导图是由英国托尼·巴赞于20世纪60年代提出的。它从一个主题开始, 对彼此间有关联的信息进行分层、分类管理, 逐步建立一个有序的发散思维图, 对思维过程进行导向和记录。
1. 建立机械设计课程内容体系的思维导图
本文应用可视化技术建立机械设计课程的思维导图, 实现课程知识结构图像化。例如, 在讲授标准齿轮的几何尺寸计算内容时, 出现大量齿轮几何参数名称及尺寸计算公式, 学生往往感到参数繁多, 公式难以掌握。按照多向思维, 从径向和周向两个方向对齿轮参数和尺寸进行分类, 可以使问题简化, 并建立图1所示的齿轮机构几何参数和尺寸思维导图。对于一个标准渐开线外齿轮, 齿轮上有4个圆, 分别是齿顶圆、齿根圆、分度圆、基圆;有一个角, 即压力角。以分度圆作为重要的基准圆, 分别沿着径向和周向两个方向描述圆的几何参数, 径向上有分度圆直径 (和半径) 、齿顶圆直径 (和半径) 、齿根圆直径 (和半径) 、基圆直径 (和半径) 以及齿顶高、齿根高等尺寸, 周向上各圆有齿距 (或周节) 、齿厚、齿槽宽等尺寸。而对于一对标准渐开线外啮合齿轮, 除了每个齿轮上的4个圆, 多出一对相切节圆和一条啮合线。因此, 沿径向方向多了节圆直径 (和半径) 、中心距, 沿周向方向多了节圆的齿距 (或周节) 、齿厚、齿槽宽, 此外, 还有描述啮合线位置的啮合角。学生参考思维导图对比学习就很容易理解和记忆这些知识了。
又如, 机械设计课程整体体系的思维导图使得学生从宏观层面建立了机械设计课程比较系统的理论框架, 了解了与其他课程内容的联系纽带, 而各章节基本内容和重点知识的思维导图, 便于学生进行知识梳理, 从而提高了机械设计课程学习效率。比如学习“齿轮机构”这章内容时, 由于概念多、公式多, 齿轮啮合运动特性复杂, 加之齿轮传动设计计算公式复杂, 学生普遍感到知识容量大, 掌握起来困难。对直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮、涡轮蜗杆机构和传动建立思维导图, 学生对照思维导图采用类比思维来学习就容易多了。思维导图架构机械设计各知识群之间的枢纽, 呈现知识点之间的内在联系, 帮助学生更好地掌握知识脉络, 提高教学效果。
2. 基于思维导图的机械设计思维训练
思维导图符合人脑的思维模式, 有利于发散思维的展开, 可以有效地引导设计者的思考顺利进行。在机械设计过程中, 借助思维导图描述帮助创新思维的深入展开。例如, 在减速箱的设计过程中, 让学生把设计步骤、参数和结构按照工程逻辑用思维导图表示出来, 一边设计思考一边做出图2所示的思维导图, 可以辅助设计过程顺利完成。机械设计教学中, 应用思维导图可以培养机械设计的工程逻辑思维和创造性思维。
三、总结
浅谈思维可视化微课的制作策略 篇11
关键词：思维可视化；微课；制作；策略
中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2016）15/16-0173-02
近几年，全国掀起了“微课热”。短小精悍的微课，不仅符合人的认知规律，也符合现代人碎片化学习的观念，受到了学习者的青睐，因此，越来越多的教育工作者积极参与到微课的开发应用中。那么，如何制作出思维可视化微课呢？笔者经过实践摸索，提出以下几点策略。
从教学设计上注重思维可视化
教师首先应明确，一节好的微课，在确定选题之后，要结合教学目标、授课对象和教学内容，将抽象的概念形象化、可视化，并将复杂的习题过程化、思维化。
例如，在洋葱数学“等式的性质”微课中，为了帮助学生理解等式的性质，作者设置了一个有趣的情境故事贯穿始终：有一天，王小锤和李狗蛋各自带着宠物狗去公园玩，正好看到了跷跷板，于是就上去玩。狗蛋和小锤体重一样，所以跷跷板两边一样重，保持了平衡。如果设狗蛋体重为a，小锤体重为b，便得到a=b；突然，狗蛋家的宠物狗旺财看跷跷板好玩，就跳了上去。这样一来，跷跷板左边体重增加，开始往左边倾斜。这时，小锤家的宠物狗来福不甘主人被欺负，马上跳到主人那边。巧的是，这两只狗体重也一样，所以跷跷板又回到了原来的水平线，于是便有了“a+狗=b+狗”。作者用这个例子很好地帮助学生理解了等式“如果a=b，那么a±c=b±c”的性质（如图1）。同时，作者又以李狗蛋暴饮暴食一学期，体重变成原来的两倍为例，引出等式“如果a=b，那么ac=bc”的另一个性质（如图2）。
由上面的例子我们发现：抽象的数学知识被作者用心设计之后，学生就像看生活中发生的故事一样，思维紧跟着故事的发展，最终得出事件的结论，理解了故事背后抽象的数学概念。同样，对于解题，
也绝不是简单的展示题目，展示一行行答案，而应包括审题、分析、结果书写，对易错地方“引经据典”等步骤，教师设计时都要注意这些环节。
从教学内容呈现上注重思维可视化
实现“思维可视化”最有效的方式便是用“图”把“思维”呈现出来。在微课录制中，教师可以借用图片、图标、漫画、表格、思维导图、流程图等来呈现内容，对一些难以理解的原理还可借助动画、视频等，将教学内容通过思维化清晰呈现出来。
例如，在“三角形内角和”的微课中，作者运用自定义动画将∠1和∠2分别沿水平线平移，并用“陀螺旋”工具把∠3进行“半旋转”，刚好拼成180度的平角，使学生自然而然理解并记住这个抽象的知识点（如图3）；也有人把抽象的勾股定理做成了一个模型来演示，把各边的平方——一个连通器里装满蓝颜色的水，滚动时就会看到两个直角边平方格里的水，刚好装满斜边平方格（如图4）。
这些优秀的微课内容呈现方式都值得我们借鉴学习。同样，教师也可以借用思维导图来录制复习型微课，将杂乱的知识进行系统梳理，使之呈现出层级清晰的知识结构，借用流程图、鱼骨图等来绘制解题流程。总之，教师应尽可能优化教学内容的呈现方式，合理调用各种媒体信息及思维可视化工具，将学生难以理解的知识通过形象化、思维化的方式呈现出来。
从录制方式上注重“思维跟踪”效果
可汗风格微课之所以受欢迎，是因为它很好地实现了学生的“思维跟踪”。教师边讲边画，或在
白板、黑板上用板书讲课，或在PPT上勾画要强调的内容，手写的效果远胜于鼠标单一的指示与播放。这让学生很清楚地知道自己该看哪里，并跟着教师的思路同步思考，从而实现学习过程思维的可视化。笔者结合自己的实践经验，推荐几种易于实现“思维跟踪”的微课录制方式。
1.借用PPT自带的笔
在用录屏软件录制微课时，如果仅需要在PPT课件上画圈或进行少量的书写，可以借用快捷键调出PPT演示文稿中自带的笔来书写。如按Ctrl+P键，可切换到PPT自带的笔；用完按Esc键切换到鼠标指针；按Ctrl+E键可切换到橡皮擦，按E键擦除全部；按B键切换出黑屏，再单击返回原界面；按W键切换出白屏，再单击返回原界面等。
2.运用手机拍摄
教师在拍摄前，需提前准备好上课素材，如打印裁剪好有教学内容的纸张，准备不同颜色的笔，固定好手机，调节好拍摄角度等。在录制中，教师可以根据知识的思维逻辑，合理利用贴纸和手写演示进行内容呈现。如利用双面胶在录课时不断撕掉贴纸，或粘上新的贴纸；内容小结时，可利用贴纸直接粘上去，或者撕掉上层演算呈现下层小结纸张等。在手机拍摄时，运用一些小技巧既可以让学习者的思维紧跟微课呈现的内容，又会让微课变得更生动有趣。
3.用平板电脑（Pad）录制
使用Pad里面的Educreations或ShowMe软件，可以添加各种背景，并编辑讲解需要的文本。在录制中，教师可以在编辑好的内容上边手写边讲解，呈现出“思维跟踪”的效果。
4.“手写板+PPT”模式录制
连接好手写板，打开录屏软件进入录制状态，播放讲解PPT课件。在这个过程中，教师可直接用快捷键Ctrl+P切换到手写笔进行批注、验算，按Esc键切换到鼠标指针等。此处快捷键的使用方式与调用PPT自带笔的方法类似。
思维可视 篇12
1.两大滞后制约概念生成
(1) 抽象思维能力发展滞后于概念生成需要。皮亚杰认为, 初中儿童, 思维从具体运演阶段向形式运演阶段发展, 且以形象思维为主[1]。初中物理的概念比较抽象、严谨、深刻。个体的思维发展滞后于概念生成所需的思维能力层次。
(2) 物理概念教学方式滞后于个体学习方式改变。随着动漫、视频的日益普及, 学习进入读图时代, 个体侧重于通过图形、图像等形象的方式进行学习和思考。而目前的概念教学, 依然停留于“使词语脱离材料”[2]的传统抽象归纳方式, 滞后于学习方式的改变。
两大滞后, 给概念生成带来困难。
2.思维地图对两大滞后的克服
思维地图通过图形显示, 在形象思维与抽象思维间形成可视化的思维链条, 既提供了形象支持以调出有关经验, 又进一步推动经验的抽象归纳, 有助于“理解感性知觉材料之间的关系……建立起一种逻辑结构”[3], 将“个体的经验”和“纯粹的逻辑”紧紧连接起来, 充分发挥两种思维长处, 使概念生成“从经验开始, 又终结于经验”[3], 大大降低建构难度。
二、何为思维地图的概念生成的可视化表征
思维地图 (Thinking Maps) 由美国的DavidHyerle于上世纪八十年代提出, 是继概念图和思维导图后出现的又一种可视化学习辅助工具。用思维地图进行物理概念生成的可视化表征, 是根据语义学和认知心理学的原理, 按照人天然的思维习惯, 用图形的形式, 直接画出概念建构的思考过程, 促进对概念的建构理解和直观把握。在这里, 所画的图形扮演“视觉组织者”[4]的角色, 提供视觉支撑, 推动思维逐步深入。常见的思维地图有:圆圈图、起泡图、双起泡图、树型图、括号图、流程图、复流程图和桥型图等八种类型 (见表1[5]) , 对应于物理概念的八种基本建构过程。
三、如何用思维地图进行概念生成的可视化表征
1.流程图与概念指向性生成的可视化表征
物理概念越抽象, 所需思维指向性越强。思路混乱, 无法沿着需要的方向推进, 是造成生成困难的主要原因。用流程图, 把思考过程一步一步画下, 思维能在上一步的基础上自然向下延伸, 步步推进, 可提高思维指向性, 形成完整生成链条。
如浮力的产生, 可画出流程图 (图1) , 从浸入液体的位置着手, 把思维归束到“压强、压力、压力差”这一指向路径, 步步向前, 最后生成“浮力”是向上的“压力之差”[6], 水到渠成。
2.桥型图与概念形象性、类比性生成的可视化表征
(1) 类比性生成表征。类比是概念建构的重要方法。康德说:“每当理智缺乏可靠论证的思路时, 类比这个方法往往指引我们前进。”概念教学中, 类比往往流于表面, 停在一事一物上, 如用“水压”类比“电压”、用“水路”类比“电路”等。深层次类比应是方法的类比:通过类比掌握方法的“相似性”, 赋予个体建构概念的新途径, 去跨越“从特殊到一般的归纳法和从一般到特殊的演绎法”的“中介途径”, 直接产生“更为简捷的推理”[7], 如图2关于浮力是“向上的托力”, 可用“手向上托”来类比“水向上托”。把两者画在桥的两边, 相似性赫然突显, 立即为人洞察:水能产生托力, 其大小可等效于手的托力, 可用间接测量。这样不但透彻地把握“水托力”的内涵, 且能从方法的层面理解类比本质 (本案例涉及的是等效替代法的迁移) , 个体经历了一场“视觉思维”, 直观快捷, 豁然开朗, 产生“巅峰体验” (马斯洛) 。
(2) 形象性生成表征。以看得见的“手向上托”类比看不见的“水向上托”, 突出了“形象性”;以“手上托”的过程类比“水的上托”的过程, 具有动态性;以“手上托弹簧示数减小”类比“水上托弹簧示数也减小”, 具有钱学森所谓的“具象 (托) ———抽象 (弹力减小) ”相融合的“二维性”。此三者, 正是物理形象思维的显著特征[8]。用桥型图类比, 训练了形象思维。有意突出这点, 能使抽象与形象思维互动交融, 激发创造性的产生。
3.起泡图与概念完整性、抽象性和反思性生成的可视化表征
(1) 完整性生成表征。物理概念往往包含众多要素, 构成一个完整的结构, 遗漏某一要素, 便无法完整生成。教材对浮力概念教学, 整整编排了两节课, 要素繁多且抽象性高, 需要调动记忆和思维的方方面面, 初学者要完整建构, 难度很大。用起泡图 (图3) 把其要素——定义、描述、本质、测量, 完全展现出来, 可快速掌握其完整构成。一目了然, 而且落在最佳的记忆范畴 (7±2个组块[9]) 。
(2) 抽象性生成表征。填写起泡图, 采用“关键词”法, 是“在一定精度范围内足够真实但又近似地反映出”[8]概念的本质, 是种抽象的再归纳。
(3) 反思性表征。如一概念需用4个气泡才能完整表征, 若这回想出3个方面, 便提醒着去重构遗落的要素。可视化的图式起了“线索”的唤醒作用[10], 唤醒“与学习匹配时”[10]的“有效记忆提取”[10], 表现出思维的反思性特征。
4.圆圈图和概念鉴别性、根源性生成的可视化表征
(1) 鉴别性生成表征。爱因斯坦认为物理概念的内涵是“失去了普通语言中所含有的含糊性质, 从而获得了严格的定义”[11]。没有提取出这种“本质的特征”, 便难以分离出核心要素, 造成相近概念的混淆。
如“飘浮”和“悬浮”这两个概念, 用语言不易区分。用圆圈图将各自核心要素———“浸入”与“浸没”圈出, 从外围要素———“物体”、“停在液体”分离开来, 可一眼看出本质的区别, 问题迎刃而解。圆圈图发挥了鉴别功能。
(2) 根源性生成表征。值得思考的是, “飘浮”与“悬浮”是两个不同的概念, 为何却造成巨大的困扰?进一步圈划“浸没”发现, 其核心是“浸入”!“浸没”总是跟“浸入”紧紧连接, 密不可分!这便是原因。把重点放在浸没与浸入的区分上, 便突破了整个教学。
圆圈图界定出概念边界, 揭示了深层联系, 具有“脱离语境条件的结构组合”和“意义组合”[12], 是其他语用学 (哈贝马斯) 表征 (符号、词、句子) 无法代替的, 同时还指明教学的关键所在, 因此具有根源性的意义。
5.双起泡图与概念辨析性生成的可视化表征
“飘浮”与“悬浮”, 还可用双起泡图加以辨析 (图5) :先用画出悬浮与飘浮气泡图, 再把2个相同点画在两者之间, 来强化共性特征;把3个不同点画在两边, 进行差异化突显, 符合信息加工论原理, 在“环境中的新事物或新变化”进行“选择性知觉”重组, 去“打破”“心智的瓶颈”[13], 产生了深刻的辨析行为, 是一种认知的精加工, 有利于形成长期记忆。
6.树型图与概念同化性、顺应性、并列性生成的可视化表征
奥苏伯尔把概念学习分成为上位概念、下位概念和并列概念学习。树型图通过位置排列, 将概念放入不同“层次”, 准确表达出位次关系。通过位次传递, 可直观掌握概念迁移脉络, 提高生成的效益。
(1) 同化性生成表征。下位概念学习。在力概念系里, 浮力从属于弹力, 居于第四位次。通过树型图的位次传递, 可把第一位次“力”的性质直接迁移给第四位次的“浮力” (图6) 。如力是“物体对物体的作用”, 需用三要素才能完整描述, 那么“浮力”也是“物体对物体的作用”, 需用三要素才能完整描述。迁移起来直观快速, 毫不费力。
(2) 顺应性生成表征。上位概念学习。用树型图抽取下位概念的共同特征, 可实现向上迁移。如“浮力等于排开液体的重力”便可如此进行向上迁移。“不同物体在同种液体中, 受到浮力等于排开液体的重力”、“同一物体在不同液体里, 受到浮力等于排开液体的重力”, 抽出的共同特征是———“浮力等于排开液体的重力”。这归纳出“处于结构中的较高水平”[14]的上位概念 (图7) 。用树型图显化出具体的抽取行为, 个体经历了迁移过程, 摆脱“浮力”的各种具体常见时空范畴 (康德) , 也就“摆脱常见的时间和空间形式的规约”[15], 概念的生成就有了更深的“脱域”理解。
(3) 并列性生成表征。并列概念学习。并列概念是“是包含了很多共同标准属性的相似观念”[14]。用树型图把两者“共同标准属性”表征出来, 能快速进行并列迁移。如“液体的浮力”与“气体的浮力”, 是两个并列概念, 浮力的方向, 可用树型图能直接进行相应的并列迁移 (图8) 。
7.括号图与概念体系结构性生成的可视化表征
布鲁纳认为学习最重要的任务是建起学科的基本结构。初学者难以自觉应用浮力的知识解决相关问题, 就是没有建立起良好的学科结构。原因是教材相关的内容照章节编排, 较为松散, 内在的逻辑不易发现, 个体难以把概念之间的联系贯串起来, 实现结构整体化, 以致形成建构主义所谓的“结构不良问题” (I11-Struetured Problem) [16]。
用括号图 (图9) 进行两级梳理, 通过“浮力的产生原因”把前两节 (《认识浮力》[6]、《阿基米德原理》[6]) 联系起来, 再通过“浮力的大小”把后两节 (《阿基米德原理》、《物体的浮与沉》[6]) 联结起来, 概念间的内在联系便突出显示出来, 形成逻辑性强、联系紧密、结构良好的概念体系。
可见, 用括号图对章节内概念进行梳理 (一级或多级) , 实际上是搭起“手脚架”, 通过“在处理复杂问题中提供必要的支持, 从而支持学习者在学习场中的学习”[17], 来揭示概念间的逻辑关系, 把相关的内容整合到同一认知范畴, 建构出一体化的“良结构” (建构主义) , 避免形成詹姆逊所谓的“碎片化”的“拼贴”[18]式的“残余零散的东西”[19], 提高了学科结构的整体构成水平。
8.复流程图与概念因果性、创造性生成的可视化表征
(1) 因果性生成表征。揭示因果性是物理学的根本任务。牛顿说:“自然哲学的内涵是去发现大自然的架构及其运作……因而推导出事物的因果”[20], 爱因斯坦拒绝量子力学的原因, 是因为他认为这理论“把因果律完全废除了”[20]。物理概念生成的过程就是揭示因果关系的过程, 面临较大的困难是, 因果关系难以厘清, 特别是一果多因时, 对应关系往往不够明朗。用复流程图进行分析, 可借助图形, 逐一揭示出对应的因果关系, 抽取出内在的普遍性, 为概念建构扫平障碍。同时, 个体亲历因果性的揭示与再现, 更直接切入到概念的深层内涵, 把握到问题的本质。
如浮力与什么因素有关便可通过复式流程图 (图10) , 直接看出因果关系, 直观生成———浮力跟浸入液体的密度、排开液体体积有关, 跟浸没深度无关。