思维可视化工具Focusky在翻转课堂中的实例研究*

吴 军

翻转课堂(Flipped Classroom)的科学之处在于将“知识传递”与“知识内化”进行了翻转，充分肯定并尊重学生的自主探究能力的提升。我校 “教师点拨教、学生自主学”课堂翻转模式以建构主义理论为依据而设立，强调教师作为教学过程的组织者、指导者及意义建构的帮助者和促进者，要求以学生为中心、以学生的认知结构为起点、以学生自主建构良好的认知结构为终点原则来实施课堂教学。

在我校翻转课堂的具体实施中，知识的展示较多采用PowerPoint软件进行制作，知识的呈现较为线性化，知识的生成与内化无法可视化的快速展示，以至于学生无法快速地发现知识的意义，无法有效地与原有的认知结构融会贯通， 学生思维的发散性、离散性和跳跃性以及行为的非线性，都受到了极大的限制[1]。

因此，要想深度促进学生提升翻转课堂的实效性，必须选择合适的展示工具以改变现有知识的呈现方式，变“强调答案”为“强调答案的生成过程”，变“依靠感性经验答题”为“运用理性思考解题”[2]，将“看不见的”思维过程和方法清晰地呈现出来，以便学生更好地理解、记忆和运用。本文试以我校基于可视化展示工具Focusky作为研究对象，探析思维可视化课件的制作方法。

一、思维可视化的概念

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，其本质就是将隐性思维显性化的过程。目前的可视化研究已经作为一种学科存在，并且被划分为数据可视化、信息可视化和知识可视化3种类型[3]。可视化之所以成为一种教学需求，在于被可视化的“思维”更有利于理解和记忆，更侧重于知识表征背后的思维规律、思考方法、思考路径，在可视化的过程中更强调对思考方法及思考路径的梳理及呈现，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，FreeMind，Focusky等)[4]。其中Focusky以其本土化，对中文字符较好的支持，得到较为广泛的使用。

二、可视化课件引入翻转课堂教学的意义

中学生记忆发展的特点是直观形象的材料记忆要优于抽象材料，对图形记忆要优于词语，因此在教学中先从图像(视频)开始，然后进入到动作(表演)，最后运用符号(语言、文字)，这样更符合学生的认知规律。而现有的翻转课堂中使用的资源一般都是基于“PPT+录屏”方式制作而成，基本概念的生成与知识的传递一般通过直接展示或教师的讲解给出，文字、静态图片较多，知识的呈现较为抽象、单一。学生在课前进行自主预习时，注意力不易集中，不易跟上教师的思维，对知识的记忆理解深度不够。采用Focusky软件可以实现音视频、图片、文字多种媒体元素呈现，多维度的动态切换、多视角的事例展示，呈现出教师对问题解决的思维过程，培养学生把具体事例归结为知识的能力。

现代认知心理学将学生的认知水平分为3个层次：识记层次、理解层次、探究层次，其对应着知识、能力与素质。传统课堂关注学生在课上的知识接受，其消化与吸收更多的是在课外，学生能力与素质的发展教师参与的不多。而翻转课堂的出现将知识的传授前置，教师根据前置性活动的评价结果采用Focusky优化课堂教学策略、设计合作探究项目，更有利于促进学生认知、情感体验与内化，以达到能力与素质的提升。

科学研究已经充分证明：人类的思维特征是呈放射性的，进入大脑的每一条信息，每种感觉、记忆或思想都可以作为一个思维分支表现出来。如何将分散的概念组合在一起，达到融会贯通的境界，Focusky提供了一个思维导图式的教学体验，弥补了以 PPT 演示为主的教学模式中立体感和逻辑性的不足，解决思维静态封闭的缺点[5]，促进新旧知识的融合。

三、制作适合翻转课堂的可视化课件的流程

1.剖析——厘清知识之间的思维联系

连接主义学习理论认为，学习就是不断优化脑中的知识网络[6]。因此，教师需对章节内容的核心目标和内容进行层次分析，厘清知识之间的思维联系，把整个章节的学习内容分解成既相互联系又相互独立的微单元，设计出知识导图，便于学生不断地形成知识架构。每一个微单元应由任务单、可视化课件、针对性检测三部分组成。其中一个可视化的课件所包含的不仅仅是知识的展示，更多的是体现教师对教学内容的整体把握，即包括课题整体的导入、思考情境的创设、问题思考的方式、难点解决的过程、知识体系的建构，通过Focusky将思考方法、思维路径进行可视化，便于引导学生进行自主探究，自主进行知识的建构，最终形成知识脉络，加深理解。学生不断优化知识网络的过程就是对大脑知识和想法进行 “碎片整理”并“不断优化”的过程。例如在进行《探索原子的结构》教学时，教师需明晰通过何种方式导入新课，展示出宏观世界与微观粒子之间的关系，激发学生学习的兴趣；如何将具体的粒子可视化展示，构建出适合的微观模型，便于学生厘清原子与原子核、核外电子的结构关系等。学生通过对课件的预习，能在脑海中形成原子结构的三维模型，能初步理解微粒间的空间关系，为课上探究能“发现问题—实验验证—建立模型—解释模型”提供基础保障，也便于教师能初步培养学生由现象到本质、宏观与微观相结合的思维方法。

2.规划——确定思维可视化呈现的路径

知识的整体脉络结构形成后，需要选择合适的布局方法，以体现不同的思维路径，让学生便于理解教师思考的过程与方法。Focusky提供了多种布局方法(如图1所示)，可以让教者以逻辑思维组织路线，每种方法体现不同的思考展示路径。如时间轴布局依据时间顺序，把一方面或多方面的事件串联起来，形成相对完整的记录体系，以最适合的形态展示给用户，最大的作用就是把过去的事物系统化、完整化、精确化。例如，在突破原子模型的建立这个难点时，教师带领学生按时间的顺序进行了原子模型的发现之旅，把古人对原子的臆测、道尔顿模型、电子的发现和汤姆生模型的建立做成展示资料，让学生带着问题进行阅读，找到核心观点；圆形布局和发散型布局主要用于强调场景中心位置中的信息和外环中信息的关系，创建后的两种布局有点类似，可根据具体的信息间关系情况进行选择。如对核外电子绕原子核做运动时可采用圆形布局加以表示等。

图1

3.呈现——选择恰当的可视化展示方法

首先，要营造适合的教学情境，自然导入新课。如利用Focusky镜头拉伸的特点，从浩瀚的宇宙快速拉伸到星球再拉伸到湖面中的一滴水直至水分子内部，缩放式的拉伸效果像电影镜头一般能给学生身临其境的感觉，将学习者带入故事情境当中，深切体会从宏观到微观的变化，激发学生探究微粒结构的学习欲望。因此，要灵活的借助Focusky放大、缩小、移动和旋转等工具抓住学生眼球，营造教学情境，使内容导入更加流畅清晰、引人入胜。

其次，要巧用舞台无边界的特点，灵活信息整体与细节的呈现，利用Focusky舞台无边界的特点，可以实现先显示主题架构而隐藏次级内容的效果，在先给学生一个总体框架的情况下再去讲述次级内容，内容展示的方式符合人们由整体到局部的思维认知规律。例如在讲解“共价键与分子间力”时可以制作一个矢量图展示氢分子的形成，当缩小图片显示时学生可以看到氢分子的整体“全貌”，局部放大以后又可以显示氢分子共价键的细微之处，有助于学生深入理解课程内容。

最后，要借助“手绘”“盖章”等工具，强调重点知识点。Focusky可以通过“放大”图片使观众聚焦于相对重要的内容，将演示内容的框架结构一目了然；也可以通过“手绘”工具演示动作展示的轨迹；还可以通过将缩小后的文本放大的方式实现“脚注”效果，增强学生求知欲，带动学习的积极性。

4.输出——生成便于使用的可视化课件

在基本的演示文稿编辑完成后，可通过配录音频讲解、插入演示视频、增加交互动作或外部链接等丰富教学的辅助资源，降低学生学习的难度。最终演示文稿可生成*.EXE，*.APP，*.MP4，*.PDF，*.HTML等格式，学生既可以在计算机上浏览，也可在手机上观看，学习不再受时间和空间的约束，有利于翻转课堂的实施。

四、结语

将Focusky软件和其他教育信息技术结合起来应用到翻转课堂中，可以将抽象的教学内容予以可视化的表征，可以通过丰富的视觉形象感染学生，给学生真切的情感体验和认知体验，在生动活泼的情境教学中将知识传送给学生。当然，技术的应用也应适度，不可一味崇尚炫酷的视觉效果，教师更应探索适合翻转课堂知识的呈现方法、知识转化的路径、学生探究的渠道等等，以期切实提升教育教学质量，培养出更多具备独立思考能力和创新精神的人才。

[1]路鹏燕,张麦侠,韩丽珍.思维可视化工具Prezi在信息技术教学中的应用[J].中国教育信息化,2015(16):63-65.

[2]冯秀燕.可视化思维工具在数学教学中的运用[J].科教导刊,2017(21):126-127.

[3]杨建.Focusky在可视化教学中的应用[J].现代教育,2016(3):33-34.

[4]百度百科.思维可视化[EB/OL].https://baike.baidu.com/item/%E6%80%9D%E7%BB%B4%E5%8F%A F%E8%A7%86%E5%8C%96/6253941?fr=aladdin

[5]张玲莉,陈菁,费红军,汪文娟,李正辉.浅谈Focusky演示软件在医学检验专业课程教学中的应用[J].中国教育信息化,2017(2):91-93.

[6]刘菊,钟绍春.网络时代学习理论的新发展—连接主义[J].外国教育研究,2011(1):34-38.