（教育技术学专业论文）知识可视化方法的教学应用之研究.pdf

中文摘要 知识可视化方法的教学应用之研究 教育技术学专业硕士研究生段维清 指导教师罗会棣教授 摘要 人类已经进入一个知识爆炸的时代，信息技术的飞速发展使知识急剧增长的同时，也为 其自身的创造与传递带来困难。知识可视化是一种新兴的研究领域，它研究的是视觉表征在 促进至少两个人之间知识的创建和传递中的作用。目前，知识可视化方法系统地运用于教学 中的研究还很少。 知识可视化的教学应用研究需要从理论基础，软件工具和实践应用三个角度来进行。理 论基础方面，本文从认知心理学、生理学、知识管理等几个层面做了探讨，具体从双重编码 理论，图示理论、脑科学研究理论、知识的心理学表征以及它与教育技术的关系等几个方面 进行了详细阐述；软件工具方面，本文介绍了两种典型的知识可视化工具概念图和思维 导图，尽可能详尽地对它们做了介绍，包括它们的由来、在教学中的应用、制作工具以及它 们的制作步骤。此外，笔者结合实验中遇到的问题，参与了一个思维导图工具软件 m i n d v i s u a l i z e r 的修改和完善工作；实践应用方面，本文选择了西南大学附小三年级两个班级， 借助前面开发的软件，设计知识可视化的语文教学模式，并开展实验检验模式的有效性。 本研究采用提出假设再对假设验证的研究方法，通过平衡组实验对比的方法对理论假设 做了验证。 关键词：知识可视化概念图思维导图小学语文 a b s t r a c t a s t u d yo ft h ek n o w l e d g e v i s u a l i z a t i o n sa p p l i c a t i o n i ni n s t r u c t i o n i n s t r u c t i o n a lt e c h n o l o g yg r a d u a t es m d e i l td u a nw e i q i n g s u p e r v i s o r p r o f l u oh u i d i a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y , h u m a nb e i n ga l eb r o u g h tt ot h et i m eo f k n o w l e d g ee x p l o s i o n h o w 目i e r , t h ec r e a t i o na n dn n s f e ro fk n o w l e d g ea r es u f f e r e df r o mi t sr a p i d i n c r e a s e k n o w l e d g ev i s u a l i z a t i o ni san e wd i s c i p l i n et h a tr e s e a r c h e si n t ot h em o fv i s u a l r e p r e s e n t a t i o n st oi m p r o v et h ec r e a t i o na n dt r a n s f e ro fc o m p l e xk n o w l e d g eb e t w e e na tl e a s tt w o p e o p l e i th a sb e e nas i g n i f i c a n tr e s e a r c ha r e ao fk n o w l e d g es c i e n c e a tp r e s e n t ，t h es t u d yo ft h e k n o w l e d g ev i s u a l i z a t i o na n di t sa p p l i c a t i o ni ni n s t r u c t i o na r ev e r yl i t t l e r e s e a r c ho nk n o w l e d g ev i s u a l i z a t i o ns h o u l db ec a r r i e do nf r o mt h r e ep e r s p e c t i v e s ，i n c l u d i n g t h e r a t i o n a l e ，t h es o f t w a r e t o o l s a n d p r a c t i c a la p p l i c a t i o n f r o m t h e p e r s p e c t i v e s o f r a t i o n a l e ，e o g r a z e p s y c h o l o g y , p h y s i o l o g ya n dk n o w l e d g em a n a g e m e n ta r ed i s c u s s e di n t h ed i s s e r t a t i o n f r o mt h e p e r s p e c t i v e so f s o f t w a r et o o l s ，t h ed e v e l o p m e n to f c e r t a i nt o o l sf o rs p e c i f i cd o m a i n si sr e q u i r e d t w o t y p i c a lk i n d so fk n o w l e d g ev i s u a l i z a t i o nt o o l s ，c o n c e p tm a p sa n dm i n dm a p sa r ei n t r o d u c e da s p a r t i c u l a ra sp o s s i b l e ，i n c l u d i n gt h e i ro r i g i n ，a p p l i c a t i o ni ni n s t r u c t i o n , s o f r w a r et o o l s ，a n dt h e i r p r o t r a c ta p p r o a c h a n da u t h o rp a r t i c i p a t e di np r o g r a m m i n gf o rs u c has o f t w a r e ，m o s t l yf o ri t s m o d i f i c a t i o na n dt e s t f r o mt h e p e r s p e c t i v e so fp r a c t i c a la p p l i c a t i o n , w ea p p l yk n o w l e d g e v i s u a l i z a t i o ni n t oc h i n e s ei n s t r u c t i o n ，i no r d e rt oc h e c k o u ti t se f f e c t ，w em a k ea ne x p e r i m e n t b e t w e e nt w oc l a s s e si ne l e m e n t a r ys c h o o lb ea t t a c h e dt os o u t h w e s tu n i v e r s i t y t h ea r t i c l er e s e a r c h t h ee f f e c tt h a tk n o w l e d g ev i s u a l i z a t i o na p p l yi nc h i n e s ei n s t r u c t i o ni ne l e m e n t a r ys c h 0 0 1 t h e a r c ha d o p ts u c ham e t h o dt h a tp u tf o r w a r da na s s u m p t i o na n dc o n f i r mt h i s a s s u m p t i o n k e yw o r d s ：k n o w l e d g ev i s u a l i z a t i o n ； m i n dm a p s ； c o n c e p tm a p s ； c h i n e s ei n s t r u c t i o n ( t e a c h i n g ) ； 图目录 图1 左右脑分_ 图7 图2 论文研究方法1 l 图3 脑神经网络“ 图4 思维的发散性示例1 4 图5 符号一网络模型“1 5 图6 层次语义网络模型“1 6 图7 激活一扩散模型“1 7 图8 知识的心理表征与知识可视化的关系图“1 8 图9 知识图、隐性知识、显性知识之间的关系弛 图l o 知识可视化与教育资源的关系图2 0 图1 1 概念图在教学中的应h j 举例3 8 2 2 图1 2 概念图在教学中的应用举例3 9 2 3 图1 3 概念图生成软件i n s p i r a t i o n 的界面4 0 2 4 图1 4 植物的睡眠概念图 图i 5 家乡的红橘概念图之一2 6 图1 6 家乡的红橘概念幽之二2 7 图1 7 家乡的红橘概念图之三2 7 图1 8m i n d v i s a a l i z 日手绘图工具栏2 8 图1 9m i n d v i s u a l i z e r 手绘图界面 图2 0 主题框移动前后的效果比较一2 9 图2 1 思维导图技法3 0 图2 2 自我介绍思维导图一3 1 图2 3 公司组织思维导图3 1 图2 4 调查问卷的内容。3 4 图2 5 闯卷调查结果之一3 4 图2 6 问卷调查结果之二3 4 图2 7 问卷调查结果之三3 5 图2 8 问卷调查结果之四3 5 图2 9 问卷调查结果之五3 6 图3 0 情境识字示例3 8 图3 lx - s 平面特征分析4 3 图3 2 实验班、对照班各项得分率比较“ 表目录 表l 数据可视化、信息可视化与知识可视化的比较。3 表2 实验前两个班级的成绩数据表3 3 表3izi 值与两样本差异性的关系3 3 表4 实验后两班学生学习成绩的平均分和标准差4 2 表5 实验班和对照组学生在测验中的各项得分情况4 3 1 1 1 独创性声明 学位论文题目：塑堡旦塑垡查鎏塑塾堂堕旦宝鲤墨 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 ， 学位论文作者：铅研每谁签字日期：沙。7 年，月ro 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：铅 靠叶子 蜊觉l i 器准璃+ 鹳j 图1 4 植物的睡眠概念图 3 2 思维导图 3 2 1 思维导图的优势 思维导图的创始人托尼巴赞认为，思维导图是放射性思维的表达，因此也 是人类思维的自然功能。思维导图有四个基本特征：注意的焦点清晰地集中在 图中央。主题的主干作为分支从中央图像向四周发射。分支由一个关键图像 或者写在相关线条上的关键词构成，比较不重要的话也可以以分支的形式表现出 来。各个分支形成一个连接的节点结构。另外思维导图还可以用色彩、图像、 代码和多维度来加以修饰，增强效果，以便使得其更有趣味性，反过来也会增强 创造性、记忆力，特别是有利于信息的调用。3 5 思维导图已经被越来越多的人掌握 和使用。哈佛大学、剑桥大学、伦敦经济学院等知名学府正在使用和教授“思维 导图”。在新加坡，“思维导图”已经成功地引入中小学教育，幼儿思维导图 更是成为年轻父母们必读的图书。泰晤士报是这样评价的：“巴赞对大脑的贡 献可以和斯蒂芬霍金对宇宙的贡献相比”。 3 2 2 制作思维导图 两南大学硕十学伊论文 思维导图的软件也有很多，其功能都大同小异，在国内比较有影响的就是 m i n d m a m g e r 、m i m m 印p e r 。m i m m a m g e r 是m i n u e t 公司开发的专业思维导图软 件，其可视化的绘图软件有着直观、友好的用户界面和丰富的功能，这将帮助人 们有序地组织思维、资源和项目进程。m i n d m a n a g e r 也是一个易于使用的项目管 理软件，能很好提高项目组的工作效率和小组成员之间的协作性。它作为一个组 织资源和管理项目的方法，可从脑图的核心分枝派生出各种关联的想法和信息。 以第一单元第8 课家乡的红橘为例，借助于m i n d m a n a g e r 软件，介绍本 节课思维导图的制作步骤： ( 1 ) 将中心主题置于中央位置，整个思维导图将围绕这这个中心主题展开。 进入思维导图软件界面，在中心主题( c e n 仃a lt o p i c ) 框里输入“家乡的红橘”，然 后按回车键确定，再按回车键，就会出现围绕“家乡的红橘”而展开的主要概念 ( m a i nt o p i c ) ，根据课文内容分别输入“春天、夏天、秋天、冬天”，将每一个主 题都设置为不同的颜色，并调整至适当的位置。为了方便，我们叫它们为二级主 题。 图1 5 家乡的红橘概念图之一 ( 2 ) 围绕主要概念进行思考，画出与此相关的各个分支。选中“春天”方框， 菜单栏里选择i n s e w s u b t o p i e ，插入围绕主题“春天”展开的三级主题，按回车键 可以添加其它三级主题，依次类推，添加的主题可以是文字，也可以是图片，如 图。在做完一个主题以后，可以按主题旁边的“一”号收缩，以致于画面不要太庞 大，查看和修改的时候可以再按“+ ”号打开，直到把所有主题都做完。 第3 章两种典犁的知识可视化t 冗 图1 6 家乡的红橘概念图之二 图1 7 家乡的红橘概念图之三 ( 3 ) 修饰主题。整理各个分支内容，用连线、颜色、图形等表示，不同的主 题填充以不同的颜色。可以添加一点活泼的语言、符号、表情来吸引学生的注意， 需要强调的部分用红色标注。还可以对主题注释和做超级链接，由于实验中没有 用到，所以在此不做详细介绍。 为了让绘制出的思维导图更能够反映大脑的工作过程，提高思维导图的应用 水平，最终形成自己特色风格的思维导图和思考方式，在绘制过程中应注意： 突出重点。为了改善记忆和提高创造力，在思维导图中必须强调重点。突出重点 的方式很多，首先就是要尽量多的使用图像，不仅中心主题中用图像，在整个思 维导图中都要尽量多的采用图像，因为图像能够自动的吸引眼睛和大脑的注意力， 可以触发无数的联想，并且是帮助记忆的一个极有效的方法，图像还能够使人感 到愉悦。除了图像之外，还可以更多的使用颜色、或者通过层次的变化以及间隔 两南大学硕十学何论文 的设置、线条的粗细等方式，突出思维导图中的重点。发挥联想。联想也是改 善记忆和提高创造力的一个重要因素，它是大脑使用的另一个整合工具，是记忆 和理解的关键。强调重点的各种方式有利于产生联想，同样，用于联想的方法也 能用于强调重点。箭头能够自动引导眼睛，所以可以将思维导图的一部分与另一 部分用箭头连接起来，给你的思想一种空间指导，思维导图通过联想浑然一体。 此外，使用色彩和代码对勾、圆圈、三角、下划线等，同样也可以拓展联想。 清晰明白。清晰明白的思维导图能够给人以美感，增强感知力。为了达到清晰 明白，分支上最好使用关键词，书写要尽量工整；线条的粗细要有区别，特别是 与中心主题相连的线条要粗；图形要清楚，能够表达相应的含义；横放纸张能够 让图有更大空间，很多种方式都可以让思维导图更清晰明白。 3 。2 3m i n d v i s u a i - z e r 思维导图的工具已经有很多，目前开发者仍然在根据自己的需求开发出更多 的软件。北京师范大学知识科学与工程研究所知识可视化研究小组于2 0 0 4 年推出 了“易思思维助手”思维导图工具。笔者现介绍的这种思维导图制作软件名叫 “m i n d v i s u a l i z e r ”，它较其他同类软件优越的地方是它与本研究很贴近，因为在开 发过程中，笔者就在实验中遇到的问题与开发者进行了多次交流，并在其完成以 后投入实验中。同一般思维导图软件相比较，它具有以下优点： ( 1 ) 手工绘图的功能。在互联网日益发达的今天，人们学习所需要的大部分 信息都能通过网络或其他渠道获得，但在实际教学过程当中，仍然有很多资源不 能获得，或不能完全符合教学的需要，那就需要教师自己设计。m i n d v i s u a l i z e r 的 手工绘图功能就是为这个教学需要而设计的。如图1 8 。 图1 8m i n d v i s u a ii z e r 手绘图工具栏 在工具栏的“剪辑库”处点击下拉箭头，选择“手绘图”，双击以后打开画图 工具，进入手工绘图画面。 第3 章两种典型的知识可视化r i 具 图1 9 _ i n d v ；s u a ii z e r 手绘图界面 ( 2 ) 主题框可以移动。一般的思维导图软件，主题框都是按固定的格式摆放， 不能随意移动，这给教师教学带来诸多不便，对主题的内容( 图片的大小，文字 的多少) 有限制，如果填充内容过多，画面就会延伸的很大，有时候还会超出界 面，这给教师在讲解的时候很不方便。鉴于此，m i n d v i s u a l i z e r 在设计的时候弥补 了这一不足。它的主题框可以随意移动，教师在制作课件的时候可以根据自己的 需要，把主题框移动到自己希望的位置。每个主题框都可以单独移动，当某一主 题框移动覆盖了另外的主题框的时候，操作无效，这样就避免误操作。这样既有 效合理地利用空间，又使得界面看起来美观大方。 图2 0 主题框移动前后的效果比较 ( 3 ) 安装包小，运行快。一般思维导图软件都占内存比较大，而m i n d v i s u a l i z e r 程序本身只有不到6 m 的大小，运行不需要n e t j a v a 运行库，运行速度快，旧电 两南大学硕十学何论文 脑也可以使用，这给教师的使用带来很大方便。 ( 4 ) 每个主题支持多个超连接。 ( 5 ) 支持e x c e l 等0 l e 对象的浮动主题注释。 3 3 概念图和思维导图的区别 “概念图”和“思维导图”是两个不同的概念，有很多相似，也有区别之处。 3 6 对于一线教师来说，在使用它们的时候，采用哪种名称并不重要，因此不需要对 二者加以区分。但认清二者的不同，有助于在教学中更有效地运用它们。 ( 1 ) 对知识的表现能力不同。 从知识表示能力来看，概念图能够制造一个清晰的知识网络，便于学习者对 整个知识架构的掌握，有利于直觉思维的形成，促进知识的迁移。可以通过概念 图直观快速地把握一个概念体系。思维导图呈现的是一个思维过程，学习者能够 借助思维导图提高发散思维能力，可以通过思维导图理清思维的脉络，并可供他 人和自己回顾整个思维过程。3 7 ( 2 ) 表现形式的不同。 根据n o v a k 的定义，概念图表示的命题网络，包含节点以及节点之间的关系， 因此概念图在表现形式上是网状结构的。一般来讲，概念图要求将最具有包容力 的概念置于图的顶端，具体的实例置于图的底端，因此概念图有明显的层级关系。 思维导图有四个基本特征3 8 ：注意的焦点清晰地集中在图中央。主题的主干作 为分支从中央图像向四周发射。分支由一个关键图像或者写在相关线条上的关 键词构成，比较不重要的话也可以以分支的形式表现出来。各个分支形成一个 连接的节点结构。因此思维导图在表现形式上是树状结构的。 ( 3 ) 应用场合不同。概念图主要用于对概念体系的整理，在概念比较多的时 候用处较大，如理科教学。而思维导图主要用于对思维发散和思路的整理，在创 造性活动中运用较多，如文章写作。” 3 4 概念图和思维导图 的应用举例 目前，概念图和思维导 图已经很广泛地应用在不同 领域，图2 1 、图2 2 、图2 3 是几个例子。 图片来源：汉博嗣一齐伟教育网忠 弃体 a w s i 憎 拍c o r n 图2 1 思维导图技法 第3 章两种典删的知识可视化具 2 图片来源柄息谷一思维导幽廊用 3 图片来源栖息谷一思维导幽应用 图2 2 自我介绍思维导图2 图2 3 公司组织思维导图3 3 l 阳南大学硕十学何论文 第4 章知识可视化方法在小学语文教学中应用的实验 培育民族创新精神，培养创新性人才，教育责无旁贷，语文教育责无旁贷。 优秀的教育软件和教学方法都对学生的学习生活和成长起着不可低估的影响，语 文知识的学习既依赖于主体自身的语文修养，也离不开学习信息的完备和充分。 学习信息的丰富性和优秀的知识组织，能充分调动学生学习语文的积极性，促进 学生主动地学习，能优化学生语文知识的意义建构，显著地提高语文教学效率。 知识可视化方法在教学中应用还比较少，为了验证之前提出的假设，即“知 识可视化方法可以提高小学语文教学课堂质量”，本研究做了如下实验。 4 1 实验设计 ( 1 ) 自变量、因变量和控制变量。 组别自变量因变量 控制变量 l 实验班教学中用知识町视化技术优化教学设计学习成绩教学时间相同 l 对照班常规教学教学起点，教学内容相同 ( 2 ) 实验采用平衡组实验研究。 自变量是以知识可视化为指导思想，以情景识字、看图说话和想象阅读等为 教学内容的教学活动，因变量是的字词、阅读、习作与综合成绩的训练结果。具 体的模式如下： i 1 , g i 前测实验过程后测 实验班问卷、样奉枪验、教学中，用知识町视化技术优化教学设计学习成绩、典型题 i 对照班教师访谈 常规教学 目得分情况 ( 3 ) 实验数据进行s p s s 分析。 实验数据采用s p s s 处理，采用样本z 检验对实验班和对照班的前测和后测进 行显著性检验。 4 1 1 被试选择 本研究的被试来自西南大学附属小学( 重点小学) 三年级两个班级。根据2 0 0 6 年7 月期末语文考试成绩，结合随堂听课以及和代课老师的访谈，在6 个班级中 选择了两个条件大致相等的班级作为被试，一个实验班( 5 7 人) ，一个对照班( 5 8 人) 。为了确保两个班的学生总体水平无差异，实验前对两个班的样本差异性进行 检验，由于两个班的样本数n 都大于3 0 ，根据z 检验公式： 第4 章知识可视化方法在小学语文教学中应刚的实验 其中，一x l 、_ 2 是样本l 和样本2 的平均数，在这里指两个班的平均成绩；s l 、s 2 是样本1 和样本2 的标准差，n l 、n 2 是样本l 和样本2 的容量。 实验前，两个班的成绩数据统计如下： 表2 实验前两个班级的成绩数据表 班级 样本数( n )样本平均数( x ) 样本标准差( s ) 实验班n i = 5 7 x - - 9 3 0 5s f 8 3 8 3 2 对比班i t l z = 5 8耻9 2 3 4= 7 4 4 5 0 经z 检验公式计算，实验前两个班级的成绩平均数之间差值lz | - o 4 8 4 3 ，由 表2 ：l z l 值与两样本差异性的关系，比较i z l 值与规定的理论z 值以后得出，两样本 平均数( 班级总体水平) 的差异性不显著。z 值大小与两样本差异性的关系如下： 表3 i zl 值与两样本差异性的关系 z 差异显著程度 zl 2 5 8 差异非常硅著 zi 1 9 6差异娃著 zi 1 9 6差异不显著 4 1 2 实验材料 教学材料：实验教材用得是西南师范大学出版社义务教育课程标准实验教科 书语文三年级上册，实验以该书内容为依据，结合识字、看图说话、写话等 手段，在教学中渗透知识可视化的思想，并使之迁移到学生的练习及言语活动中。 实验班的教学以教材为本，采用知识可视化的教学思想和方法，对照班采用常规 教学。 调查材料：实验调查问卷、语文期术试卷。 实验之前，笔者对两个班的学生进行了问卷调查。问卷发放1 1 5 份，回收1 1 5 份，9 份无效。由于采取的是现场调查的方法，小学生做得都很认真，所以采集的 数据可靠真实。问卷的内容包括四方面：学生对视觉信息的敏感意识；学生对概 念图、思维导图的了解、掌握情况：学生对知识可视化在教学中应用的态度。 3 3 两南大学硕十学位论文 觉信息敏感意识 对概念图，思维导图的了解情况 对慨念图思维寻图的掌握情况 对知识可视化在教学中使用的态度 图2 4 调查问卷的内容 调查结果显示，学生对视觉信息有一定的敏感意识，从他们对自己喜欢的课外 书类型的调查结果看来，有一半多的人喜欢图象多的课外读本，其中喜欢图文并 茂的人数占到4 2 ，如图2 5 ；当被问到自己周围每天有没有新鲜的事物时，回答 “很多”的人和回答“偶尔有”的人占到被试人数的8 8 ，其中回答“偶尔有” 的人有6 4 ，如图2 6 。这说明只要事物本身足够新鲜，就能够激发学生的兴趣和 注意力，而观察事物靠眼睛，所以在教学中要想吸引学生的注意，可以在知识的 视觉表征方面多下功夫。 图2 5 问卷调查结果之一 图2 6 问卷调查结果之二 另外，有6 3 的学生认为自己观察事物是比较全面的，然而调查结果却显示喜 第4 章知识可视化方法在小学语文教2 产中麻l i i 的实验 欢书面作文的人比喜欢看图作文的人多了6 ，导致这种现象的原因可能是学生在 过去的学习中缺乏这方面能力的培养。值得一提的是，在学生的答案中出现了可 视电话、互联网等词汇，说明信息技术的发展，使得“可视化”越来越潜移默化 影响着人们的思维方式。 图2 7 问卷调查结果之三 图2 8 问卷调查结果之四 学生对概念图和思维导图的了解还很少，尤其是思维导图。从调查结果看来， 知道的人仅仅占总人数的6 ，至于它们对促进记忆、复习等方面作用就更谈不上 了，但是问卷结果从侧面反映出概念图和思维导图对他们的影响，比如6 9 的人 会做读书笔记；7 0 的人可以画出课文重点；9 3 的人认为看课文重点对复习很有 帮助，其中认为“非常帮助的”人占到6 0 。这些数据表明，学生虽然对概念图 和思维导图是什么并不了解，但他们在实际的学习当中却在使用这些方法，从学 生制作的概念图来看，超过一半( 5 1 ) 的人掌握得很好。 问卷还调查了学生对的以及他们对老师使用多媒体上课的态度，6 2 的人选择 了“很喜欢”，只有学生对知识可视化的思想和方法持积极和接受的态度，实验的 进行才脱离被动的状态，从而有可能取得预期的实验效果。 两南大学硕士学位论文 图2 9 问卷调查结果之五 实验前，笔者和西南大学附小三年级语文教研组的几位语文教师进行了交流， 他们结合自己的教学经验发表了各自对知识可视化的理解和它在教学中的运用情 况。 在谈到“知识可视化”这个概念的时候，他们都表示说没有听过，但说到“概 念图”和“思维导图”，他们就不那么陌生了。对他们在教学中所采用的教学方法 这个问题，每个老师都有自己各自的见解： 实验班语文教师曹璇认为：“我还是采用传统的讲授为主，像小组合作学习， 也试过，但效果不好，因为小学生年龄太小，自控力不行，而管得不好，课堂会 一团糟。再加上有教学进度的安排和考试的要求，没有那么多时间做尝试。如果 教学需要，也会做一些课件，不过主要用来辅助字词的复习记忆，课堂内容主要 靠我语言讲解。课后总结的时候，我是把课文重点以板书的形式写出来，不过只 是把他们罗列在一起，对它们之间的联系没有太在意，更没有把它作为一种主要 的教学手段。” 一位老师认为：“语文学习最重要的就是阅读，阅读不仅能够促进记忆，还可 以培养一个人良好的学习习惯；背得多了就形成语感，一旦学生记住了，就很不 容易再遗忘。” 其他几位老师也一致认为：“那种在黑板上画结构图的方法都会在教学中用 到，只是不知道那就是概念图，在教学过程中先讲什么，再讲什么，都有计划。 有的课文要分两个课时来上，第二课时往往要花一定的时间和上一课时的内容进 行联系。对一些要求背诵的课文主要通过死记硬背。” 通过对教师教学情况的了解，可以看出虽然教师对“知识可视化”和它的两 种主要表现形式“概念图”和“思维导图”的概念并不是很了解，但这种思想都 在自己的教学中用到。 语文期末考试试卷是重庆市北碚区统一的，试卷内容包括拼音、字词、课文 内容填空、阅读和习作。在实验结束之后，对两个班这一阶段的学习结果进行检 第4 章知识可视化方法在小学语文敦学中府川的实验 测。为了进一步说明实验结果，本文对两个班的学生在典型题目上的得分情况做 了比较分析。 4 2 实验程序 本实验从2 0 0 6 年9 月1 1 日开始，于2 0 0 6 年1 2 月底结束，为时一个学期。 前测 前测包括：对两个班级上学期语文成绩平均数进行差异性检测；对两个班进 行进行问卷调查( 调查内容和结果如上) 。 实验 实验采取实验班和对照班对比的方法，实验班在教学设计上采取知识可视化 的教学方法，对照班按常规教学，其他方面的条件实验班与对照班保持一致。 后测 对实验班和对照班进行期末测试，测试内容包括语文综合知识、对课文内容 理解、阅读和习作等方面，检验实验效果。 4 3 实验操作 实验的具体操作过程分为三个阶段。 第一阶段：实验前教师访谈。本实验的重点是检验知识可视化方法在小学语 文教学中的应用效果，因此，实验自薛和实验过程中要与实验班老师进行交谈，让 其了解本实验的基本思想。 第二阶段：编制实验材料，安装软件。实验材料包括语文课程的课件、 调查问卷。另外，要在实验前检查教学条件，安装实验所用到的软件。在实验之 前在实验班教师机安装上需要用到得思维导图软件m i n d v i s u a l i z e r 。 第三阶段：教学实验。实验班采用知识可视化方法的教学模式，在实验之前， 先对任课教师进行初步的培i j l l ，使其掌握知识可视化的教学思想和方法，并能尽 快运用这种教学模式。同时坚持随堂听课，指导和帮助教师掌握实验的具体操作， 并对可能出现的问题进行交流，讨论解决的办法。此外，加强和引导学生对课文 重点的标记( 划课文重点) ，这对在教学中顺利展开这种教学方法起到促进作用。 鉴于教学内容特点和学习者本身的特征，在教学设计时，着重从以下几个方 面进行设计。 情境识字：为字词创设特定的情景，引导学生想象字词的含义，比如在家 乡的红橘在描写初秋的橘子时，用了“又酸又涩”，其中“涩”是个生字，在帮 助小学生学习这个字的时候，在导图中特意用了一个痛苦的表情；在帮助小学生 理解花儿“竞相开放、争奇斗艳”的时候，用图片做了情境铺垫等等。课堂的气 两南大学硕+ 学位论文 氛很活跃，再加上老师形象的解释，学生对字的写法和意思都理解得比较透彻。 图3 0 情境识字示例 看图说话：课件里用到的图片和结构图都比较多，老师有时会在上课之前先 呈现可能用到的图片和结构图，让学生仔细观察，然后按照自己的思维联想，看 图说话，这样有助于学生理解新课的内容，同时锻炼了学生的观察力、想象力和 表达能力。比如在上乐山大佛一课之前，教师先把让学生仔细观察大佛的图 片，从不同角度呈现图片，让学生发挥自己的想象，然后提问，最后学生带着这 些问题进入新课的学习。在三袋麦子一课，教师呈现结构图让学生分角色复 述课文。这样，对呈现的图片比较熟悉的同学就很活跃，带动其他学生发占，促 进了学生之间的交流和课堂气氛的活跃。 想象阅读：当找不到合适的图片资源，或图片资源不能很好地表达文章内容， 第4 章知识可视化方法在小学语文教学中麻用的实验 而教师又无法绘制这样的图片的时候，就需要想象阅读了，教师引导学生诵读文 字材料，对文字进行加工、修饰，使它们变得有感情，给学生一片想象的天空。 学生在自己的头脑里自动形成一幅幅生动的画面。这实际上也是让语占和画面相 通。在学习课文西藏高原时用到这样的方法，其中有一段是这样的“高原上 的天空经常是透蓝透蓝的，那光洁的蓝天像琢磨得十分光滑的蓝宝石，又像织得 异常精致的蓝缎子。看上去，它好像离你很远，怎么也不能接近，又好像离你很 近，只要一举手就可以摸到。”在重庆，几乎没有看到透蓝透蓝的天空的时候，这 么美丽的文字就需要老师引导学生去揣摩。实验结果表明这样取得很好的教学效 果，在测试对课文内容的理解的时候，有一道题目是让学生说说本书中自己最喜 欢的课文和喜欢的原因。实验班的答案丰富多彩，有一位同学写道：“我最喜欢的 课文是西藏高原，因为读得时候感觉到那个地方很美，就像到了天堂一样。” 写作训练：在小学语文教学中，写作教学一直是个很重要的环节。知识可视 化方法在保持传统写作教学的基础上，使学生的写作技能和写作思维向多元化方 向发展。知识可视化的目的是训练学生在写作文的时候先写“概要”，即用最简单 的方式把要写的东西描绘出来，可以用文字，也可以用图片或符号等手段，它将 作文的“构思过程”以一种外显的方式展示出来。这样不仅扩充了作文的内容， 锻炼了学生的想象力，还省去很多时间。在写作训练的过程中，用概念图和思维 导图相结合的方法，在介绍一个概念的时候，分别做它的概念图和思维导图。以 “起床”这个概念为例，教师不仅要按时间顺序引导学生联想，即“起床一洗脸 一刷牙一背书一吃饭一和爸爸妈妈说再见一去上学”；同时还要引导学生以“起床” 为中心展开联想，即“起床一被子一枕头一衣服一书包”。每一个概念都可以展开 这样的联想。在描写事物的时候，用知识可视化的方法告诉学生要从哪几个部分 入手，如何对每一部分下手。 现以第六单元的三袋麦子为例，称述知识可视化方法在教学设计过程中 的具体应用： 1 、阅读课文，找出课文重点。 按照在课文出现的先后顺序，把文中出现的人物找出来。本文出现的人物有 土地爷爷、小猪、小牛和小猴。 2 、找人物之间的联系( 关系) ，呈现导图框架。 根据课文第一自然段，人物之间的联系是，土地爷爷分别给了小猪、小牛和 小猴一袋麦子。 3 、恨据每个人物的特征( 关键词的属性) ，逐次展开导图。 第二、三、四自然段是课文的一个重点内容，描写三只动物在拿到麦子后各 自的表情、反应和实际行动。第六、七、八自然段是课文的另一个重点内容，描 阳南大学硕十学何论文 写三只动物在实际行动之后各自的心得和收获。在展开导图过程中，教师要给予 不同程度的讲解、引导和延伸。比如“根据三只小动物看到麦子后的反应，找出 文中描写麦子的词语和句子”，“麦囤的囤字为什么是这样写? ”等等。 4 、看导图，分角色复述课文。 三袋麦子的思维导图的呈现流程及内容如下： 第4 章知识可视化方法在小学语文教学中应用的实验 4 l 两南大学硕七学位论文 其中，情境识字有时需要教师呈现相关图片，有时也需要教师使用“识字课 件”和板书的配合。像“嘴唇”的“唇”字，教师通过在黑板上给学生描绘它的 象形字，帮助学生理解和记忆。看图说话在本节课表现为“看导图，分角色复述 课文”，这样在促进学生对课文内容理解的同时，锻炼了学生的口头表达能力和与 他人合作的能力。想象阅读表现在学生对课文内容的扩展和延伸。 除此之外，思维导图具有形象的结构化表示和丰富的颜色搭配，这对于吸引 学生注意力，促进知识的学习是很有帮助的。 第四阶段：实验结束后得出结果，并对结果进行讨论。 第五阶段：综合前几阶段的测验结果，得出结论并提出建议。 4 4 遇到的问题 实验从开始到结束，经历了从不熟练到熟练的阶段，期间也出现过几个问题， 这里拿出来做一下说明，以便它们能在教学中得到更好的应用。 首先，课文的体裁。虽然概念图和思维导图都是知识可视化的基本方法，但 它们在教学中的运用各不相同。概念图方法更适合在讲授类似于“事物的组成” 这样的说明文中使用，而思维导图更适合讲授“事情的经过”类型的记叙文。 其次，媒体要互补使用。没有任何一种媒体是万能的，概念图和思维导图的 使用同样如此。假如一些课文只需要呈现一些简化图，在黑板上做图就显得简单 得体。比如在讲授威尔逊出游这一课，虽然是记叙类的课文，但是由于它不 涉及到什么图片，所以不一定非要用m i n d m a n a g e r 软件制作思维导图。 第三，教师的操作水平。由于实验班老师也是第一次运用思维导图这种教学 工具，边学习边使用，刚开始使用不熟练，在一些导图的展开和收缩时，经常会 因为不小心点错而打断课堂，直到她熟练后才渐渐好起来。 4 5 实验结果 实验结束以后，用北碚区统一使用的试卷对实验班和对照班学生进行测试。 4 5 1 平均成绩z 检验 经数据统计，实验班和对照班学生学习成绩的平均分和标准差如表4 所示。 表4 实验后两班学生学习成绩的平均分和标准差 班级 样奉，p 均数( x )样本标准差( s )1 2 l 检验值 实验班x 1 = 9 1 5 5s f 7 6 5 3 2l z | ：0 6 4 8 2 1 9 6 对比班x 2 = 9 0 2 2s 。= 7 9 7 7 6 4 2 从表4 可以看出，两班在总体水平上并无差异。 第4 章知识可视化方法在小学语文教学中应用的实验 4 5 2x - s 平面特征分析 为了综合地、直观地考察两个班的整体特征，下面用x s 平面分析模型对其 成绩进行分析。模型中的横坐标表示平均分( x ) 的大小，纵坐标表示标准差( s ) 的大小。坐标原点以( x = 6 0 ，s = 1 0 ) 作为参考标准。用平均分x 、标准差s 两个参 数，可以确定样本落在哪一个象限，从而说明样本具有的特征。由表4 可知，实 验班的两参数为( 墨= 9 1 5 5 ，s = 7 6 5 3 2 ) ，对照班的两参数为( x 2 = 9 0 2 2 ，s = 7 9 7 7 6 ) ， 它们在坐标系中的位置如图所示。从图3 1 中可以看出，实验班和对照班的整体成 绩都处于第四象限，但实验班学习成绩的总体分布比对照班更理想，更接近最佳 状态 2 0 不稚定状态 1 8 不稳定状态 i ，d - 平均水平低，且 h 平均水平高，但 较分歌存在高分生较分敌，存在低分生 1 2 li o2 83 d4 0船 1 。7 0 们壹姗一 8 一 盖耜孝羹辈 e ，平均水平高 zt且相对l 鼍 最差状态 2 最佳状态 0 x 代衰对照斑 r 代寰实验班 图3 1 - - s 平面特征分析 4 5 3 各项得分比较 实验班和对照班学生在测验中的各项得分情况如表5 所示。 表5 实验班和对照组学生在测验中的各项得分情况 班级学习水平测试内容试题分值各项平均数得分率 识记拼音、字诃练习 3 02 7 30 9 2 实验班 理解，应用课文内容填空3 02 5 80 8 6 分析 魄l 读短文2 52 0 ，lo 8 0 综合习作 1 51 l0 7 3 识记拼音、字词练习3 02 7 8o 。9 3 理解、应用课文内容填空 3 02 5 20 8 4 对照班 分析阅读短文2 51 8 30 7 3 综合 习作1 57 90 5 3 实验班、对照班各项得分率比较如图3 2 所示。 两南大学硕+ 学侍论文 图3 2 实验班、对照班各项得分翠比较 从图3 2 可以看出，实验班学生在识记水平上与对照班并无太大差异，但在应 用、分析和综合能力水平上，两个班级的差异逐渐增大，实验班优于对照班。 4 6 实验结果分析 4 6 1 对字词学习成绩没有影响 由表可以看出，实验班和对照班在字词的学习上并无差异的，这样的原因有 两个，其一，试验的侧重是对课文内容的理解，包括课文重点的掌握、在情境中 陶冶自己的情操，领悟其美感。如果对每个字词都以“情境识字”的方式来教授， 既没有时间，也不好实施。其二，由于实验的时间比较短，只有一个学期，这也 是两班成绩在总体水平上并没有表现出太大差异的原因。 4 6 2 知识可视化可以提高学生的阅读能力 “阅读”是小学基础教育( 读写算) 的中心，印刷时代的阅读对象是文本， 阅读方式是按照已经排列好的线性结构( 如从上到下、从左到右、从这一页到下一 页) 进行阅读。在信息时代，这种低效的阅读方式显然不能满足“知识爆炸”的时 代