思维导图助力跨学科融合深度学习

摘 要：本研究旨在探讨思维导图作为一种有效学习工具，在促进深度学习跨学科知识融合过程中的作用与机制。随着知识体系的日益复杂化和跨学科研究的发展，思维导图以其直观性、结构性和灵活性，为学生提供了一个强大的思维可视化平台。运用思维导图的学生在跨学科知识掌握、问题解决能力及创新思维方面均表现出显著提升，且能够更有效地构建个人知识体系，实现知识的迁移与应用。

关键词：思维导图；深度学习；跨学科融合

跨学科融合成为教育创新的重要趋势。思维导图作为一种高效的知识组织与可视化工具，能有效促进信息整合与深度理解。探索思维导图在助力深度学习跨学科融合中的应用，为教师提升教育质量、培养复合型人才提供新视角与实践策略。在深度学习领域，思维导图在构建知识网络、促进跨学科融合等方面展现出巨大潜力。随着技术的不断进步和跨学科合作的深入，思维导图将在助力深度学习及跨学科融合方面发挥更加重要的作用，为推动教育模式和科研方法的创新与发展带来新机遇。

一、理论基础

思维导图作为一种可视化思维工具，通过中心主题向外辐射出分支，以关键词、图像和色彩等形式展现思维过程，能有效促进信息整合与记忆。思维导图不仅能够直观呈现复杂概念间的逻辑关系，还能够开拓创新思维，帮助学生在构建知识体系时实现深度理解与记忆。在跨学科学习中，思维导图更是成为连接不同领域知识的桥梁，促进知识的融合与创新应用。深度学习作为人工智能的重要分支，其核心在于通过构建多层神经网络模型，模拟人脑神经元的工作原理，从海量数据中自动学习和提取特征。思维导图以其直观的结构化呈现方式，促进了知识间的关联与整合，这一特性与深度学习的核心理念不谋而合。深度学习强调对知识的深度理解、批判性思考及迁移应用，而思维导图通过节点与连线清晰展现知识间的层次与联系。思维导图帮助学生构建系统的知识网络，加深理解层次，促进知识的内化与长期记忆，进而提升跨学科融合能力，实现知识的深度整合与应用创新。

跨学科融合是指不同学科领域知识、理论、方法及技术之间的交叉渗透与有机整合。跨学科融合超越了单一学科的界限，旨在通过综合视角解决复杂问题，促进创新思维的涌现。跨学科融合的特点在于其综合性、创新性和实践性，能够激发新的研究视角，拓宽知识边界，为解决现实世界的复杂问题提供更为全面和深入的解决方案。国内外跨学科融合的实践案例丰富多样。国内方面，如中山大学深圳附属学校通过HSA课程模式整合语文、数学、美术等学科，将艺术和科学融合，打破学科壁垒，提升学生综合素养。国外方面，如美国高等教育协会的博雅教育计划，强调跨学科学习以增强个体应对复杂性问题和变革的能力。这些案例均展示了跨学科融合在促进学生全面发展、提升思维能力和创新能力方面的显著成效。目前，我国小学跨学科教育实施过程中逐步引入“课程合作”概念，由具有相关学习经验的教师共同完成教案设计，在教案中凸显本节课知识点，再派遣专业教师展开综合讲授。在跨学科教学中，学生可以从不同的角度思考问题，增强解决问题的能力。

二、思维导图在深度学习跨学科中的应用

思维导图在知识表示中的应用：在深度学习中，思维导图作为强大的可视化工具，显著优化了知识的表示方式。思维导图通过将复杂的信息结构化为层次分明和节点相连的图形，帮助学生直观理解并记忆知识间的逻辑关系与内在联系。这种非线性、放射状的展示形式，不仅促进了学生知识的系统整合，还激发了他们的创新思维，使得跨学科知识融合更为顺畅，为深度学习提供了高效的知识架构基础。思维导图在深度学习算法优化中的应用：在深度学习算法优化中，思维导图作为思维工具，助力研究者系统化地梳理算法结构、超参数配置及性能瓶颈。通过图形化展示网络架构，思维导图帮助研究者识别冗余层与连接，促进更高效的网络剪枝。同时，它能促进跨学科知识的融合，如结合数学优化理论与生物神经网络启发，创新算法设计。思维导图辅助设定调优路径，加速收敛至最优解，提升模型泛化能力。思维导图在深度学习模型可解释性提升中的应用：在深度学习模型的复杂性与不透明性日益凸显的背景下，思维导图作为一种直观、结构化的思维工具，被创新性地应用于提升模型可解释性。通过构建模型架构、特征关联及决策路径的思维导图，研究人员能够清晰展现模型内部逻辑，使非专家用户也能理解模型如何做出预测。这种方法不仅促进了模型透明度的提升，还便于发现潜在偏差与错误，为跨学科融合中的深度学习应用提供了强有力的解释性支持。

思维导图可以培养学生的分析、评价、思辨等思维品质，提升其思维能力。以阅读教学为例，教师将思维导图有效地融入阅读教学，可以取得多种效果。一是可以激发学生兴趣。思维导图可视化的思维方式，以直观的形象、丰富的形式，条分缕析地将各级主题关系和相互隶属的层级展示出来，以此激发学生的阅读兴趣。二是帮学生厘清文序。教师提出问题，让学生围绕主题去思考。教师用思维导图将内容、结构、线索，以多样且清晰的形式，在每一个思维节点给予清晰引领，由浅入深，让学生不断针对文本进行深度阅读，作出判断，合作解决。三是习得方法。思维导图有丰富的情境，让文本真正成为一个“例子”。学生运用思维导图进行多方面的实践， 主动参与思维过程建模，在其中学习语言，内化语言，输出表达，把语文学得灵动、有趣。思维导图可以帮助学生建构知识体系，发展提取信息、概括总结、比较、审辩等思维能力。

三、深度学习跨学科融合的思维导图实践

教师应该重视过程性，要在整个学习过程中提供指导、监督和陪伴。学生可以组成一个学习小团队，相互监督和鼓励。跨学科内容应当紧密结合目标，并且覆盖多种学科领域，以达到最佳效果。学生要能基于目标，正确梳理问题内容，绘制思维导图；能关注活动中有趣味的知识和准确的表达，自己提出和解决的问题；能关注到作品中的语言，体会作品语言的准确性与严谨性；能针对问题思考解决办法，通过画图形、运算等方法验证问题答案；能以作品中出现的事物为素材，设计具有美感的图。教师要通过及时、到位的评价，发挥评价的发展性和协同性，鼓励学生积极介入评价活动中，让他们自主评价与反思。当学生成为评价的主动参与者时，他们会自觉回顾感悟与收获，发现自己在学习过程中的进步与成长。此外，家长也发挥着关键作用，他们不仅需要帮助学生在家庭环境中学习，还需要和教师进行协作和共同评估，让学生在交流、合作和分享中感受到学习的乐趣，增强信心，并为持续学习提供动力。

教师要以进阶的方式来规划一体化设计，将主题与各课型的活动进行关联，进行统筹和整合。教师要以活动引导学生在完成任务的过程中逐步深入探究和解决问题，从而形成跨学科视域下的学习系统。教学内容应当涵盖“启动”“跟进”和“分享”三种不同类型的课程。

（一）“启动”课探索未知

“启动”课，教师将以最短的时间、最简单的方式烘托气氛，激发学生兴趣，让学生静静地享受并沉浸其中。

1.巧用预设，激发兴趣。以“标题中的问题，我的猜测，我的依据”为例，在导读环节中，教师应该重点激发学生的探索欲望，并且保持他们的阅读热情。教师鼓励学生根据自己的生活经验和已学知识，大胆地预测标题中的问题答案，并提出自己的依据。教师可以通过个人猜测、小组讨论和全班交流的方式来尽量引发学生之间的观点冲突。教师不对预测的正确与否进行评判，这样既能激发学生的阅读兴趣，也能更好地理解“标题中的问题，我的猜测，我的依据”的内容。

2.勤用“提问”读明白。教师应继续培养学生的思维能力，让他们尝试从不同角度去思考，提出有价值的问题，并将重点放在解决问题上。为了更好地引导学生关联前后的思考，教师可以设置专题任务阅读单，让学生通过查阅资料来深入理解“我的问题”。

（二）“跟进”课寻找方法

“跟进”课帮助学生提升自己的能力、改善方法和增强期望，从而更有效地实现“整装”的目标。首先，运用导图，梳理内容。以科普类整本书阅读为例，思维导图可以建构清晰而完整的知识网络，让思维可视化。其次，妙用“联结”，深入学习。通过使用联想技巧，学生可以更好地阅读并分析文章，并通过自身的思维去推导出更多的信息。这样，他们就可以更好地掌握现有的知识，并提高创新和解决问题的能力。最后，教师可以制定一份详细的记录表，让学生能够将他们的发现与“原来的信息”“我的发现”相关联，并且在表格中勾勒出他们对“原来的信息”“我的发现”的相关性，品味过程，领悟方法；让学生亲历大胆质疑、寻找证据、推理分析、得出结论的求真过程，培养他们求真的精神。

（三）“分享”课开拓希望

教师可以通过知识问答、思维导图、阅读小报、科学小实验、课本剧、好书推荐等环节，将课堂交给学生，充分体现出以生为本、学为中心。同时教师可以引入数学，以具体的数据为依托，增加内容的准确性和说服力，也让其更加通俗易懂，展示数据所具有的直观、严谨、说服力强的魅力。数学的介入主要体现为学生利用数形结合的方法助力理解文章复杂、晦涩难懂之处。通过建立一个充满互动的平台，师生相互学习、交流、探讨，从而促进师生的共同发展和成长。

本文通过实证分析与理论探讨，验证了思维导图在促进深度学习跨学科知识融合中的积极作用。思维导图作为可视化学习工具，不仅提升了学生的信息整合与加工能力，还促进他们思维的发散与创新，有效打破学科壁垒，促进了知识间的交叉与融合。结果表明，思维导图的应用显著增强了学生的学习效果，为跨学科教学提供了新思路与实践路径。创新性地将思维导图作为深度学习跨学科知识融合的有效工具，构建了系统性学习框架，促进了知识结构的可视化与网络化。通过研究，验证了思维导图在增强学生跨学科知识整合能力、开拓创新思维方面的显著贡献。本文不仅丰富了深度学习理论在跨学科教学中的应用，还为教师提供了一套可操作的指导策略，对促进教育教学模式的创新与发展具有重要价值。本文虽探索了思维导图在促进深度学习及跨学科融合中的积极作用，但仍存在样本规模有限、学科领域覆盖不全面等不足。未来研究可扩大样本范围，涵盖更多元化的学习群体与学科背景，以验证研究结论的普适性。同时，应深入探究思维导图设计的个性化与智能化以及与不同教学模式的深度融合，以期进一步提升教学效果，推动教育创新发展。

参考文献：

[1]洪安琪，王荣生.语文“跨学科学习”：概念特征与设计实施[J].天津师范大学学报（基础教育版），2024，25（5）：71-75.

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[3]张华.跨越界限深度融合：跨学科主题学习设计的实践与研究[J].现代教学，2024，（Z3）：55-56.

（作者单位：福建省南平市建阳区将口中心小学" 福建省南平市建阳区回龙中心小学 福建省南平市建阳区漳墩中心小学）

本文系2023年福建省南平市建阳区小学教学研究课题“跨学科融合，用思维导图，绘精彩课堂”（课题编号：JYXXKT2023022）的阶段性研究成果。