知识可视化工具

1、 2 知识可视化工具及其教学应用知识可视化工具及其教学应用 夏洪文 教授/博士后 977157534 3 信息可视化信息可视化 与知识可视化与知识可视化 信息可视化信息可视化信息可视化信息可视化 知识可视化知识可视化 两者比较两者比较 基于知识可视化基于知识可视化 的隐性知识转换的隐性知识转换 信息可视信息可视 化的价值化的价值 概概 念念 图图 知识可视化知识可视化 工具及其教工具及其教 育应用育应用 知识可视化知识可视化 的实现步骤的实现步骤 明确目标明确目标 选择形式选择形式 绘制图形绘制图形 评价图形评价图形 确定主题确定主题 主要内容主要内容 概概 念念 组组 成成 设设 计计 制制

2、 作作 教教 育育 应应 用用 思维导图思维导图 促进全脑思维促进全脑思维 内容提要 构思框架构思框架 明确目标明确目标 构思框架构思框架 选择形式选择形式 明确目标明确目标 构思框架构思框架 绘制图形绘制图形 选择形式选择形式 明确目标明确目标 构思框架构思框架 评价图形评价图形 绘制图形绘制图形 选择形式选择形式 明确目标明确目标 构思框架构思框架 4 一、信息可视化与知识可视化 p信息可视化（Information visualization）是 一个跨学科领域，旨在研究大规模非数值型 信息资源的视觉呈现，如软件系统之中众多 的文件或者一行行的程序代码，以及利用图 形图像方面的技术与方法

3、，帮助人们理解和 分析数据。 p信息可视化囊括了数据可视化、信息图形、 知识可视化、科学可视化以及视觉设计方面 的所有发展与进步。 5 一、信息可视化与知识可视化 p知识可视化指可以用来构建、传达和表示复 杂知识的图形图像手段，除了传达事实信息 之外，知识可视化的目标还在于传输人类的 知识，并帮助他人正确地重构、记忆和应用 知识。 p知识可视化有助于知识的传播，在信息技术 条件下，知识可视化有了新的突破：制作工 具越来越多，制作方法更为简易，表现形式 更为多样。 6 一、信息可视化与知识可视化 p知识可视化在教育中也逐步应用起来，并且 范围更加广泛，效果也更受期待。 如：知识可视化作为学习工具

4、，改变认知 方式，促进有意义学习。 知识可视化作为教育理念，促进教师进行 反思，辅助教学设计。 7 一、信息可视化与知识可视化 信息可视化与知识可视化的比较 8 一、信息可视化与知识可视化 基于知识可视化的隐性知识转换 p基于知识可视化的隐性知识转换包括以下3个步骤： (1)将隐性知识以可视化的形式表示出来； (2)对其创造性、详实性、可行性进行评价； (3)根据评价结果形成结构化的显性知识。 9 二、知识可视化的实现步骤 p知识可视化的实现一般通过以下步骤来实现 (1)确定主题，学习者首先应确定所要表达的知 识焦点，主题中心，并找出与之相关的概念。 (2)明确目标，学习目标决定了学习行为与过

5、程， 也决定了知识可视化的形式。 明确 目标 构思 框架 选择 形式 绘制 图形 评价 图形 确定 主题 10 二、知识可视化的实现步骤 p知识可视化的实现一般通过以下步骤来实现 (3)构思框架，相关概念与主题的相互关系构成了 知识的主体，在这阶段，学习者要构思主题与 相关概念的摆放位置，设计将要实现的可视化 整体框架。 (4)选择形式根据构思的结果在诸多的知识可视化 形式中选择一种最能帮助达到学习目的方式。 明确 目标 构思 框架 选择 形式 绘制 图形 评价 图形 确定 主题 11 二、知识可视化的实现步骤 p知识可视化的实现一般通过以下步骤来实现 (5)绘制图形，绘制图形涉及到技术工具的

6、选择和 绘图技巧，后文有专门的介绍。 (6)评价图形，一件可视化作品完成之后，离不开 评价，检查主题是否突出、结构是否完整、能 否达到学习目标等等，评价中发现问题要及时 对作品进行修订。 明确 目标 构思 框架 选择 形式 绘制 图形 评价 图形 确定 主题 12 知识可视化将认知对象同时以图、文形式表达，可以知识可视化将认知对象同时以图、文形式表达，可以 有效促进全脑思维，提升思维效率和品质。有效促进全脑思维，提升思维效率和品质。 三、知识可视化的价值促进三、知识可视化的价值促进“全脑思维全脑思维” 13 四、知识可视化工具及其教育应用 p常用的知识可视化工具有概念图、思维导图、 认知地图、

7、语义网络、思维地图。按照其各 自特点，在教育中应用亦有所差异。 如概念图（concept map）是一种用节点 代表概念，连线表示概念间关系的图示法。 学习就是建立一个概念网络，不断地向网络 增添新内容。为了使学习有意义，学习者个 体必须把新知识和学过的概念联系起来。 14 （一）概念图 15 1 2 概念图在教育中的应用 3 概念图的概念及组成 概念图的制作 关于概念图 16 关于关于 “ “概念图概念图”的概念图的概念图 17 l通过通过网状结构网状结构来呈现建立概念和概念来呈现建立概念和概念 之间的关系之间的关系 l主要用于主要用于对知识的理解对知识的理解，提高学习质，提高学习质 量量

8、1、概念图的概念 18 概念图的组成 19 Inspiration概念图工具 20 Inspiration （灵感（灵感 ）软件界面）软件界面 21 2、快速制作概念图的步骤 确定中心概念确定中心概念 添加节点添加节点 快速思考快速思考 打破界限打破界限 判断决策判断决策 继续添加节点继续添加节点 自由连接组合自由连接组合 节点间自由连接节点间自由连接 22 （1）确定中心概念 23 （2） 添加节点 24 （3） 自由连接 25 （4 4） 快速思考快速思考 26 （5） 打破界限 27 （6） 判断决策 28 （7） 继续思考，添加节点 29 （8） 允许自由组织安排 30 2课堂教学课堂

9、教学 1教学设计教学设计 4评价工具评价工具 3学生知识学生知识 管理管理 3 3、概念图在教学、学习中的典型应用、概念图在教学、学习中的典型应用 31 （1）辅助教学设计 p理论基础：奥苏贝尔(Ausubel)的认知学习 理论 p使用方法：教师利用概念图归纳整理自己 的教学设计思路。 32 概念图教学设计 33 （2）应用概念图展示教学内容 34 （3）应用概念图阐述理论体系 35 （4）应用概念图组织学习过程 36 （5）应用概念图实现知识建构 37 应用概念图实现知识建构 38 （6）应用概念图进行个人学习管理 39 （7）应用概念图工具开展 主题探究学习的过程 40 8.使用概念图工具

10、表达的培训课程安排与特色 41 总之。 除上述功能之外，概念图还可以作为一种作为一种 教与学的策略，教与学的策略，促使他们整合新旧知识，建 构知识网络，浓缩知识结构，从而使学生从 整体上把握知识。概念图还可以作为一种元作为一种元 认知策略，认知策略，提高学生的自学能力，思维能力， 自我反思能力与创新能力。 42 （二）思维导图 思维导图思维导图 为你的创造力插上翅膀为你的创造力插上翅膀 43 1 1、思维导图、思维导图 p思维导图是通过带顺序标号的思维导图是通过带顺序标号的树状的结构树状的结构来呈现一个思来呈现一个思 维过程，将维过程，将放射性思考放射性思考（Radiant ThinkingR

11、adiant Thinking）具体化的）具体化的 过程。过程。 p思维导图主要是借助思维导图主要是借助可视化可视化手段手段促进灵感的产生促进灵感的产生和和创造创造 性思维性思维的形成。的形成。 p思维导图思维导图是放射性思维的的表达，因此也是人类思维的是放射性思维的的表达，因此也是人类思维的 自然功能。思维导图以一种与众不同和独特有效的方法自然功能。思维导图以一种与众不同和独特有效的方法 驾驭整个范围的驾驭整个范围的脑皮层技巧脑皮层技巧词汇、图形、数字、逻词汇、图形、数字、逻 辑、节奏、色彩和空间感。辑、节奏、色彩和空间感。 p思维导图是基于对人脑的思维导图是基于对人脑的模拟模拟，它的整个画

12、面正像，它的整个画面正像 一个人大脑的结构图一个人大脑的结构图 ，能发挥人脑整体功能。，能发挥人脑整体功能。 44 思维导图是什么？ 45 思维导图赋予人类鹰眼般的强大能力 46 思维导图工具 47 思维工具的作用 p管理混乱的思维 p让思考变得有序、高效 p避免冲突 p激发创造力 p善用工具可以使我们走得更快、更远 48 思维的可现形式 p流程化 p图形化 p图谱化 p清晰化 思考最大的敌人是复杂! 思考最大的障碍是混乱! 49 2、思维导图绘制 50 2.1 准 备 没有画上线条的空白纸张。 彩色水笔和铅笔。 你的大脑。 你的想象！ 51 2.2 绘制七个步骤 1从一张白纸的中心开始绘制，

13、周围留出空白。从一张白纸的中心开始绘制，周围留出空白。 2用一幅图像或图画表达你的中心思想。用一幅图像或图画表达你的中心思想。 3在绘制过程中使用颜色。在绘制过程中使用颜色。 4将中心图像和主要分支连接起来，然后把主要分将中心图像和主要分支连接起来，然后把主要分 支和二级分支连接起来，再把三级分支和二级分支支和二级分支连接起来，再把三级分支和二级分支 连接起来，依此类推。连接起来，依此类推。 5让思维导图的分支自然弯曲而不是像一条直线。让思维导图的分支自然弯曲而不是像一条直线。 6在每条线上使用一个关键词。在每条线上使用一个关键词。 7自始至终使用图形。自始至终使用图形。 52 （1 1）让）

14、让纸张横放纸张横放在桌前，从中央开始；在桌前，从中央开始； （2 2）每条线上只写一个）每条线上只写一个关键词关键词； （3 3）不同级别主题的）不同级别主题的线条粗细线条粗细合理；合理； （4 4）间隔间隔要安排合理边界要能要安排合理边界要能“接受接受”分枝概要。分枝概要。 清晰明白清晰明白 2.3 2.3 绘制思维导图注意事项绘制思维导图注意事项 53 （1 1）一定要用）一定要用中央图，次主题中央图，次主题3-73-7个个； （2 2）尽可能用色彩丰富的）尽可能用色彩丰富的图形图形； （3 3）中央图形上要用三种或者）中央图形上要用三种或者更多的颜色更多的颜色； （4 4）图形要有）图形

15、要有层次感，层次感，可以用可以用 3D3D图图； （5 5）字体、线条和图形字体、线条和图形尽量多一些变化尽量多一些变化。 突出重点突出重点 2.3 绘制思维导图注意事项 54 （1 1）在分枝之间进行连接时，可使用箭头；）在分枝之间进行连接时，可使用箭头； （2 2）使用代码；）使用代码； （3 3）使用各种）使用各种相关的色彩，图示、符号相关的色彩，图示、符号； 使用联想使用联想 2.3 绘制思维导图注意事项 55 形成个人风格形成个人风格 （1 1）布局布局合理，层次分明合理，层次分明 （2 2）条理条理顺序，使用数字顺序，使用数字 （3 3）图形）图形简洁简洁，清楚易懂，清楚易懂 （4

16、 4）夸张夸张手法、有趣手法、有趣 （5 5）颜色搭配）颜色搭配和谐和谐，总体效果好，总体效果好 2.3 绘制思维导图注意事项 56 子题子题 6 子题子题 7 子题子题 5 子题子题 4 子题子题 3 子题子题 2 子题子题 1 主題主題思考的主题思考的主题 2.4 2.4 思维导图绘制规则：用于思维导图绘制规则：用于放射性思考放射性思考 57 2.4 绘制思维导图规则 58 2.5 绘制思维导图范例 p阅读下面黑体的词汇，然后立刻闭上眼睛， 持续30秒，思考它。 水果水果 59 2.5 绘制思维导图范例 p第一阶段第一阶段 先拿出一张白纸和一些水彩笔。把这张纸横放先拿出一张白纸和一些水彩笔

17、。把这张纸横放 过来，这样宽度比较大一些、。在纸的中心，画出过来，这样宽度比较大一些、。在纸的中心，画出 能够代表你心目中能够代表你心目中“水果水果”的图像。使用水彩笔，的图像。使用水彩笔， 尽可能地任意发挥。现在，给这幅图贴上标签：尽可能地任意发挥。现在，给这幅图贴上标签： “水果水果”。 60 2.5 绘制思维导图范例 p第二阶段第二阶段 从从“水果水果”图形中心开始，画一些向四周放射图形中心开始，画一些向四周放射 出来的粗线条。每一条线都使用不同的颜色。这些出来的粗线条。每一条线都使用不同的颜色。这些 分支代表你关于分支代表你关于“水果水果”的主要想法。在绘制思维的主要想法。在绘制思维

18、导图的时候，你可以添加无数根线。导图的时候，你可以添加无数根线。 在每一个分支上，用大号的字清楚地标上关键在每一个分支上，用大号的字清楚地标上关键 词，这样，当你想到词，这样，当你想到“水果水果”这个概念时，这些关这个概念时，这些关 键词立刻就会从大脑里跳出来。键词立刻就会从大脑里跳出来。 就像你看到的一样，此时此刻，你的思维导图就像你看到的一样，此时此刻，你的思维导图 基本上是由线和词汇组成的。那我们怎样才能改进基本上是由线和词汇组成的。那我们怎样才能改进 它呢？它呢？ 61 2.5 绘制思维导图范例 62 2.5 绘制思维导图范例 p第三阶段第三阶段 现在，让我们用联想来扩展这幅思维导图。

19、回到现在，让我们用联想来扩展这幅思维导图。回到 你绘制的思维导图上，看看你在每一个主要分支上所你绘制的思维导图上，看看你在每一个主要分支上所 写的关键词。这些词是不是让你想到了更多的词？例写的关键词。这些词是不是让你想到了更多的词？例 如，假如你写下了如，假如你写下了“橘子橘子”这个词，你会想到颜色、这个词，你会想到颜色、 果汁、佛罗里达、维生素果汁、佛罗里达、维生素c c等。等。 根据你联想到的事物，从每一个关键词上发散出根据你联想到的事物，从每一个关键词上发散出 更多的分支。分支的数量取决于你所想到的事物的数更多的分支。分支的数量取决于你所想到的事物的数 量量可能有无数个。但是，在这个练习

20、当中，请画出可能有无数个。但是，在这个练习当中，请画出 三个分支。三个分支。 然后完成与第一阶段相同的工作：在这些等待填然后完成与第一阶段相同的工作：在这些等待填 充的线上清楚地写下每个关键词。用上一级关键词来充的线上清楚地写下每个关键词。用上一级关键词来 触发灵感。别忘了在这些分支上再次使用颜色和图形触发灵感。别忘了在这些分支上再次使用颜色和图形。 63 2.5 绘制思维导图范例 64 2.5 绘制思维导图范例 你现在已完成了你的第一幅基本思维导你现在已完成了你的第一幅基本思维导 图。你会注意到，即便是在开始阶段，你的图。你会注意到，即便是在开始阶段，你的 思维导图里也已经填满了符号、代码、

21、线条、思维导图里也已经填满了符号、代码、线条、 词汇、颜色和图像，这些都能使你大脑更高词汇、颜色和图像，这些都能使你大脑更高 效、更愉快地工作。效、更愉快地工作。 65 66 67 68 基于思维导图的问题探究 69 基于思维导的图教学设计 70 范 例 : 寻 宝 记 教 学 设 计 71 应用思维导图展示教学内容 72 73 74 范例：沟通与演讲的思维导图 75 范例：计划一个居家旅游计划的思维导图 76 3、思维导图的优势与运用领域 77 3.1 思维导图的优势 p使用思维导图进行学习，可以成倍提高学习效率，使用思维导图进行学习，可以成倍提高学习效率， 增进了理解和记忆能力。增进了理解

22、和记忆能力。 p把学习者的主要精力集中在关键的知识点上。把学习者的主要精力集中在关键的知识点上。 p增强使用者的立体思维能力（思维的层次性与联增强使用者的立体思维能力（思维的层次性与联 想性）。想性）。 p思维导图具有极大的可伸缩性，它顺应了我们大思维导图具有极大的可伸缩性，它顺应了我们大 脑的自然思维模式。脑的自然思维模式。 p增强使用者的总体规划能力。增强使用者的总体规划能力。 p思维导图极大地激发我们的右脑，发挥大脑的整思维导图极大地激发我们的右脑，发挥大脑的整 体功能。体功能。 78 思维导图与传统作笔记的比较 79 80 思维导图与线性笔记的比较优势思维导图与线性笔记的比较优势 （1

23、）线性笔记思考少，机械的抄写； （2）线性笔记关键字埋没（关键字的作用无法 发挥）； （3）线性笔记浪费时间（抄笔记和看笔记）； （4）线性笔记整体全局感缺失，无一目了然感； （5）线性笔记单调、乏味；思维导图丰富多彩、 轻松愉悦。 81 思维导图记笔记产生的作用思维导图记笔记产生的作用 1.1.只记忆相关的词可以节省时间：只记忆相关的词可以节省时间：5050到到9595； 2.2.只读相关的词可节省时时间：只读相关的词可节省时时间：9090多；多； 3.3.复习思维导图笔记可节省时间：复习思维导图笔记可节省时间：9090多；多； 4.4.不必在不需要的词汇中寻找关键词可省时间：不必在不需要的词汇中寻找关键词可省时间：9090； 5.5.集中精力于真正的问题；集中精力于真正的问题； 6.6.重要的关键词更为显眼；重要的关键词更为显眼； 7.7. 关键词并列在时空之中，可灵活组合，改善创造力和记忆关键词并列在时空之中，可灵活组合，改善创造力和记忆 力；力； 8.8.易于在关键词之间产生清晰合适的联想；易于在关键词之间产生清晰合适的联想； 9.9.做思维导图的时候，人会处在不断有新发现和新关系的边