河南省郑州市第八十中学成立于2005年，现有学生1200余人，教师123人。在郑州市课堂改革的大背景下学校积极进行教学改革,教育教学工作成绩显著。在经历了摸索模仿、研讨发现、深入研究、创新发展四个阶段后，信息化已成为学校的一大特色，教师的教学方式和学生的学习方式发生了显著变化。学校积极探索用信息技术推动学习方式的变革——尝试并形成了“思维编码”这种新型的教与学的方式。

思维编码是一种教与学的方式，关注教师的“教”和学生的“学”。遵循“发现、内化、重塑、生长”的认知规律，我们尝试将它们归结为通过“扫码、找码、编码、解码”呈现思维的路径，并借助信息化手段实现思维可视化。在思维编码的引导下部分学科已经归纳出符合学科和课型特色的课堂实践方式。一种借助信息化手段、彰显思维路径、促进学生全脑思维发展的新型学习方式正逐步成型。

一、让思维自然发生——思维编码的孕育

“我们要寻找一种方式，一种从根源出发、遵循学生思维自然发生的规律重建课堂教学的新方式，用这种理念创新带动学校课堂的创新变革，要充分发挥信息技术在其中起到的作用。这种教学方式就是思维编码。”赵校长说。

构建主义理论认为：学习是学生自己建构知识的过程。学生不是简单被动地接受信息，而是主动地建构知识的意义。学习是学习者根据自己的经验背景，对外部信息进行主动地选择、加工和处理。2014年学校组织全体教师参加课改培训，着力寻找一条有效的课堂教学改革路径,但是一些课堂侧重表面的形式模仿，忽略了学生在学习中的主动作用，老师的教学设计和学生已有认知之间存在“代沟”，教学的层递性不够。学校教研团队希望探索一种新的学习方式，遵循循序渐进规律，促进思维自然发生。为此学校先后引入：广东的“生本课堂”：强调以生为本;“教学评一体化”：强调论点、论据和论证;郑州本土的“主体课堂”：推崇“海阔天高、鱼跃鸟飞”的思想。并在关于“跳出教育看教育”理念的指引下，注重供给侧改革，把教育服务理念作为学校课堂改革的指导思想。2016年学校教研团队经过长期研讨、实践、论证，最终提出将现有的资源和课堂形态融合，取各家之所长，打造自己独具特色的课堂教学方式。为此学校购置了纳米黑板、平板电脑、同屏显示器、点阵笔、抢答器等对教师日常上课有所帮助的新设备辅助变革，并由校长亲自带头组建了学校信息化学习小组，利用周末休息时间学习新的设备、寻找便于日常教学的软件，用信息化的手段推动教学变革的方式由此产生。

学校把“教学评一体化”作为指导课堂变革的理论依据，“教学评一体化”注重师本、生本和标本，与我校成长课堂“发现、内化、重塑、生长”的规律相一致。我们尝试通过信息化手段将教师的备课和学生的思维提升进行对接、碰撞，实现思维品质提升。从学生在落实教学目标的过程中实现学生思维“点—线—面—体”的自然演变，点：即筛选原生问题的初始显性特征(发现问题中的已知点、突出点、重要点，具备简单指向性);线：即尝试把固有经验(学习并掌握的知识点)与上一发现建立直接关联(具备学科性，不具备确定性);面：即探索建立上两层之间的正确结果(得到的结论点，具备多样性，具备确定性，不具备正确性);体：即把上三层相互展开，融为一体，从中找出联系，发现规律，从而形成正确的解决思路，进一步提高能力的方法。使学生完成从“以点带面”至“以点组面(平面或曲面)”，从“由面成体”至“以面造体(规则体或不规则体)”的能力培养以及思维优化。学生的每一步思维都有路径可寻，从而使课堂变得高效，达到效率学习[[1]]的目的。

图1.思维编码的理论依据

二、把信息技术植入学习过程——思维编码的成型

思维编码作为一种新型的学习方式，强调思维能力的提升和对信息技术手段的运用，突出对学习活动的研究。 “让学生在搜索信息、选择信息、使用信息的基础上，成为学习资源的创造者、建构者、知识的物化者” 成为我们的追求。

(一)思维编码的概念

“思维编码”是一种教与学的方式，关注教师的“教”和学生的“学”。遵循发现、内化、重塑、生长的认知规律，通过“扫码、找码、编码、解码”呈现思维的路径，借助信息化手段实现思维可视化，达到促进全脑学习的目的。

(二)思维编码的环节

“扫码”指信息输入，借助APP从教材文本或各种媒体中广泛搜集信息，对信息进行初步的筛选整理，形成纵横网络，是对知识的“发现”;扫码力求原生态，利用扫码工具(看:“Solar walk2、 腾讯视频”等;听：“听书宝、 喜马拉雅FM”等;读书：“ibooks、掌阅”等;课程：“省心英语、BoxFish、Coursera”等;“AR、视+” 等)从教材文本或各种媒体中搜集信息，对信息进行初步的筛选整理。

“找码”是依据学科思想、学科方法，把知识和能力相关联。相关学科思想和方法作为一个维度的码，相关认知内容作为另外一个码，形成横纵坐标。找码即依据课程标准，找到本节课的教学目标，并准确地进行表述，是构建知识体系的“内化”过程。

“编码”是生成核心问题的过程，在众多问题中找出核心的问题，使核心问题的提出自然、准确，是知识整理和能力体系构建“重塑”的过程;在百度翻译等基础工具的基础上，运用“Markup、圈点”等“抓点”工具完成对点状知识的获取，通过“Taguage、收趣”等“抽线”工具实现知识的“条理化”，借助“任务图、3A思维导图、Marginnote”等“织面”工具实现知识的整体展现，通过“Lucidchart、Focusky、Umake”等“成体”工具实现知识的立体呈现，利用“CS全能扫描王、讯飞输入法”等智能识别工具，“TIM、钉钉”等协同工具实现对信息的协同处理，引导学生经历知识习得的过程。

“解码”即在扫码、找码、编码的基础上，形成教学流程，设计课堂环节，组织课堂活动，是实现师生“生长”的过程。借助“美篇、Press、素描大师”等图文工具，通过“印象笔记、Noteledge、小记”等综合笔记，“Wps office、Powerpoint”等基础工具、“imovie剪辑、奇幻变脸秀”等视听工具，“3D动画、来画动漫”等表达工具，“EliteReader、百度网盘”等存储工具以及“邮箱、茄子快传”等传输工具完成信息输出，呈现由知识习得到能力生成的教学设计。

比如：人教版九上历史第十五课《血腥的资本积累》，在传统课堂上，老师们会按照课本上的内容这样来设计：

这样的设计，学生们看看书、划划书就能找到答案，找到答案念一念就完成本课知识的学习了，完全没有启发学生的思维，久而久之学生的思维僵化，学习只会死记硬背。

那么，如何让学生的思维动起来，从僵化到碰撞呢?我们用思维编码是这样做的。

第一步扫码。借助“AR、视+” 等工具，用划重点的方法来筛选有用的信息，将知识碎片化。

圈画出来的重点就像一堆乱码，杂乱无章，缺乏联系。但是在这个过程中完全是搜集课本上原始文本、图片，没有任何依据教师教学经验的添加。

第二步找码。就是要找到符合课程纲要和历史学科素养的本节课教学目标，并准确地进行表述。基于此前对找码的分析，找教学目标就变得非常容易了。

第三步编码。接下来我们就要对初步发现这些知识，将这些原始码进行初步的整理，按照一定的逻辑关系进行关联，形成思维导图。在这个过程中，“Markup、圈点、3A思维导图、Marginnote”就开始大显身手了，在工具的帮助下用学科思想把知识进行内化、关联，重塑知识体系。本节课主要围绕资本积累展开，首先就要弄清楚概念，什么是“资本积累”?资本积累是指资本主义早起发展过程中，对资金、市场、劳动力、原料等生产资料的积累。因此，我们就从这四个角度出发，分析早期资本主义国家为什么要进行资本积累，又是如何进行资本积累的。以“劳动力”要素展开来细讲一下就是，为什么早期资本主义国家需要劳动力?美洲的种植园经济依靠大量的劳动力维持，而美洲的土著居民被屠杀和奴役，感染疾病，导致印第安人大量死亡，从而出现劳动力缺失的现象。接下来缺少劳动力怎么办呢?早期的资本积累丧心病狂地从事黑奴贸易，将非洲的黑人掳掠贩卖到美洲，这样美洲就获得了发展资本主义所需要的劳动力了。其他的要素也是这样一个逻辑。按照这样的一个“是什么?为什么?怎么办?”的逻辑顺序，思维导图水到渠成。接下来就是见证奇迹的时刻了。

最后一步就是解码。运用图文、视听、表达等信息工具，呈现从知识到能力最后到情感态度价值观的课堂设计，调动学生参与课堂的积极性，丰富课堂形式。基于扫码、编码、找码的基础上，解码也是水到渠成的，充分体现了教学评的一致性。

很显然信息技术对准确梳理知识、呈现思维路径和激发学生兴趣至关重要。师生通过对信息有目的的获取，借助筛选、加工、处理工具从中获取能力，遵循发现、内化、重塑、生长的认知规律，符合思维发展的过程。这是传统课堂所不能充分给予的。思路决定出路，思维编码给了我们课堂学习新的角度，我们和学生就能达到新高度。

(三)思维编码的特点

1.“双侧性”——关注课堂学习的“教师侧与学生侧”

图2.思维编码的双侧性

教师和学生属于共生共长的关系。作为“教师侧”，遵循学习的规律、关注学科素养构建和学生关键能力培养，期待课堂“有形、有魂、有生长”;作为“学生侧”，将知识构建、能力养成、情感培育、思维提升作为发展目标，借助自学、互学、群学、评学的环节实现信息的输入、归类、加工、重组、输出、活学活用，然后实现知识的发现、内化、重塑和生长。

2.“过程性”——凸显学习过程，追寻学习路径

图3.思维编码的过程性

在教学评一体化理念的指导下，教师的备课的环节和学生的学习过程保持高度一致，扫码对应输入信息的过程，找码是我们确立教学目标的过程，编码和解码是我们在摆正教与学关系的过程。作为课堂主体的学生，自学、互学、群学和评学的过程对应着信息的输入和归类、信息的再加工和输出、信息的重组，适应发现、内化、重塑和生长的规律。

3. “信息化支撑”

图4.思维编码的信息化支撑

西蒙、加涅等认知心理学家认为：学习是信息接受、贮存和提取的过程，学习的结果是信息在头脑中的表征，知识以命题网络被表征，学习的重点是信息的编码。在信息加工理论的基础上思维编码借助信息化工具处理知识信息、对知识进行加工处理的过程就是“点—线—面—体”的过程。找点的过程就是借助看、听软件实现知识输入的过程，成线、织面的过程是借助协同、智能识别工具实现知识整理归档的过程，成体是借助视听、综合笔记、全脑表达等软件实现知识输出的过程。这样知识以一种可视化的信息编码呈现在学生头脑中，学习效果就大大提高了。

4.“多向度思维”

多向度思维，主要指利用文字、图形、音频、视频等多媒体手段刺激学生大脑来激发学生主动学习，使学生在老师引导下呈现多维度的思考方式。思维导图作为一种表达发散性思维的有效思维工具，充分利用左右脑的机能，促进人脑扩散思维的展开。将思维导图作为方法借鉴和实用工具的思维编码，不仅把思维编码和脑神经进行链接扩散思维，而且侧重从多个不同角度对学习进行解构，提升学生的思维品质。思维编码强调从证据到结论的递进，实现教师备课和学生学习由单一的线形思维、碎片化结论式的思维向开放式网络化的思维转变，突出信息化工具在课堂基本环节操作中的变革性作用。

三、信息技术与学习变革共成长——思维编码的发展

不断提升课堂的信息化水平、现代化水平是思维编码课堂的一个突出特征。用信息技术带动教育现代化，以信息化工具的使用改变师生的思维方式，实现思维可视化，是我们的目标。

(一)教师层面

1.组织信息沙龙，提升技术水平

在成立学校信息化工作领导小组的基础上，我们把所有老师以备课组分成十五个小组，成员由教师自愿申报组成(第一批有52人，占总教师数量44%;第二批增至93人，占到79%;第三批已达到100%)，以实际教学中发现的问题为研究方向，利用周末休息时间学习新的设备的使用，寻找便于日常教学的软件，并利用教研时间进行交流分享，切实发挥信息技术对学习方式变革的推动作用。对于通用软件和相对比较专业的软件，我们邀请公司专业人员利用周末集中培训。目前运用软硬件有：同屏技术、圈点、noteledge、妙笔、CS扫描全能王、印象笔记、X-mind思维导图、跟谁学等，这些信息化工具的使用从根本上改变了教师备课和课堂教学形式，提高了学习效率。

2.遵循学习规律，梳理备课思路

教师运用思维导图对知识进行梳理，或用“cs扫描王”对教材扫描，利用“圈点”软件对文本信息进行勾画、关联、圈点、批注，完成备课中的扫码、找码过程。软件的使用使教师备课遵循点-线-面的思维路径，使思维可视化，让备课更方便高效，提高了工作效率。

3.提高课堂效率，实现知识层递

信息技术的开发应用丰富了课堂形式，增大了课堂容量，评价及时可视，提高了课堂效率。如：教师运用思维导图教学，引导学生一步步建立知识点之间的联系，形成对知识的宏观认识，符合学生认知规律，也激发了学生学习兴趣，提高了课堂效率。“同屏技术”的应用方便了PPT与“CS扫描王”“圈点”之间的切换，可以实现将学生的发言、作业、观点等内容与老师的ppt同时展现，通过思维导图和同屏技术将学生的思维路径得以保留，便于学生实现知识学习的连贯性，实现了课堂评价的同步性和多样化，利于教师及时发现课堂生成问题，调整教学方案。

老师运用“同屏技术””软件及“思维导图”上课

4.评课发言交流，高效直观可视

信息化手段在评课活动中的运用，使评课更直观，更具针对性。听课教师运用拍照、扫描、“noteledge”、“妙笔”、“圈点”等软件将点评内容制作笔记，再用同屏技术呈现，增加了评课的高效直观、立体可视。信息化作为工具惠及到教师工作的方方面面。例如两周一次的思维编码工作汇报、利用智学网进行质量分析等，老师们运用各种软件制作成可视图，内容直观明了，引人入胜。

运用“CS扫描王”“圈点”“妙笔”等软件及“同屏技术”评课交流

5.转变思维方式，享受生活学习

思维编码在改进教学的同时，也给老师们的生活带来了许多意想不到的收获。

“担任备课组长后该怎样开展工作呢?我就用思维编码的方式，先对本组成员扫码，扫每个人的喜好、工作方式等。然后找码，找每个人优缺点，找擅长的领域。接着就是编码解码，给每个人提供发挥长处的平台，让每个人都能愉悦高效的工作!”魏永莉老师说。

“月考后，我用扫码和编码的形式把学生分类，分批开家长会。如第一类：听不懂、不爱问的学生;第二类：有潜力但学习习惯不好的学生;第三类：作业拖沓，不会合理安排时间的学生。召开家长会，说问题，找原因，提出解决问题的方案，得到家长的支持，后期实践中，我欣喜地发现学生的改变。”班主任陈晓静说。

“自从我开始接触思维编码，我就试着把这个理念用到我的阅读上，先依据目录对概论进行扫码，扫出10个章节的关键词。然后编码和找码，弄清楚每个章节所讲述的主要内容和章节之间的相互关系，通过把整本书的内容检索和归类，我就清晰了的我读书的重难点。然后解码，构建本章的知识网络，把隐形的知识显示出来。通过这样深层次的阅读，不仅加深了我对知识的理解，还给我带来了阅读的快乐和满足。”程荃老师说。

(二)学生层面

1.转变学习方式，激发学习兴趣

学生通过绘制学科思维导图，很好的梳理了课文内容，学习的成就感大大激发了自身的学习兴趣。“我认为有了“思维编码”更加的便利了，比之前的那种呆板的上课模式要好的太多了。之前上课都是课堂沉闷，我们不愿意参与，自从改变了方式，课堂上大家都在专心听讲，参与到课堂活动中。我认为最大的改变在于信息技术的使用，在提高学习兴趣的同时，可以从中获得更多的思路，也提升了我们的自学能力。”学生赵喆说。

2.注重思维发生，体现核心素养

感受到思维编码的好处之后，老师开始在课堂上引导学生进行思维编码。 比如在学习《范进中举》时，王征老师提出了这样的活动要求:结合范进中举前后言行举止的变化，或者周围人对他的态度变化，分别绘制图表，并据此评价范进的人物形象或当时的社会状况。让王老师没想到的是，借助思维编码，学生思考问题的广度和深度远远超出了自己的预期。通过思维编码，不仅语文的语言能力、思维能力等核心素养的以培养，而且学生学习与创新技能、信息媒体与技术技能、生活与职业技能都得以锻炼。

所有信息化手段的最终目的指向思维可视化，CS扫描软件使我们快速的收集信息，圈点软件则使我们对筛选内容一目了然，信息化的手段极大提高了我们在扫码和编码的效率，为效率学习起到了重要的技术支撑。同屏互动使课堂评价及时可视，光学点阵笔记录了学生思维的过程，思维导图让我们以空战的方式掌控全局，跟谁学软件的使用，避免了雾霾天学生在家无法有效学习的难题，学生可以通过网络听老师录制的视频或者跟老师同时在线学习。如何使思维可视化最大化，用立体真实的呈现学习过程是我们追寻的方向。AR技术具有增强现实的功能，可以最大化地激发学习者的兴趣，3D打印技术能够将思考者异想天开的点子变成具体的实物。若是两者能够结合，未来将会更加精彩。

在信息技术推动课堂变革方面，我校已经走过了很长一段道路。纳米黑板、同屏技术、电子班牌、学生平板、天喻智慧课堂、现代化书法教室、未来教室等先进设备的投入使用，信息化小组立足教学实际扎实开展信息化沙龙活动，信息化已然成为我校又一张亮丽的名片。信息化不仅转变了我校师生的学习观念、改变了我校的课堂生态，也在一定程度上推动教育发生着深刻、甚至颠覆性的变化。信息化手段的大量使用，极大提高了扫码和编码的效率，促使结论性教学方式逐步变为过程性的思维路径[[2]]。

四、重构课堂教学新方式——思维编码的未来

经过近几年的实践，信息技术在各学科、各学科教师中得到常态化、普遍化的应用。尤其是教育信息化2.0行动计划出台以后，信息技术推动教学方式变革的方向更加明确。学生是课改的最大获益者，孩子们的学习能力、知识建构、思维方式等得以充分提升。不断深入的课堂实践学生基本具备扫码(阅读文本提取关键信息)——编码(梳理、归纳、概括知识)——解码(延伸、迁移)的能力，学生的思维开始由被动思维走向主动思维，由零乱的思维走向思维的自然发生，思维品质和关键能力得到极大提高，逐步实现由浅层学习到深度学习的转变。信息技术在思维编码各个环节中的运用，极大地提升了老师们的信息技术素养。越来越多老师自觉投入思维编码的研究，扫码、找码、编码、解码四环节的探索实践、多工具的整合使用、共享资源平台的建立、学科思维导图的熟练掌握等做法形成了思维编码独特的魅力，教师的学科思维能力和自身的专业素养不断提升。“思维编码”教与学的方式在我校已经生根发芽，融入到教学的全过程，渗透到各个学科，形成了教学的新常态，学校成绩连年提升，赢得社会的广泛赞誉。“思维编码”入选北师大创新项目、获得了河南省教育信息化成果一等奖;我校先后被评为中国课改十大样本校、郑州市道德课堂三大样本校等荣誉，代表着我校信息技术推动学习方式变革在不断走向成熟。

我校将在现有基础上不断完善信息技术设备、积极探索适合教学的应用软件，把国家教育信息化发展方针和我校实际深度融合，用信息技术重构课堂底层操作系统，力争更好发挥信息技术推动课堂变革的力量，不断扩大思维编码的影响力，打造中原大地特色教育品牌!

[1]效率学习：对信息有目的的获取，经过筛选、加工、处理从中获取能力，并在生活和社会中灵活运用。

[2]教师备课的思路从强调结论性知识讲授到强调备课、授课过程的递进性、过程性。

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