应用思维可视化方法，提升学生作业有效性

丁佳燕

【摘 要】思維可视化是指用一系列技术将原本不可视的思维清晰呈现出来的过程。在作业设计、作业完成、作业讲评过程中，教师可以引导学生借助图画表达描绘思考方法、借助声音表达描述思考路径、借助文字表达描写思考方向，从而发展学生思维能力，提高学生作业的实效性。

【关键词】思维可视化 作业 思维导图 有声思维 文字表达

【中图分类号】G40  【文献标识码】A  【文章编号】1002-3275（2023）20-60-03

随着“双减”政策的提出，如何提高作业的实效性成为中小学一线教师教学研究的重点。思维可视化是指用一系列技术将原本不可视的思维清晰呈现出来的过程。“它揭示的是知识表征背后的思维方法、路径与规律，具有很强的建构性、交互性和直观性。”［1］教师可以引导学生借助图画、声音、文字等方式激活内隐思维，把在完成作业过程中“只可意会不可言传”的缄默知识开发出来，使思维有迹可循，使知识触手可及［2］，从而提高学生作业的实效性。

一、借助图画表达描绘思考方法

在文字产生之前，人们主要通过图画来传播和记录信息，它是人们交流思想的工具之一。图画是一种有效的思维可视化工具，在指导学生完成作业的过程中，教师可以借助图示，优化学生的解题思路，也可以借助思维导图，帮助学生建构自我知识体系。

（一）借助图示，优化解题思路

一些综合性较强的理科作业注重考查学生的科学思维，对学生的知识理解和综合能力要求较高，教师可以引导学生根据三个步骤，即提取信息、画出图示、应用规律来分析解决问题。例如物理图像能形象直观地反映物理量与物理过程的关系，将思维可视化能很好地提升学生的分析能力，因此教师可以让学生在做题时借助图示优化解题思路。以“蹦极问题”为例，这个问题是中考物理的重难点，它考查了力与运动的关系、机械能的转化和守恒等知识。

某运动员做蹦极运动如图1所示，若不计空气阻力，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。下列判断正确的有（）。

A.从O点到A点再到B点过程中运动员动能先增大后减少

B.从A点到B点再到C点过程中弹性绳的弹性势能先增大后减少

C.从C点到B点再到A点过程中运动员动能先增大后减少

D.从C点到B点再到A点过程中运动员机械能守恒

学生已经知道一个物体在不计空气阻力、自由下落过程中做加速运动，所以他们在做题前会先思考：运动员从O点到C点的过程中会受到绳子的拉力，应该是先加速后减速，但运动员在哪一点速度最大呢？这个问题需要通过画图来进一步分析。学生根据题目中的信息画出远动员在A、B、C三点的受力情况，进而分析出OA、AB、BC三个下降过程中的速度变化及动能和势能的转化情况。下面是某个学生所画的分析图（见图2）。

从图2可以看出，将运动员在关键位置的受力、运动速度、机械能的变化通过图示进行呈现，不仅能够帮助学生清晰地了解运动的过程，而且能够促进学生的思考在解决问题的过程中逐步深入，从而顺利解决问题。

（二）借助思维可视化工具，建构知识体系

常用的思维可视化工具包括思维地图、思维导图和概念图。思维地图也称八大思维图示法，包括圆圈图、气泡图、双气泡图、树形图、括号图、流程图、复流程图和桥形图。思维导图和概念图是对八大思维图示法的综合使用，其中思维导图以激发思维和整理思维为目的，而概念图则要求通过连接词对概念之间的关系进行精确描述。［3］教师可以引导学生在完成单元作业、整本书阅读、知识点复习等时，借助思维可视化工具主动建构知识体系。基于思维导图的整理作用，在某一单元学习结束后，教师可以引导学生利用思维导图建立完整的单元知识框架体系，厘清概念以及它们之间的内在联系。例如在九年级上册学完世界古代史后，教师布置绘制思维导图的课后作业，让学生自主梳理基本史实框架。学生绘制的思维导图图文并茂，以关键词和图像为支架，有助于提升学生的归纳整理能力。学生在绘制思维导图的过程中，自主梳理和建构知识体系，能有效增强记忆，提升学习效率。

二、借助声音表达描述思考路径

语言是思维的载体，是思维的外显形式。有声思维是指受试者在完成某项任务的过程中，随时随地表达头脑里的各种信息。通过有声思维，教师可以了解学生在完成作业时的认知行为或认知操作过程。有声思维有助于师生了解正确答题的思考路径是怎样的，哪些策略可以解决问题，同时也有助于师生发现思维过程中的一些问题，从而更有针对性地解决问题，降低再次犯错的概率。例如教师引导学生用有声思维的方式说出自己完成英语阅读理解题的思考过程，例题呈现如下：

1. Which of the following words rhymes with “ride”？（ ）

A. playB.bookC. fallD. tried

2. What does the underlined word “rough” mean？（ ）

A. interesting B.important

C. difficultD.dangerous

3. What does the writer learn from her riding when she was young？（ ）

A.Playing makes her happy.

B. Her brain is moving very slow.

C. If she tries again and again， she can do it.

D. Riding is different from learning.

以下展示了三个学生完成第一题时有声思维的过程：

生1：先看问题，题目问的是哪个单词和ride押韵，学诗歌的时候老师教过押韵，读一读就可以了。/ra?d/，/ple?/，/b?k/，/f??l/，/tra?d/，ride和tried都发/a?d/，因此选D。

生2：这篇文章是诗歌，第一题考的是押韵，像today和play、look和book、small和fall是三组押韵的词，ride对应tried。

生3：rhymes是什么意思？这问的是和ride有什么关系吧，ride是骑自行车的意思，应该属于玩的一种，选play吧。

通过对比发现，生1和生2在答题过程中善于运用已有的知识解读文本信息，并将文本信息纳入已有的知识体系中。生1的解题方式属于阅读的一般过程，在答题的过程中使用了类比的认知策略，用所学知识点解读阅读材料中的内容，将二者之间的相似之处进行对照、类推。生2的解题方式是基于文本模式的理解，属于阅读的高级过程，抓住诗歌这一语篇类型中特有的語言特征（押韵）来答题，并参照文体类型，建立该文本独特的信息网络。生3的解题方式属于阅读的低级过程，停留在捕捉词汇的初级阶段，不能正确理解题干中单词“rhyme”的意思，导致无法正确完成此题。因此，在补偿教学时，教师先让这个学生掌握该单词的意思，再指导其理解诗歌押韵的文体特征，以便在新的情境中正确迁移。

有声思维还可以运用于错题跟进上。教师要求学生讲错题，用“我原本是这样想的……但根据……可知……因此这道题应该……”类似的语言表达来修正自己的答题思路，从而牢固掌握所学知识。

三、借助文字表达描写思考方向

文字能将思维和认知过程记录并长期保留下来，因此文字表达也是一个有效的思维可视化方法。通过文字表达，教师可以明白学生掌握的内容、存在的困惑、思维的过程。教师可以设置预习类作业，让学生自主提问，明白学习难点，还可以让学生通过文字叙述，再现答题过程中的思维轨迹，找到解决问题的突破点。

（一）文字提问展示思维层次

文字表达思维。基于学生的文字表述，教师可以分析他们对问题、对文本的理解和掌握程度。在预习类作业中，教师可以让学生自主提问，把自己的思考和困惑用文字表达出来，可以通过列出学生问题了解其思维层次。

例如教学七年级下册语文《驿路梨花》前，教师布置了以下预习作业：根据文章题目写出一至两个独立思考的问题。第二天教师检查预习情况，总结了学生提出的三类典型问题：“驿路”是什么意思？驿路边上为什么有梨花？作者为何写驿路边上的梨花，是不是这里的梨花很特别？难道作者只是随便写写驿路边上的梨花，这梨花有什么深意？题目是否显示了作者的写作目的？

从第一类问题的文字表述可看出，学生只是基于题目的字面提出问题，没有深入思考，思维是浅层次的。第二类问题抓住题目中特别的词——梨花，并思考这普通的梨花前用“驿路”来修饰，应该有独特的意思，相比于第一类问题，第二类问题无论是思考的深度还是广度都有了较大提升。第三类问题从普通的意象“梨花”出发，尝试探究主题，抓住了关键点“驿路梨花处处开”，实则是为人民服务的精神代代传，从具象走向抽象，从浅层学习进阶深度学习。基于学生的课前提问，教师在课堂教学中能更好地聚焦重难点，分层引导学生从低阶思维走向高阶思维。

（二）文字叙述刻画思维轨迹

一些学困生遇到难题往往会选择放弃探究，因此他们上交的作业会有大片的空白。笔者所在学校教师不允许学生“空题”，要求学生遇到不会的题目时用“两头凑”的方法思考，并把这一思考过程用文字的形式写在题目下方。“两头凑”的思考要点包括为了得出结论需要什么条件，从题目的已知条件“我”可以得出什么结论，“我”不会的是什么。这样的文字表达既能有效防止学生产生思维惰性，又能使教师精准把握学情，明确后续指导方向。

例题：如图3，已知AD∥BC，E是线段BC的中点，AE=DE。求证：AB=DC。

学生甲在证明时写下了以下解题过程：

证明：要证AB=DC，就要证明△ABE≌△DCE；

由题目已知：∵E是BC的中点，∴BE=CE；

困难：我只能根据条件证明BE=CE，我不会使用题目中AD∥BC和AE=DE的条件。

学生乙在证明时写下了以下解题过程：

证明：要证AB=DC，就要证明△ABE≌△DCE；

由题目已知：①∵E是BC的中点，∴BE=CE；②∵AD∥BC，∴∠DAE=∠AEB，∠ADE=∠DEC；

困难：我不会证∠AEB=∠DEC。

根据以上文字叙述，教师发现这两个学生在两个方面存在困难：学生甲遗忘了平行线的性质，不知道根据平行条件可以推出角相等的结论。学生乙根据AD∥BC，得到∠DAE=∠AEB，∠ADE=∠DEC，可是找不到衔接点，遗忘了等边对等角的知识点，即根据题目的条件AE=DE，就可以得出∠DAE=∠ADE。

教师根据学生写的内容，在批改作业的过程中可以汇聚学生的难点，明确补偿教学的突破点。如上述例题，教师发现大部分学生的难点在于遗忘了等边对等角的知识点，于是采用全班教学的方法，重新复习、梳理等腰三角形的性质，帮助学生巩固所学知识点。同时教师发现仅有个别学生存在类似学生甲的困难，于是利用空余时间进行个别辅导，帮助他们回顾平行线的知识点，掌握平行线的性质后，再进行变式训练加强巩固。学生巩固这部分知识点后，让他们重新解题，通过再次进行文字叙述，寻找他们可能存在的其他知识盲区，多次循环直至帮助他们最终解决问题。

思维可视化由于可呈现思考方法、思考路径和思考方向，在优化学生作业效果、提升学生思维品质等方面具有一定优势，使学生在完成作业、反思作业的过程中，从“知其然”走向“知其所以然”，有效促进知识掌握，提升思维能力。因此，它可以作为推动精准化作业讲评、促进学生深度学习的重要抓手。

【参考文献】

［1］陈燕，饶慧真．利用思维可视化促进化学高阶思维发展的探讨［J］．化学教育（中英文），2021，42（15）：58．

［2］林卓玲．思维可视化的实施路径探析［J］．中学政治教学参考，2020（16）：24-26．

［3］赵国庆，杨宣洋，熊雅雯．论思维可视化工具教学应用的原则和着力点［J］．电化教育研究，2019，40（9）：59-66，82．