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9771575343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

2、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，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

3、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，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

4、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

5、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

6、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、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1512概念

7、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 17l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1、概念图的概念18概念图的组成19Inspiration概念图工具20Inspiration （灵感（灵感 ）软件界面）软件界面212、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

8、（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302课堂教学课堂教学1教学设计教学设计4评价工具评价工具3学生知学生知识识 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

9、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408.使用概念图工具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431 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

10、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 ThinkingRadiant 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

11、、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502.1 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！

12、512.2 绘制七个步骤1从一张白纸的中心开始绘制，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

13、至终使用图形。52 （1 1）让）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

14、色； （4 4）图形要有）图形要有层次感，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

15、易懂，清楚易懂（4 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572.4 绘制思维导图规则582.5 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592.5 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。把这张纸横放过来，这样

16、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”。602.5 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。在绘制思维导图的时候，你可以添加无数根线。导图的时候，你

17、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？612.5 绘制思维导图范例622.5 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。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

18、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

19、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。632.5 绘制思维导图范例642.5 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、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

20、些都能使你大脑更高效、更愉快地工作。效、更愉快地工作。 65666768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727374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

21、（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7980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）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

22、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p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；p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；p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；p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；p集中精力于真正的问题；集中精力于真正的问题；p重要的关键词更为显眼；重要的关键词更为显眼；p 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；p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；p做思维导图的时候，人会处在不断有新发现和新关系的边做