思维可视化与信息技术教学的巧妙融合

【摘要】运用思维可视化工具促进高中信息技术教育改革与发展，已经成为当前教育改革的主要趋势和基本共识。思维可视化工具与信息技术教学的巧妙融合，可以优化教学过程，激发学生的理论知识学习兴趣，培养其优秀的实践技能，从而达到提高教学效果的目的。为推动教学改革发展，教师应致力于探索思维可视化工具与信息技术教学的融合策略，促进学生思维品质的发展和综合学习能力的提升。

【关键词】可视化；信息技术；教学策略

作者简介：张金俊（1984—），男，江苏省南京市金陵中学。

在信息社会中，学生的学习和生活方式逐步发生变化，其思维的跳跃性、离散性与行为的非线性特征，都表现出与“数字时代移民”不同的特点。传统的信息技术教学方式和教学思路已经不再适合当代学生。顺势而生的思维可视化工具与信息技术融合教学，不仅能够保障学生高效获取知识，而且可以促进学生的思维发展。在高中信息技术教学中运用以思维导图、流程图、概念图等为代表的思维可视化工具，有助于进一步提高教学效果，改善教学质量。

一、思维可视化工具分析

（一）基本概念

思维可视化是运用图示技术将原本不可视的思维呈现出来，使之清晰可见的过程。可视化思维具有便于理解和记忆的特点，能够有效提高信息加工以及传递的效能。思维可视化工具主要包括两类：第一類是思维导图、流程图等能够直观反映思维的图示；第二类是能够生成图示的软件，如FreeMind、Xmind、Linux等。思维可视化工具侧重于提供知识表征背后的思维规律、方法、路径，使人能够在可视化的过程中，梳理具体的思考方法以及路径，将人脑对客观现实间接和概括的反映呈现出来，揭示事物的本质和事物间规律性的联系［1］。

（二）作用机理

思维可视化工具与策略工具在促进学习方面具有相同的机理，因为思维可视化工具能够通过较低层次的认知活动，实现对认知负荷的分担，让学生能够将认知资源留给更高层次的思维活动。思维策略工具则是直接提供策略引导，让学生将注意力集中到知识学习上。通过分析认知负荷来源理论可以了解到，认知负荷由学习材料本身的复杂程度和学生的学习水平所决定。因此，在教学中根据既定的教学目标，运用思维可视化工具呈现不同的学习材料，对学生所造成的认知负荷较小，教师可以鼓励学生将剩余的认知资源投入深层次认知加工中，不断提高学习效率。

（三）应用原则

为提升思维可视化工具的实际应用效果，教师应当坚持学生主体原则、问题导向原则，结合思维策略原则，尊重既有认知原则，不断在学生思维的最近发展区寻找着力点并进行干预，谨守思维可视化工具的建构主义属性，帮助学生完成平常难以完成的认知建构过程［2］。

建构主义认识论强调，认知工具并非专注于呈现客观知识，而以促进学生主动创造、建构，从而反映其对知识的理解为主。教师应当认真分析，把握学生的身心素质发展规律与学习特点，提出具有导向性的问题，结合思维策略工具，为学生展现不同的思考视角，让学生运用思维可视化工具对比和分析各类数据，使之能够将碎片化知识转化为连贯性想法，化解自身的认知冲突。

二、思维可视化工具与信息技术教学融合的优势

（一）推理论证过程直观化

思维可视化工具与信息技术教学的融合，可以使推理论证过程直观化，让学习更加有效，教学更具针对性［3］。思维可视化工具能够提高学生对知识学习目标的认识，教师利用思维导图引导学生学习和思考，可以直观呈现推理论证过程，降低学习难度，让学生利用思维可视化工具做出更明智的学习决定。

（二）习题解答规律清晰化

多样的思维可视化工具可以帮助学生通过不同的可视化方式，梳理对事物的想法和理解，进而使学生能够在习题解答过程中运用学科专用和非学科专用的工具，呈现清晰的习题解答规律，为思维打开新的窗口。

（三）课堂即时教学数字化

思维可视化工具可以让学生预先了解教学内容，使学习活动能够适应学生的学习需求［4］。教师可在教学中为学生布置不同的学习任务，引导学生串联在预习阶段所形成的认知，使用数字化工具讨论和解决问题，从而构建数字化教学课堂，大幅度提高教学质量与效率。

（四）实践教学活动多元化

传统的信息技术教学实践是一种单向交流活动，而思维可视化与信息技术融合教学，则可以为学生提供多元化实践机会，创造更多课堂内外的交流对话契机，帮助学生假设、分析、判断，由此营造良好的实践教学氛围，让学生在多元化实践教学过程中，获得良好的情感体验。

三、思维可视化与信息技术教学融合的策略

（一）妙用思维导图，聚焦学生深度学习

思维导图是最常见的可视化工具，教师以学生容易接受的思维导图讲解抽象知识，可以激发学生的信息技术学习兴趣，推动学生的深度学习，使之形成高阶思维，掌握运用思维导图的方法［5］。教师应当坚持学生主体地位原则，呈现更具结构性的知识内容，让学生能够对照思维导图，轻松理解抽象理论，自主构建知识体系。

例如，在教学苏教版高中信息技术“信息及其特征”这部分内容时，首先，教师可运用讲授法引出学生在生活中常见的事物，如上下课铃声、奥运会赛况数据、网络新闻稿等，使学生了解信息无处不在，传播方式多种多样的特点。接着，教师可采用讨论法指导学生围绕“信息传递”展开讨论，利用思维导图呈现信息载体的依附性、价值性、时效性、共享性、真伪性特点，聚焦学生的深度学习，使其通过讨论对信息产生深刻认识，能够根据信息特征列举实例，感受信息的丰富多彩。最后，教师可以利用思维导图串联课上所讲的理论知识，联系实际生活中的各类信息，让学生聚焦思维导图中的核心词汇—信息，归纳出新知识，培养其分析问题、解决问题的能力，使之能够发展高阶思维，形成积极求学的良好态度。

（二）以问题为导向，合理引发认知冲突

“学而不思则罔，思而不学则殆。”在思维可视化与信息技术融合教学的过程中，坚持以问题为导向，创造性地提出焦点问题，可以驱动学生思考，合理引发其认知冲突，营造浓郁的求知氛围，调动学生的探究热情［6］。教师应当立足于信息技术知识之间的关联性，围绕焦点问题呈现概念图，让学生能够通过比较和分析，化解自身的认知冲突，形成良好的问题意识。

例如，在教学苏教版高中信息技术“因特网信息的查找”这部分内容时，首先，教师要细致分析学情，结合学生的原有认知基础，提出有关因特网搜索的问题，使学生形成理性认识，并产生学习知识和参与实践的兴趣。同时，教师应当坚持任务驱动原则，提出焦点问题“查找纸质资料比因特网搜索效率更高吗？”合理引发学生的认知冲突；布置“查找浏览器”和“搜索引擎分类”两项学习任务，让学生自行寻找问题答案，化解认知冲突。

接着，教师可为学生呈现概念图，发挥思维可视化工具的优势，介绍百度、搜狐、谷歌、网易、雅虎等具有代表性的搜索引擎，让学生对照概念图简单了解搜索引擎的产生和发展历史，并掌握运用关键字词查询所需信息的技能。

最后，教师可以提出问题“如何使用搜索引擎准确、快速地找到有关信息？”，鼓励学生以小组合作的方式解决问题，利用概念图总结搜索引擎的使用技巧，使学生能够高效开展小组合作探究，能够根据搜索要求提炼核心词汇，提高查找信息的效率，不断提高网络信息搜索水平。

（三）鼓励学生绘图，培养良好思维习惯

除指导学生应用思维可视化工具学习外，教师还可以鼓励学生绘图，让学生将更多认知资源应用到高阶思维加工活动中，提高思维加工质量，培养其良好的思维习惯［7］。教师需要运用思维策略工具，为学生的思维加工过程提供元认知引导，即让学生在思考的过程中绘制流程图，在建立知识的因果关系的过程中，形成良好的思维习惯。

例如，在教学苏教版高中信息技术“文件的下载”这部分内容时，首先，教師可运用需求分析法指导学生根据自己的学习、生活和娱乐需求来绘制文件下载流程图，选用适当的途径和方法来下载、存储文件资料，并逐步充实流程图，总结文件下载步骤。接着，教师可以为学生呈现有关断点续传、多线程处理、定时下载互联网资源的流程图，让学生运用思维可视化工具，领会和掌握利用网络合法获取信息的方法。

与此同时，教师可以发挥思维可视化工具的优势，播放影视剧《人世间》的片段，鼓励学生绘制视频下载流程图框架，逐步将下载途径、方法、文件名称、文件类型等内容填入图中，让学生养成良好的思维习惯，并按照正确的方式下载指定影视剧剧集。在学生绘图和实践操作的过程中，教师应进行巡视，及时提醒学生了解文件类型及其属性，尝试多途径、多方法、高效率下载文件，掌握下载视频的技能。

最后，教师要鼓励学生之间相互交流，通过对比和分析文件下载流程图，激发学生对信息技术知识的求知欲，使之养成尊重知识产权等法律法规意识，安全、健康地下载和使用网络资源。

（四）开展合作教学，激发学生探究精神

尊重学生的已有认知，开展形式多样的合作教学活动，可以为思维可视化与信息技术学科的融合提供不同的切入点，有助于激发学生的探究精神，让学生在最近发展区内实现学习进步［8］。教师应当设计不同的主题实践活动，给予学生动手实践的机会，使之能够运用思维可视化工具探讨、寻找高效的问题解决办法，感受合作学习的乐趣，进一步提高信息素养。

例如，在教学苏教版高中信息技术“信息加工概述”这部分内容时，首先，教师可开展以“信息加工的三种形态”为主题的实践活动，让学生以小组合作的方式学习，按照判别、筛选、分类、排序、分析、研究的流程，将搜集到的信息加工成能够满足使用需求的信息，激发学生的探究精神，使学生能够通过实践了解到计算机信息加工具有自动化、人性化、智能化三种形态，明白信息加工可以避免真假信息混杂，有效提高信息使用效率。

接着，教师可以利用思维导图、流程图等思维可视化工具重构实践活动样态，让学生总结信息加工的一般过程，合作绘制流程图，并开展以“人工加工与计算机加工”为主题的实践探究活动，让学生分别尝试用手动加工和计算机加工两种方式来加工数据信息，并总结其特点，促进思维可视化与信息技术教学的融合。最后，教师可对学生的学习成果进行点评，表扬学生的积极探究行为，客观指出信息加工过程中存在的不足，使学生明白思维导图和流程图具有较高的实践价值。

结语

综上所述，思维可视化与信息技术教学的巧妙融合，可以帮助学生形成良好的思维品质，使之能够在思维导图的引导下，全面分析遇到的问题，根据流程图的指导，发现解决问题的关键点，结合概念图所呈现的内容寻找问题解决办法，不断促进自我分析能力、变通能力和创新能力的提高。教师要注意思维可视化工具的选取，致力于为学生提供轻松自由的学习环境，促进教学向思维发展型教学模式转变，为学生的全面发展提供有力保障。

【参考文献】

［1］林温阳.国内高中信息技术极简教学范式研究综述［J］.福建教育学院学报，2020，21（2）：124-128.

［2］李祥娃.高中信息技术课堂教学存在的问题与应对策略［J］.科技风，2020（12）：98.

［3］刘莉媛.新课改时代高中信息技术课堂导入探究［J］.黄冈师范学院学报，2020，40（3）：119-123.

［4］林泽珊，吴燕珊，陈燕珊.核心素养视角下的高中信息技术课堂教学行为分析［J］.教育导刊，2020（8）：63-69.

［5］靳宝华.如何构建高质量的高中信息技术课堂［J］.计算机产品与流通，2020（10）：170.

［6］田小兰.高中信息技术课程中的人工智能教学［J］.科教导刊（中旬刊），2020（23）：147-148.

［7］俞景成.基于云平台的高中信息技术智慧课堂构建［J］.中国教育技术装备，2020（12）：54-55.

［8］田小兰.微课在高中信息技术教学中的应用分析［J］.科教导刊，2020（6）：156-157.