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(2025-05-20 14:46:45)
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五个突破点：在教学中实现学生思维可视化
李霞
数字时代的教育必须转向思维能力的深度培养——如何让内隐的学科思维外显、可教？本文以五个突破点为核心，通过目标界定、思维分层、路径解析、问题链驱动及可视化工具，为教师提供从理论到实践的思维型课堂转型方案。
随着人工智能技术飞速发展，OECD通过PIAAC测试发现，AI不仅能够完成基础读写任务，在区分事实观点、整合复杂信息等高阶能力上的表现已从2016年的20%正确率持续跃升，预计2026年将覆盖75%的挑战性任务。
当算法逐步替代可标准化的知识技能，“教什么”的价值被解构，而人类独有的批判性思维、创造性决策及价值观塑造成为不可数字化的核心竞争力。
在此背景下，如何才能更有效地教育学生？
我们身处数字世界，必须直面数字技术高度发展带来的挑战：
技术依赖和信息过剩，就业转型，社交和人际关系变化，在现实生活中如何适应过多的虚拟环境社交，如何解决由数字世界引发的诸多心理问题……
要应对上述挑战，适应未来发展，必须培养学生三个方面的能力：
(1)能够对知识深度理解及整合，形成自己的观念，以自我独特的视角认知世界的能力；
(2)对知识的应用能力，培养学生像专家一样思考和实践；
(3)培养学生心怀人类发展、拥有宇宙观的情感责任。
这三大能力与课程标准提出的核心素养不谋而合。核心素养中的关键能力是思维，因此，学科教学如何培养学生的思维能力和思维品质，成为课程教学改革关注的一个重要方面。
思维作为内隐的脑活动，必须通过语言和行为外显化方可被有效解读。可视化工具能够揭示学生的思考路径，辅助教师精准干预，将抽象思维转化为可观测、可深化的学习行为，这正是落实核心素养的关键支撑。
作为教师，如何借助思维可视化来培养学生？抓住五个核心突破点尤为重要。
突破点一
明确思维目标
第一，教师需要对每个单元和每节课的思维目标进行明确的界定，这有助于我们识别特定单元或课程的学习建构过程所遵循的思维发展路径。
具体来说，基于布鲁姆“教学评一致”的教学目标设计，教师在表达教学目标时要询问自己以下四个方面的问题：
(1)学习问题——在学校和课堂有限的时空里，学什么对学生是最重要的?
(2)教学问题——怎样计划和传递教学内容，才能让学生产生高水平的学习?
(3)评估问题——怎样选择、设计评估工具和程序，才能正确反映学生的学习效果?
(4)一致性问题——怎样确保目标、教学和评估三者之间保持一致?
同样，制订学科思维教学目标也需要从以上四个方面进行考虑。
在制订思维教学目标时，教师需要明确学生在课程结束后应具备的思维能力。这不仅包括知识的理解，更重要的是思维技能的提升。
首先，应确定课程的核心概念和关键问题。核心概念是课程内容的主干，而需要使用的思维方法则是引导学生深入学习的重要支架。
以下案例呈现了改进前后的教学目标(如下图)。改进后的教学目标突出了让学生经历基于逻辑的归纳概括过程，能有效训练、提高学生的思维能力。
突破点二
评估思维层次
第二，教师要了解学生在教学过程中的思维能力层次是一个复杂而细致的过程，需要综合运用多种方法和工具来进行评估与判断。
例如，在古诗文教学过程中，如果学生能够准确无误地复述古诗词中的诗文含义，就可以认为他掌握了这些诗文的基本内容。当他不仅能够复述诗文含义，还能深入理解文章作者所处的历史环境，并对当时的社会背景进行深入的分析和理解时，可以说他不仅知其文，而且知其人。
这样的学生能够将自己置身于作者的历史语境之中，从而更加深刻地理解诗文的内涵。进一步地，当学生能够提炼并概括出诗词所表达的主题思想，以及其所承载的历史价值、社会意识形态时，他便真正地知其义。
这样的学生能够洞察诗文的深层含义，理解其在历史长河中的地位和作用。这个过程不仅是学生对知识的积累，更是他们思维层次不断推进和深化的过程。通过这样的学习，学生的思维从简单的记忆和复述逐步过渡到分析、理解和批判的高级阶段。
因此，识别和了解学生的思维层次水平，对于教师来说至关重要。只有准确把握学生的思维层次，才能有效地引导他们，帮助他们在学习古诗文的过程中不断进步，达到更高的思维境界。
通过这样的教学方法，不仅能够培养学生的记忆力和理解力，还能够激发学生的批判性思维和创造性思维，使学生能够更加全面、深入地理解和欣赏古诗文的美。
突破点三
识别思维路径
教师需要明确在学习过程中，学生的思维形式和思维方法具体是什么。
要深入了解学生在学习各个环节中所采用的思维方式，例如他们是如何分析问题、如何综合信息、如何进行批判性思考以及如何创造性地解决问题的。
思维型教学从动机激发、认知冲突、自主建构、自我监控、应用迁移五个原理指导教学，每一个环节，学生都会用到对应环节情境状态下所要用到的基本思维方法。
以科学为例，科学探究每个环节所涉及的思维方法各不相同(如下图)。
因此，教师需要识别学生在每个环节所能用到的思维方法，使思维发展的路径更加清晰。
在教学中，当教师引导学生提出问题时，必须指导学生通过广泛的观察和感知来归纳、概括和甄别，以便发现潜在的问题。例如，学生可能会注意到某些共同点，这些共同点可能会激发他们的好奇心，而这一过程正是思维训练的体现。
在学生提出问题和假设的过程中，通常会根据自己的经验和现有知识进行初步判断，这种判断往往带有感性色彩。此时，教师的作用是引导学生将这种感性认识转化为基于逻辑和证据的科学推理。
因此，当学生提出初步假设时，教师应询问：“你的假设依据是什么?”学生会列举多个例子来支持自己的假设，这些例子实际上代表了基于具体实例的不完全归纳过程，这也是思维训练的一种形式。
此外，当学生向全班展示自己的科学发现并得出结论时，会说“在刚才的探究过程中，我发现了……"，教师应进一步引导学生，不仅要关注推理过程，还要培养论证意识。这意味着在推理的同时，学生需要有自己的观点和论据，并且了解反方观点，准备好反驳的论据。
在论证过程中，学生还会运用许多基本的思维方法。例如，如果学生说“我发现力量越大，小车运动越快”，教师可以追问：“你的结论是基于数据分析的不完全归纳概括，还是因为其他小组得出了类似的结论，因此你也得出这个结论？”
通过这种方式，将学生的思维引导至科学的本质，并逐步渗透到科学学习的过程中。
突破点四
以问题链为驱动
第四，教师需通过建构问题链来促进思维的持续深入，这些问题应当层层递进、相互关联，引导学生从浅显的表面现象逐步深入到问题的核心与本质。
初始问题应当设定一个清晰的起点，激发学生的好奇心和探索欲。这个问题应当是开放性的，能够引发多种可能的思考和回答，为后续的问题链打下基础。
随着问题的深入，每一个后续问题都应当在前一个问题的基础上提出更进一步的疑问或挑战。这些问题可以是对前一个问题的细化、深化或拓展，也可以引导学生从新的角度审视问题，发现新的思路或解决方案。
在问题链的设计中，还需要注意问题的逻辑性和连贯性。问题之间应当有明确的逻辑联系，使得整个问题链呈现出一种清晰的发展脉络。同时，问题的难度也应当逐渐提升，以适应学生或思考者思维发展的自然过程。
此外，设计问题链时还应考虑到学生的个体差异和认知水平。对于不同水平的学生，可以设计不同难度和角度的问题链，以满足他们的个性化需求。
思维型教学理论的五大原理能为教学设计提供雏形与框架，同时，单元教学中问题链的设计能够帮助教师发现学生在解决问题的过程中思维如何进阶。在设计问题链之前，需要了解问题链的三大特征。
(1)从形式上讲，问题链中的问题应当环环相扣、层层递进。一个单元中的每一节课都聚焦一个主要问题，每节课的主要问题聚焦于本单元最上位的主要问题，而本单元最上位的主要问题一定聚焦于核心概念。
(2)从内容上讲，问题链中的问题是围绕核心问题的一系列具有逻辑结构的子问题，问题链将问题情境与教学目标紧密连接在一起。教师需要在教学中将知识问题转化为学生可以解决的情境化问题。
(3)从目的上讲，通过一系列有逻辑结构的问题，引导学生进行逻辑思考、高阶思维，促进学生深度理解。
问题链是学生学习中推进思维进程的脚手架，问题是学生思维发展的触发器，它们彼此关联而又有序。
以小学《科学》(苏教版)五年级下册《生物与环境》单元教学设计为例，该单元的主要概念为“生物对环境的适应性”，问题链的设计体现了概念建构的过程(如下图)。
首先，教师以凤头鸊鷉的迁徙现象为案例，设计了问题一：“动物迁徙究竟是自发的还是迫不得已的？”通过分析，学生了解到迁徙是凤头鸊鷉为了生存而做出的必要选择，从而帮助学生初步建立观点。
随后，教师引入东非野生动物“天国之渡”大迁徙的案例，让学生对之前建立的观点产生认知冲突：动物迁徙是为了生存，为何东非野生动物要冒着生命危险进行迁徙？学生通过广泛阅读资料寻找因果关系，从而认识到动物迁徙的深层原因。
学生在前两个问题建构了基础观念之后，通过围绕问题三“环境变化时，其他动物有哪些适应性行为”的科学阅读，对“适应性行为”有了更深入的理解。
问题四以“藏羚羊迁徙之谜”为主题，引导学生继续思考为什么即便迁徙后的存活率极低，藏羚羊仍要迁徙。
通过这一系列层层递进的问题设计，学生最终能够感悟到动物与人类都在不断地适应环境并作出相应的改变。从观察现象到对生命本质的理解，问题链所承载的活动与任务促使学生在认知冲突中不断分析、抽象和提炼，进而促进学生思维的发展。
上述案例展示了问题链中的核心问题，这些问题旨在引导学生进行深入思考和高阶思维。教师在提炼出主要问题后，还需建构一系列下位的、相互关联且有序的子问题串。
突破点五
合理运用可视化工具
最后，教师可以通过运用思维可视化工具，有效提升学生的思维能力和品质。
思维可视化技术不仅是一种视觉辅助工具，而且能帮助学生更好地理解和组织复杂的信息，从而促进思维的深度和广度。教学时可以通过引入思维导图、概念图、流程图等工具来实现。
例如，在教学复杂的历史事件时，可以引导学生绘制时间线，将事件按时间顺序排列，从而清晰地展示历史发展的脉络。
在教学生物的细胞结构时，可以引导学生利用概念图来组织和展示细胞内不同器官的功能及相互关系；通过这种方式，学生不仅能够更直观地理解细胞内部的复杂机制，还能在绘制过程中加深记忆，提高学习效率。
在数学教学中，可以引导学生使用流程图来解决复杂的数学问题。例如，在学习概率统计时，学生可以绘制决策树来分析不同事件发生的概率路径，从而更清晰地理解概率的计算和应用。
在语言学习方面，思维导图可以帮助学生建构词汇网络，将新词汇按照主题、词性或语义关系进行分类。
此外，在科学实验教学中，流程图可以用来描述实验步骤和原理。学生在绘制实验流程图的过程中，不仅能够加深对实验操作的理解，还能学会如何系统地分析问题和解决问题等。
所谓思维可视化，就是把学习过程中的思维方法和路径用图式的技术呈现出来。思维方法包括抽象、概括等；思维的路径包括横向展开、纵向推进、侧向接入等。
思维可视化工具能够让学生在遇到复杂问题时找到抓手，帮助学生厘清知识脉络。同时，利用不同的思维可视化工具可以发展不同的思维方法。
目前常用的思维可视化工具有三种：八大思维图示法(又称思维地图，thinking
map)，思维导图(又称心智图或脑图，mind map)，概念图(concept map)。
综上，思维可视化工具有助于学生思考，可以为低层次的认知活动提供支持，降低思维的难度。同时，它能够减轻无效负担，让学生专注于内容之间的联系，通过简单直观、有效的呈现方式，尽可能地将思维聚焦在核心任务上，让学生建立起旧知识与新知识间的联系。
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