视觉化思维工具在教学中的应用

ISSN1672-1438CN11-4994/T

视觉化思维工具在教学中的应用

霍 红 邢晓会 彭 博 陈雪林 林 森

哈尔滨工业大学机电工程学院 黑龙江哈尔滨 150001

摘 要：思维的视觉化可以将复杂、抽象、难于理解的内容变为生动形象、有趣、易于理解的信息。在教学过程中，引入图式和思维导图，并充分利用这两种思维工具进行课前的教学设计，课中的知识梳理，课后的知识复习。通过调动学生学习的积极性、提高学习主动性，达到满意的教学效果和提升教学质量的目的。关键词：视觉化；思维工具；教学

教学是教师的根本任务，如何高效传授知识，让学生快速吸收掌握复杂、抽象的内容，理解知识点间的关联关系是教师的职责和任务。板书内容是一节课程的知识脉络，知识的重难点都应呈现在板书上。目前，板书以左脑负责的线性的逻辑文字为主。只有加入右脑感兴趣的形式和内容，在学习时左右脑同时工作，即全脑工作的情况下，才能使学习和工作更轻松高效，激发更多的创意。右脑主要负责色彩、空间感等。视觉乃是思维的一种最基本的工具[1]。因此，本文将视觉化思维工具应用于教学中。

思维可视化技术是运用图示或图示组合的方式呈现思维方法、路径、方式和规律的技术[2]，深刻揭示出不同事物或知识之间的内在联系或差异对比[3]，有利于分享者准确表达和传递复杂逻辑结构，使受众更快速地理解和接受信息。采用简单的图像表达复杂的知识结构，形象地阐释各知识点之间的联系，助力复杂、抽象知识的学习。通过挖掘与整理知识背后的逻辑规律，使学生的思维能力、逻辑判断能力、学习力、记忆力得到有效的锻炼和发展。同时会使学生对知识的理解更深入、更透彻、更系统，从而进入会学、乐学的良性循环[4]。

为达到上述效果，本文详细介绍目前主流且简单易操作的两种思维可视化工具：图式和思维导图，以及其在教学上的应用方法。

式和用途的思维可视化工具，分别为：圆圈图(Circle Map)、气泡图(Bubble Map)、双气泡图(Double Bubble Map)、树型图(Tree Map)、括号图(Brace Map)、流程图(Flow Map)、复流程图(Multi-Flow Map)、桥型图(Bridge Map)。

1.1 圆圈图

圆圈图由中心词和联想内容构成，如图1所示。联想的内容要与中心词直接相关，可以运用圆圈图做联想、头脑风暴。

图1　圆圈图的基本构成

在教学中可以用来定义某些概念或回忆学过的知识，帮助学生打开思维、扩宽思路、思考全面。

1.2 气泡图

气泡图由中心词和描述性词构成，如图2所示。应用时，尽量多角度进行描述。在教学中可以助力人们深度了解、全面认识事物。

1 图式

图式(Thinking Map)是美国著名思维教育专家David Hyerle博士1988年提出的，包含8种具有特定形

图2　气泡图的基本构成

在教学中也可以用来定义某些概念或回忆学过的

作者简介：霍红，理学硕士，工程师；邢晓会，工学学士，工程师；彭博，工程硕士，工程师；陈雪林，工学学士，助理工程师；林森，工学学士，助理工程师。

基金项目：2017年度哈尔滨工业大学教育教学改革研究项目“视觉化教学的研究与实践”(编号：XJG2017026)。

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知识，帮助学生打开思维、扩宽思路、思考全面。

1.3 双气泡图

双气泡图由两个中心词A和B以及二者的相同点和不同点组成，如图3所示。用来比较两个事物，进而做出合理的选择。在两个中心词之间的气泡中，归纳二者的相同点，在两侧的气泡中，总结其不同点。尽量从度思考和比较，用同一行的气泡表示同一维度的不同点。

图3　双气泡图的基本构成

教学上可以用来对比两个相近的概念，有利于学生深刻地认识并区别两种相似的知识。

1.4 树型图

树型图由代表主题、类别、项目的关键词组成，如图4所示。它可以准确构建事物之间的联系，凸显事物的个性和共性特征。它的结构类似于一棵树的倒影，树根在上代表主题，树枝从树根延伸出来代表类别，树叶与树枝连接代表类别中的项目。绘制时，先写出主题关键词，再根据类别确定分支数量并标出类别关键词。为了突出类别和项目的不同，要在每个类别下方标记竖线，而后在竖线下方标出该类别中的项目关键词。

图4　树型图的基本构成

教学中，可以运用树型图做知识点的分类整理以及知识的分类记忆。

1.5 括号图

括号图是用来表征整体和部分的关系，即一个整体包含哪几个部分，整体写在左侧，部分写在右侧，中间由大括号连接，“部分”还可以作为“整体”继续拆分，如图5所示。拆分要合理、完全，符合科学

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常识。它可以让人们对事物的认识更全面客观，有利于对事物的理解。

图5　括号图的基本构成

1.6 流程图

流程图由步骤、子步骤、顺序构成，如图6所示。每个方框代表一个步骤，箭头方向表示步骤执行的先后顺序。每一个步骤还可以向下细化拆分为多个

子步骤，子步骤间若需要表示清楚的顺序，则在方框

之间用箭头连接。可以用来梳理做事的步骤和顺序，保证办事情更有条理，安排得更合理高效，同时锻炼了程序性思维，提高了统筹能力。

图6　流程图的基本构成

在教学中，可以利用流程图总结实验操作步骤。

1.7 复流程图

复流程图由中心事件、原因和影响三部分构成，如图7所示。复流程图是流程图的组合形式，流程图强调的是步骤、顺序关系，复流程图强调的是原因和结果的关系。使用时，将某一事件作为中心词，分析得到多个原因和结果，在中心词的左侧标记引起此事件的原因，在中心词的右侧标记此事件所致的结果，原因和结果并不要求完全对应。可以用来分析一个复杂

问题，探究事件的原因和结果，助力解决问题等。

图7　复流程图的基本构成

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1.8 桥型图

桥形图由关键词A，B以及A与B的关系组成，桥的中间书写“相当于”或“as”，整体形状类似于一座桥。使用时，注意每组事物的关系是相同的，强调各组之间是类比的关系，如图8所示。

图8　桥型图的基本构成

它用来做类比和探索规律，帮助人们找到事物之间的联系、发现新事物新规律、建构知识之间关联，同时加强思考深度和广度。

在教学过程中，用桥型图做类比分析，做到了真正的理解，而不是让学生死记硬背。还可以通过桥型图将复杂的知识关系类比于生活中便于理解的内容进行学习。

2 思维导图

思维导图是英国著名教育家东尼•博赞在20世纪60年代发明的，并在21世纪被联合国教科文组织评为最具创新性的学习工具。它由中心主题、关键词、线条、颜色等元素组成。包含6个绘制步骤：(1)绘制明确的中心主题；(2)确定主干；(3)运用色彩；(4)完善细节；(5)思考关联；(6)重点图像。思维导图用于快速整理思路和提纲时，可以不添加色彩或图案，画成简易的思维导图；用于加深印象、便于记忆、教学总结时，需要完全按照绘制规则进行操作。思维导图一般采用手绘和软件绘制两种方式。目前市面上使用广泛的绘制软件有iMindMap和xMind。

3 教学应用

教学包含了课前、课中和课后三部分，根据不同环节的教学特点选取恰当的视觉化思维工具，应用于教学的全流程。下面以工程训练电子工艺实习中的印制电路设计的训练内容为例进行展示。

课前教师主要进行备课和教学设计。教学设计是课堂教学的必备环节，教师可通过思维导图的构建实现教学设计的最优化，通过绘制思维导图表现教学内

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容的框架，组织教学内容[5]。图9是运用思维导图梳理印制电路板设计的教学安排。

图9　思维导图梳理教学安排

课中可在知识讲解环节，按照达到的目标、知识的特点，选择适当的图式工具。图10是运用流程图呈现的绘制印制电路板的全过程，共包含6个步骤：创建并管理项目、绘制原理图、自定义元件库、自定义封装库、设计印制电路板和输出生产文件，其中后5个步骤又包含多个子步骤。通过这张流程图既可以掌握绘制的主线，又可以快速找到分步骤的操作流程。

图10　印制电路板的绘制流程图

课后总结环节依然可以运用思维导图绘制整体知识框架，将一节课、一个单元、一个学期的知识精华集中在一张导图中，复习起来更便捷、高效。

4 结语

本文介绍了图式和思维导图两种常用的视觉化思维工具，以及二者在教学应用中的思路。从教的角度讲，教师可以利用视觉化思维工具进行课前的教学设计、备课、知识总结等工作，在课中根据知识的特点选用适合的思维工具进行知识讲解。从学的角度讲，可使学生实现从整体到局部细节、理解知识脉络关系的效果。

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Application of Visual Thinking Tool in Teaching

Huo Hong, Xing Xiaohui, Peng Bo, Chen Xuelin, Lin Sen

School of Mechatronics Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, 150001, China

Abstract: Visualization of thinking can change complex, abstract and diff icult-to-understand contents into vivid, interesting and easy-to-understand information. Thinking map and mind map are introduced. We can make full use of these two thinking tools to carry out pre-class teaching design, sort out knowledge in class and review after class. By mobilizing students' enthusiasm and improving their initiative, we can achieve satisfactory teaching effect and quality.Key words: visualization; thinking tool; teaching

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Problems and Improvements in the Construction of Network Teaching Resources Platform:

Based on the Investigation on the Course of Public Economics

Wang Zicheng1, Zhou Yi2

1.School Public Administration, Jinan University, Guangzhou, 510632, China

2.Guangzhou Academy of Fine Arts, Guangzhou, 510260, China

Abstract: Using the survey on the course construction of public economics at Jinan University, this study discuss the eff iciency of the network teaching resource platform. Outdated resources, inconvenient retrieval, lack of interaction are the main problems in the resource platform construction. This study also suggest that the platform developers should strengthen the platform interaction, and construct the teaching platform of teaching and research integration.

Key words: network teaching resource platform; network resource course library; teaching platform interaction; teaching and research integration

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Experiment Demonstration System of LabVIEW Course

Ran Junxia, Xuan Yang, Wang Hao, Liu Fucheng, Zhang Jianfei

College of Physics Science and Technology, Hebei University, Baoding, 071002, China

Abstract: In this paper, we develop the demonstration system for teachers' classroom demonstration and for students' programming practice based on the teaching practice. It is aiming at the fact that the program design is boring and tedious. The class and practice are lack of appropriate demonstration system. The demonstration system is small, delicate and complete in function. It provides practical chance for teachers and students.

Key words: instrument and equipment; LabVIEW; demonstration system; practice training

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