2017年4月17日

演講紀錄-探究課程工作坊之分析與發現(8)-專注於解決問題的思維模式

讓我們回頭重新檢視問題解決的「分析與發現」。在這步驟當中,兩個地方談到了思考智能。

首先是要運用思考智能將存儲轉變成看得到的資料,再來是要用思考智能把資料轉為看得到的資訊。這邊的思考智能是什麼,我們得跳出去,用高一點的角度看看。


分析與發現的翻譯視覺化



如同在Google Maps上,我們zoom out看一個比較大的地圖,然後平移又zoom in。從「分析與發現」zoom out ,看到他是問題解決的一部分,問題解決是探究能力的一部分,而探究能力另外一塊是思考智能,是容易被忽略的一塊。

探究能力



思考智能(thinking ability)是個廣泛的概念,包括想像創造、推理論證、批判思辨與建立模型,要將存起來的存儲轉變成看得懂的資訊,就需要這些思考智能的運作,而其中我認為「運算思維」就藏在「建立模型」這裡。

仔細閱讀課綱裡關於「建立模型」的敘述,它包含了這些:




理解模型的特性,理解有不同的模型的存在,評估不同模型的優缺點,分析模型的特性,要能用「比擬或抽象」描述系統化科學現象。


模型是什麼?我在這篇《生物課程裡的模型製作》提過我的想法


這些示意圖嘗試要將科學裡那些看不到的、抽象的事物具象化,有些是尺度上的變化,把很小的細胞放大或是把葉綠體的內部繪出立體示意圖,有些是用來類比,比方說呈現酵素的鑰匙模型,有些則是去蕪存菁,隱藏其他不相干的物件,像是呈現人體內消化系統、泌尿系統的樣子(所以看這些模型的時候,你不會同時看到其他器官)
當科學家/教科書作者/教科書編輯/教學者用模型來呈現這些事物時,其實和實體都會有一定程度的落差,但學習者卻不一定知道那之間有落差,以至於相信模型本身呈現的樣子,而不知道該事物的真實樣貌。(理化老師想想原子模型、生物老師想想細胞模型、地科老師想想太陽系模型)

具體地說個例子,插圖繪者將平面的紅血球顯微圖像繪製成立體圖(其實還是平面),這是繪者/編輯建立模型的方式,而學習者需要將這個平面的立體圖,在心像中建構出立體的樣子,這是腦裡的建模,如果沒建好就會以為紅血球其實只有凹一邊,因為平面上就是只能看到一個方向啊。

這樣的落差是資訊傳達過程必然會產生的結果,但是能不能有一些方式能讓教學者偵測學習者是否理解模型代表意義呢?其實就是具體的再建模。針對立體模型的這類模型,說穿了就是讓學生用黏土再做出立體的樣子,不過因為並不是所有的模型都是屬於這種平面與立體的模型,所以不是說把所有示意圖都拿來作立體模型喔。比方說長頸鹿演化過程的那個示意圖,那也是個模型,但它是個縮短時間尺度的概念模型,沒事把它變成立體的也沒什麼意義啦。


諸如示意圖、人體簡化器官模型、原子模型、太陽系模型都是模型,模型的產出,一定是經過了經過運算思維所稱的抽象(摘要)的過程,也就是化繁為簡。



我之所以要特別強調運算思維,那是因為這是專注於解決問題的思維模式,如果我們只是跟著實驗步驟,不理解其中設計的思維,那就只會認為那是食譜而已。重點是為什麼要這樣設計,設計的後設認知是什麼?

經過前二篇的說明,我希望大家能理解,其實我們經常在使用運算思維,只是我們沒有意識到而已。而當我們開始意識到我們正在使用運算思維之後,我們就更能利用運算思維來解決問題。就像我們訓練肌肉時,意識到哪條肌肉正在收縮,那麼我們就可以更專注地利用那部份肌肉的運動。

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