【《知识可视化在计算机应用基础教学中的应用研究》17000字（论文）】

知识可视化在计算机应用基础教学中的应用研究——以Excel为例图24中，41.86%的学生表示会直接看图表，跳过文字，40.7%的学生表示会边看文字边看图表。这两题的调查表明，学生们对图形比较敏感，更喜欢图形带来的感官刺激，这将为知识可视化教学的开展提供学生兴趣基础。图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s15你认为这些图表或者图片对你的学习帮助在REF_Ref100853261\h图25中，54.65%的学生认为图表或图片对学习的帮助很大，这表明超一半的学生对图表或图形能否帮助自己学习抱有较大的信心。图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s16你符合“能简单地绘制思维导图、流程图”这一说法吗？在REF_Ref100853589\h图26中，45.35%的学生认为自己不能简单地绘制思维导图、流程图，12.79%的学生认为自己非常不能简单地绘制思维导图和流程图，34.88%的学生认为自己能简单地绘制思维导图和流程图。由此可看出，超半数的学生需要掌握绘制思维导图、流程图的方法，这需要教师为学生提供绘制思维导图和流程图的学习教程，帮助学生掌握技能。图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s17课堂上你通过什么方式记笔记？REF_Ref100854497\h图27调查了学生课堂学习状况，由图可看出，77.91%的学生通过照抄老师板书的方式记笔记，9.3%的学生通过下课超同学笔记的方式记笔记，仅有11.63%的学生通过图表或思维导图的方式来记笔记。记笔记有利于学生构建知识体系，但机械的照抄只会浪费时间，无法做到知识的融汇贯通，是一种无效的学习方式。图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s18你对老师采用思维导图、视频、动画等知识可视化工具进行课堂教学感兴趣吗？图STYLEREF1\s2SEQ图\*ARABIC\s19如果有一种既简单又实用，且能最大程度地开发你大脑潜能的思维学习工具，你是否愿意马上去了解它、学习并使用它？REF_Ref100855290\h图28和REF_Ref100855290\h图29调查了学生对知识可视化教学模式的态度，由图可看出超半数的学生对知识可视化教学持乐观态度，大家都很期待能将知识可视化工具应用到课堂教学中去，这为接下来的教学奠定了学生兴趣基础。由此可见，将知识可视化工具应用到《计算机应用基础》教学中是可行的。访谈调查为更好地了解《计算机应用基础》知识可视化教学的应用现状，笔者对该校两位《计算机应用基础》任课教师进行了面对面访谈，分别是朱老师和袁老师，两位《计算机应用基础》课程任课教师教龄均在5年以上。访谈结果总结如下：问题一：您了解知识可视化教学吗？本次访谈的教师拥有多年丰富的《计算机应用基础》教学经验，熟练掌握计算机技能，但对于知识可视化教学，朱老师表示稍微了解过，袁老师没有听说过知识可视化教学。受访教师们的教学方式总结来说就是传统的讲演练模式，即教师先广播演示操作过程，最后让学生自行练习，最多也是用PPT呈现教学内容。问题二：您对目前《计算机应用基础》课堂教学如何评价？关于课堂教学效果，受访的两位教师均表示目前的课堂教学不太理想，学生在课堂上气氛沉闷，注意力分散，容易走神，课堂作业通常只有百分之八十的同学按时提交，剩下的没完成作业的同学会另找时间补上，学生学习积极性和学习效率有待提高。受访教师们表示，他们迫切希望能够改变这种教学现状，提高学生学习兴趣，改善教学效果。问题三：您对知识可视化应用到《计算机应用基础》课堂教学的态度如何？受访教师们认为应积极接受多样化的教学方式，对于将知识可视化应用于《计算机应用基础》课堂教学，两位教师表现出积极的接受态度，期待通过知识可视化工具调动学生学习积极性，促进学生主动学习，改善课堂教学效果，提高学生计算机动手操作能力，提高学生学习成绩。教学设计基于知识可视化的《计算机应用基础》教学设计原则教学设计是教师根据课程标准、课程计划和学生学习情况来制定的教学方案，贯穿于整个教学活动前后，并根据课堂和学生学习情况发生变化，是一个动态的发展过程。教学设计一般包含学情分析、教学目标、教学重难点、教学方法、教学过程、教学评价、教学反思等环节。基于知识可视化的教学设计需要对文字、语言等信息进行加工，使其教学思路、教学过程更清晰直观，这要求教师应遵循以下五个方面的教学设计原则。学情分析原则学情分析应是一个动态的发展过程，教师要客观分析学生的学习风格、学习兴趣和学习状态，对于学生学习过程出现的问题进行反复推敲，积极主动地对学生开展动态的、多角度的、持续性的观察，究其原因，解决教学过程中出现的问题，同时也帮助教师多多了解学生，进行教学反思。教学目标设计原则教学目标设计应遵循层次性、全面性、科学性原则。（1）层次性教学目标应按照知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度展开设计，教师可用知识可视化工具将教学目标三个维度绘制出来，用简单易懂的图示代替冗长单调的文字，更能体现基于知识可视化的教学目标的层次性，也能方便学生明确学习要求和所需要达成的预习效果，帮助有计划地开展教学活动。（2）全面性教学目标中知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度体现了教学目标设计中的全面性，考虑学生各方面的发展，拒绝做麻木的知识接收机器，注重培养学生综合素质。（3）科学性教师在设计教学目标时，要明确学生的主体位置，从学生自身知识基础、情感态度和价值观现状出发，将学生划分为不同的层次，确定教学“最近发展区”，在教学“最近发展区”内实现学生知识提升和技能掌握的最大化。根据学生分层的不同，为学习基础好的学生定制较高的学习目标，帮助其完成更高层次的发展；为学习基础差的学生适当降低标准，使其在能力范围内完成学习任务。只有以学生为主体，保证科学合理的规划，才能达到科学性原则。教学内容设计原则（1）信息整合原则信息整合原则要求在设计教学内容时要将教学内容通过多种方式、手段呈现出来。在课堂教学中，文字这种单一的知识视觉表征方式难以集中学生注意力和学习兴趣，增加学生认知负荷。采用多重知识表征手段进行教学，其教学效果将优于前者。因此，教师要有意识地通过信息整合的手段呈现教学内容，降低学生对教学内容的认知负荷。（2）实用性原则将知识运用于现实是学生完成学习的关键步骤，《计算机应用基础》是一门操作性和实用性强的课程，学生无论在生活、工作还是学习上都离不开计算机和办公软件，因此教师在教学内容的选择上要与实际生活相贴合，选用生活、工作和学习中常见的问题和例子，让学生在具体的生活情境中发现问题，解决问题，实现学科与生活现实相统一。教学活动选择的原则（1）以学生为主体在整个教学活动中，学生是课堂是主体，教师是课堂的主导者，教师应围绕学生开展教学活动。（2）以教学内容为依据设计和开展教学活动前教师应对教学内容足够熟悉，要以教学内容为依据，明确教学目标，提取教学重难点，有目的地培养学生知识技能和各方面素质。教学情境设计原则（1）诱发性在创设教学情境时，教师应注意选择具有诱发性的教学情境，调动学生的积极性，激发学生的好奇心，引起学生积极地思考。（2）真实性在创设教学情境时，教师应保证教学情境来源于现实生活，增强教学情境的真实性。在现实生活的基础上创设教学情境，将拉近学生与知识的距离，减少学生的认知符合，有利于学生完成知识建构。（3）趣味性有趣的教学情境有利于引起学生注意，激发学生好奇心，提高学生学习兴趣，提高学生学习动机。因此，教师在创设教学情境时应注意增加教学情境的趣味性，有意识地将学生带入情境中。基于知识可视化的《计算机应用基础》教学设计本文选取航空工业出版社《计算机应用基础》第五章if函数的内容进行教学设计。教学案例：if函数的应用教学内容分析本节课内容是航空工业出版社《计算机应用基础》第五章第三、第四课时if函数的内容。If函数是全国计算机一级考试的重要内容之一，也是难点之一，主要考察的是学生使用if函数进行逻辑判断解决问题的能力。在本节课之前学生已学习并掌握Excel中SUM求和公式、AVERAGE求平均值公式、MAX求最大值、MIN求最小值等公式的应用。If函数的应用体现了Excel作为数据处理工具的优势，具有简便和快速统计处理数据的优点，所以学生必须熟练掌握函数的使用。（2）学情分析授课对象为桂林某职业学院计算机应用专业2021级计算机应用专业的学生。大一学生学习起点参差不齐，学生来自五湖四海，各地教育水平不一，学生在中学时期所接触的教育资源也各有差别，有计算机操作基础的学生会很快完成教学任务，达成教学目标；没有计算机操作基础的学生可能会发生学习困难的情况，产生畏学心理。经前期观察发现课堂上学生常常出现注意力涣散、低头玩手机的情况，学生自控力有待提高。(3)教学目标a.知识与技能学生能描述if函数的语法结构：=IF（Logical_test,Value_if_true,Value_if_false）；并且能理解各个参数的意义：Logical_test为用于判断条件的逻辑表达式，Value_if_true为测试条件成立时输出的值，Value_if_false为测试条件不成立时输出的值；学生能明白if函数使用的意义（即逻辑测试条件与输出的两个值之间的关系）：当逻辑测试条件成立时，输出Value_if_true的值，当逻辑测试条件不成立时，输出Value_if_false的值。学生能掌握if函数嵌套的使用，能利用if函数综合处理表格数据。b.过程与方法学生通过画流程图的方式理解if函数处理数据的原理；学生通过使用if函数解决问题的过程，提升学生处理数据的能力和动手操作能力。c.情感态度与价值观通过对if函数的学习，体会使用if函数处理数据的便捷性，感受信息时代计算机数据的强大，提高信息意识。(4)教学重难点教学重点：if函数及其嵌套的应用。教学难点：If函数各个参数的含义及其应用。(5)教学方法讲授法，直观演示法，练习法，小组合作法(6)教学过程设计教学环节教学活动设计意图复习导入1.同学们请看这个思维导图，让我们来回顾一下上节课所学内容。2.创设情境在刚刚的复习中我们回忆了公式和函数的异同，老师现在手中有一份成绩表，请大家帮老师统计成绩表中这几个同学的总分和平均分吧。3.导入假如老师想在成绩表的后面新增一列，用于统计哪些学生的成绩大于60分（也就是及格），哪些学生的成绩小于60分（不及格），有什么办法能更快捷地判断学生成绩是否及格呢？这就使用到了我们今天要学习的if函数。通过思维导图引导学生回忆旧知识，做好新旧知识衔接；通过创设情境和提问，引入本节课所学内容。新课讲授知识点一：简单的逻辑判断和if函数语法结构1.简单的逻辑判断成绩大于等于60判定为及格，判断吴志涛同学的成绩是否几个可以在C2单元格输入“=B2>=60”，回车得到结果为“TRUE”，判断为真，所以吴志涛同学的成绩是及格的，这是简单的逻辑判断,我们可以用流程图来理解这个逻辑判断。2.用if函数判断以上的判断只是简单的逻辑判断，如果老师想让符合判断条件的结果显示为“及格”，不符合判断条件的结果显示为“不及格”，又该如何设计判断公式呢？这时候用到了if函数。我们继续用流程图理解判断过程。3.学习if函数语法结构if函数的语法结构：=IF（Logical_test,Value_if_true,Value_if_false）；各个参数的意义：Logical_test为用于判断条件的逻辑表达式，Value_if_true为测试条件成立时输出的值，Value_if_false为测试条件不成立时输出的值。4.画图工具的使用播放关于使用画图工具绘制流程图的微课，为接下来的课堂任务做铺垫。通过流程图让学生理解成绩筛选中的逻辑判断关系；通过思维导图理解if函数各个参数的意义；通过微课掌握绘图方法。课堂练习任务布置：用if函数嵌套完成对学生成绩等级评定1.根据学生的成绩，通过if函数实现自动对成绩进行判定，大于等于90分为“优”；大于等于80分，小于90分为“良”；大于等于70分，小于80分为“中”；大于等于60分，小于70分为“合格”；小于60分为“差”。2.要求小组合作讨论，分工明确，相互协作，通过office绘图工具画出逻辑分析判断流程图，表示出用评定学生成绩的过程，并在计算机中用if函数进行嵌套，完成学生成绩评定任务，实现知识建构。以下为流程图作品案例。在学生练习过程中，教师要进行巡堂和指导学生操作，发现和总结课堂问题，及时反馈和纠正，引导和帮助学生完成课堂任务。让每一位学生参与进课堂来；通过课堂练习，提升学生动手操作能力；总结归纳教师通过思维导图带领学生回忆本节课知识点，加深学生记忆，并拓展在Excel中if函数的各种应用，以及if函数在生活情境中的运用，提高学生信息意识和学习兴趣。回顾本节课知识，加深学习记忆(7)教学评价通过思维导图和流程图的方式，梳理知识的层次关系和逻辑关系，使学生更清晰直观地理解知识，使用微课视频帮助学生学习绘图操作，同时也帮助教师和学生将更多精力放在函数的操作应用上，节省了学习使用绘图软件的时间。在学生动手操作过程中，能通过自身理解绘画出流程图，并完成计算机操作任务，提高了学生动手能力和学习兴趣，整体情况趋于乐观。(8)教学反思通过情境教学、讲授法、演示法、练习法和小组合作开展教学，在整个教学过程中，能让学生主动参与进课堂，通过小组合作完成课堂任务，打破传统沉闷的课堂氛围。本次教学中，思维导图和流程图是一大亮点，通过思维导图引领学生回顾知识，加深记忆，通过流程图让学生理清知识逻辑，促进学生对知识的吸收，让学生在小组合作中交流思想，提高学习效率。基于知识可视化的《计算机应用基础》教学实践教学实施实验对象的确定本实验所选实验研究对象为桂林某职业学院2021级计算机应用专业1班和3班两个平行班级。其中计算机应用1班45人，计算机应用3班41人。笔者通过实习观察和问卷调查了解到，两班学生在智力水平、学习成绩等方面的情况基本持平。实验前笔者设计了前测试卷，用以测试两班学生计算机应用基础学习情况，前测检验结果如下。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s11前测成绩班级个案数平均值标准偏差标准误差平均值成绩计算机应用1班4578.66677.997161.19215计算机应用3班4179.09767.585531.18466表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s12前测独立样本检验独立样本检验莱文方差等同性检验平均值等同性t检验F显著性t自由度Sig.（双尾）平均值差值标准误差差值差值95%置信区间下限上限成绩假定等方差不假定等方差.017.895-.256-.2568483.857.799.798-.43089-.430891.684851.68066-3.78189-3.773162.919612.91137从REF_Ref99269345\h表41可看出,计算机应用1班学生平均成绩为78.6667分，计算机应用3班学生平均成绩为79.0976分，两个班学生平均成绩相差0.43分；从REF_Ref99269359\h表42中可看到Sig值为0.799，大于0.05，说明两个样本数据无明显差异，即两个班学生成绩无明显差异，学生学习基础情况基本持平，可开展教育实验。笔者将计算机应用1班设为对照班，对其采用传统课堂教学方法；将计算机应用3班设为实验班，对其开展知识可视化教学。实验变量的控制(1)自变量自变量是由研究者主动操控，能引起因变量发生变化的实验因素或实验条件。本实验自变量为知识可视化教学，笔者选择3班为实验班，开展知识可视化课堂教学；选择1班为对照班，开展传统课堂教学。(2)因变量因变量指的是实验中受自变量影响而产生变化的结果。本实验因变量为学生的学习成绩、学生的学习兴趣。(3)控制变量控制变量又称“干扰变量”，是除自变量外能对实验结果产生变化的干扰因素或条件。本实验的控制变量有授课教师、授课内容、教学进度、教材、学生学习起点。在实验过程中要严格控制有可能影响实验结果的控制变量，降低控制变量对实验结果的影响偏差。教学效果分析实验班和对照班成绩分析教育实验结束后，笔者通过spss.26数据分析软件对实验班和对照班后测成绩进行对比分析，实验班和对照班后测学习成绩统计分析如REF_Ref99269403\h表43所示，从两班后测成绩表中可以看到，对照班计算机应用1班平均成绩为78.6222，实验班计算机应用3班平均成绩为87.5610，实验班平均成绩比对照班高出8.9分，且从REF_Ref99269421\h表44中可看出，Sig的值为0.000，小于0.05，说明对照班和实验班成绩存在显著差异，这表明在对实验班开展知识可视化实验教学后，实验班的学生成绩与对照班的学生成绩存在显著差异。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s13后测成绩班级个案数平均值标准偏差标准误差平均值成绩计算机应用1班4578.62227.526591.12200计算机应用3班4187.56105.04999.78868表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s14后测独立样本检验独立样本检验莱文方差等同性检验平均值等同性t检验F显著性t自由度Sig.（双尾）平均值差值标准误差差值差值95%置信区间下限上限成绩假定等方差不假定等方差2.249.137-6.402-6.5188477.429.000.000-8.93875-8.938751.396141.37145-11.71514-11.66943-6.16237-6.20808表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s15学生成绩分布表班级测试时间人数90分以上80-89分70-79分60-69分60分以下平均分优秀率及格率计算机应用1班前测45417184278.66678.89%95.56%后测45317205078.62226.67%100%计算机应用3班前测41316184079.09767.32%100%后测41162320087.561039.02%100%从REF_Ref99271072\h表45看，对照班计算机应用1班前测成绩平均分78.6667，后测成绩平均分78.6222，成绩相差无几；实验班计算机应用3班前测成绩平均分为79.0976，后测成绩平均分为87.5610，成绩有所提高，且实验班成绩优秀率从7.32%提升到了39.02%，说明知识可视化教学提高了学生学习成绩。学生学习兴趣分析实验后对实验班学生进行问卷调查，了解学生学习兴趣和对知识可视化教学的态度。本次问卷调查共发放41份问卷，回收41份，有效问卷41份，由于该问卷为线下课堂发放，学生线下作答，数据具有真实性，问卷结果分析如下。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s11学生学习兴趣变化情况由REF_Ref28658\h图STYLEREF1\s41可见，有60.98%的学生认为知识可视化教学对他们学习《计算机应用基础》课程的兴趣有点提升，有29.27%的学生认为知识可视化教学对他们学习《计算机应用基础》课程的兴趣提升很多。这表明知识可视化教学对学生学习兴趣有明显的提高，能调动学生学习积极性。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s12学生学习效率提高情况由REF_Ref28717\h图STYLEREF1\s42可见，有48.78%的学生认为自己学习效率有很大提高，31.71%的学生认为自己的学习效率有提高一点，这表明知识可视化教学能够促进学生理解知识，完成知识建构，提高学习效率。图STYLEREF1\s4SEQ图\*ARABIC\s13学生对知识可视化教学的态度由REF_Ref28808\h图STYLEREF1\s43可见，51.22%的学生表示非常喜欢知识可视化教学方式，31.71%的学生表示喜欢知识可视化教学方式。这表明知识可视化教学方式受到了学生们的欢迎。教师访谈结果分析教育实验结束后，笔者又对实验前访问过的两位计算机应用基础任课教师进行了访谈。朱老师作为实验班和对照班的原任课老师，在进行教育实验过程中会跟堂听课，袁老师也会随机进行课堂观察。针对《计算机应用基础》知识可视化教学模式，两位老师给予了一些中肯的评价和建议。作为对照班和实验班的原授课教师，朱老师对两个班的学生学习状况较为熟悉，她认为知识可视化教学有效地调动了学生学习积极性，使学生能够主动地参与到课堂中，提高了学生计算机动手操作能力和学习兴趣。袁老师表示，知识可视化教学大家带来了别样的学习体验，课堂上学生更能专注于课堂，通过思维导图、流程图、微课等知识可视化手段学生能更快理解知识，提高学习效率。两位老师还表示，在课堂上仍存在有学生跟不上课堂节奏、不能及时画出图表、没能及时完成课堂作业的情况，需要教师根据学情在教学设计上做出改善。总结与展望研究结论本文前期通过文献研究了解知识可视化的应用现状，了解知识可视化相关理论基础。其次对教师进行线下访谈，对学生进行问卷调查和成绩测试，获取《计算机应用基础》教学现状，了解师生对知识可视化教学的态度，分析和确定知识可视化在《计算机应用基础》课堂教学中的可行性。接着根据学生学习特点、教学设计原则进行知识可视化教学设计，并在《计算机应用基础》课堂中开展教学实践，取得一定教学的效果。通过本次研究，笔者得出以下结论。思维导图、流程图、微课等知识可视化工具有效地提高了学生学习成绩和动手操作能力，促进学生完成知识建构和知识整合，加深学生对知识的理解记忆。知识可视化教学有效提高了学生学习兴趣，调动学习积极性，学生在课堂上能专注于学习，主动参与到课堂活动中，通过小组合作完成课堂任务，提高学生学习效率。知识可视化教学模式打破了传统课堂教学模式，对《计算机应用基础》课堂教学产生了积极影响，为《计算机应用基础》课堂教学提供了新思路，受到师生们的肯定与支持。研究不足本次研究在取得一些成果的同时仍存在许多不足。实验研究时间短、实验样本少。笔者开展教学实践过程中，所任教班级人数较少，再加上笔者实习时间较短，任教期间教学时间紧迫，教学任务重，实验研究数据可能存在偏差，仍需更多任课教师进行证实。本研究中笔者使用了思维导图、流程图、微课三种知识可视化工具，其中思维导图和流程图在教学中的使用占比较大。但在实际教学过程中，笔者观察到相比于以静态图示形式呈现出来的思维导图和流程图，微课动态的画面更能吸引学生注意，形成更好的课堂