知識可視化工具在小學信息技術(shù)教學中的應(yīng)用研究

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展進步，信息技術(shù)越來越受到人們重視，而信息技術(shù)課程可以說是小學生接觸信息技術(shù)的主要途徑。信息技術(shù)教學就是要將一個豐富多彩的世界展現(xiàn)在不同年級的學生面前，可是在小學信息技術(shù)教學中會涉及到一些抽象的內(nèi)容，教師直接教授并不能夠達到理想的教學效果，這時知識可視化工具就可以將抽象的教學內(nèi)容形象化地呈現(xiàn)給學生，因此知識可視化工具在小學信息技術(shù)實際教學中有著重要意義。

一、知識可視化

1、知識可視化的涵義。Eppler，M.J. Burkard，R.A.（2004）認為：知識可視化是在科學計算可視化、數(shù)據(jù)可視化、信息可視化基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興研究領(lǐng)域，應(yīng)用視覺描述，促進群體知識的傳播和創(chuàng)新。知識可視化指的是所有可以用來建構(gòu)和傳達復雜知識的圖解手段。除了對事實信息進行傳達之外，知識可視化的目標在于傳輸見解、經(jīng)驗、態(tài)度、價值觀、期望、觀點、意見和預測等，并以這種方式幫助他人正確地重構(gòu)、記憶和應(yīng)用這些知識。

2、知識可視化工具。常見的知識可視化工具包括流程圖、概念圖、認知地圖、語義網(wǎng)絡(luò)、思維導圖和思維地圖。在運用知識可視化工具時要做到從大處著眼、小處著手、圖文并茂、通俗易懂、簡單實用。下面就簡單介紹一下這幾種知識可視化工具。（1）流程圖。流程圖是由一些圖框和流程線組成，其中圖框表示各種操作的類型，圖框中的文字和符號表示操作的內(nèi)容，流程線表示操作的先后次序。無論是簡單的還是復雜的流程圖，均以流向的方式直觀地呈現(xiàn)出操作過程。在教學中使用流程圖，有利于教學內(nèi)容的清晰化，更有利于學生的理解和接受。（2）概念圖。概念圖是若瓦克博士等根據(jù)奧蘇伯爾的有意義學習理論提出的一種教學技術(shù)。它通常將某一主題的有關(guān)概念置于圓圈或方框中，然后用連線將相關(guān)概念和命題連接，連線上標明兩個概念間的意義關(guān)系。知識的體系結(jié)構(gòu)能夠一目了然地表達出來并且能夠表現(xiàn)知識體系的層次結(jié)構(gòu)，這是它最大的優(yōu)點。3.認知地圖。認知地圖也可稱為因果圖，是由Ackerman Eden提出的，它將“想法”作為節(jié)點，并將其相互連接起來。想法與概念不同，它們大多是句子或段落。認知地圖是以個體建構(gòu)理論為基礎(chǔ)提出的，其中的“想法”都是由帶箭頭的連接線連起來的，但不需要用連接詞。人們進行規(guī)劃工作，小組決策就可以利用認知地圖。（4）語義網(wǎng)絡(luò)。語義網(wǎng)絡(luò)是以概念和有意義的、不受限的連接詞為基礎(chǔ)，形成基本的實例或命題。Fisher認為語義網(wǎng)絡(luò)可以被看成多維的，而非二維的。語義網(wǎng)絡(luò)可以非常大，能夠包含成百上千的相互關(guān)聯(lián)的概念。正因為它非常大，使用者在某一時刻只能看到其中的一個部分，也就是與中心概念直接關(guān)聯(lián)的概念。（5）思維導圖。思維導圖最初是英國人托尼·巴贊創(chuàng)造的一種筆記方法。改進筆記方法就是其最初的目的，隨著研究和應(yīng)用它的作用和威力開始不斷的顯現(xiàn)出來，逐漸被個人、家庭、教育和企業(yè)所廣泛應(yīng)用。思維導圖是一種非常有用的圖形技術(shù)，是打開大腦潛能的萬能鑰匙，在生活的各個方面都可以得到應(yīng)用，人們的學習能力、思維方式和行為表現(xiàn)都會隨著由思維導圖的應(yīng)用而得到改善、提高。（6）思維地圖。思維地圖是由David Hyerle博士開發(fā)的幫助學習的語言。在這種語言中，教師和學生一共使用8種圖，用以幫助解決閱讀理解、寫作過程中的問題、提高思維技巧。基本的認知技巧是這8種圖的基礎(chǔ)，技巧有比較、對比、排序、歸類和因果推理。在學生建構(gòu)知識時，要結(jié)合多種圖來提高基本能力、解決問題的能力和高級思維能力。

二、知識可視化工具在小學信息技術(shù)教學中的可行性

1、小學信息技術(shù)教學的特點。目前的科學技術(shù)突飛猛進，小學生的學習任務(wù)也多種多樣，同時小學信息技術(shù)教學也呈現(xiàn)出了多種特點：（1）學生基礎(chǔ)的差異性。小學生在計算機應(yīng)用方面的知識和技能差異相差很大。家庭條件好的學生已經(jīng)會些操作了，而條件差的，只是見過別人使用而已；有的學生會用電腦完成許多事，而有的除了玩游戲什么都不會。同一年齡段的學生基礎(chǔ)差異較大，卻使用著同樣的教材。（2）課堂組織的特殊性。學生在課堂上主要靠練習實踐，在練習中往往會遇到許多小問題，若是不解決，下面的教學就沒法進行，若靠教師逐一解決，時間不允許，若靠學生互助解決，課堂紀律就難以保證了。（3）教學內(nèi)容的趣味性。教學內(nèi)容應(yīng)該重視體現(xiàn)和挖掘信息技術(shù)課程的趣味性，從小培養(yǎng)學生對信息技術(shù)課程的興趣，同時教師要抓住時機，加以引導、扶植、培養(yǎng)，使學生形成真正的學習興趣。（4）課程目標的特殊性。如今的小學信息技術(shù)教材，要求學生學習許多應(yīng)用軟件，這些都是以操作技能為主的目標，而知識目標占極少的分量。這就要求課堂以培訓技能為主要目標，在課堂上反復訓練，而現(xiàn)在的小學信息技術(shù)課是一星期一節(jié)課，時間有限。這就會出現(xiàn)前面的技能尚未熟練又要開始新技能的學習的局面了，這樣給完成教學目標帶來了一定的難度。

2、小學生自身的特點。小學階段的學生正處在皮亞杰認知發(fā)展論中的具體運算階段：他們形成了初步的運算結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了邏輯思維，但思維還直接與具體事物相聯(lián)系，離不開具體經(jīng)驗，還缺乏概括的能力，抽象推理尚未發(fā)展，不能進行命題運算，同時他們又活潑好動對新鮮事物充滿了好奇。所以對于小學生來說，一些形象具體的、圖文并茂的內(nèi)容更容易吸引他們，也便于知識的理解和接受。

3、小學信息技術(shù)教學與知識可視化工具的聯(lián)系。根據(jù)上述小學信息技術(shù)教學的學生基礎(chǔ)的差異性、課堂組織的特殊性、教學內(nèi)容的趣味性和課程目標的特殊性的特點以及小學生自身的特點，信息技術(shù)教學應(yīng)該始終“面向應(yīng)用”，以實踐操作為主，同時教師要精講、學生要多練，兩者相輔相成缺一不可，同時應(yīng)盡量避免向?qū)W生傳授抽象的內(nèi)容，宜直觀形象。

“精講”是指教師不僅要講出內(nèi)容的基本知識點還要講出精華，而且要注意怎樣講，這時利用知識可視化工具能夠?qū)⑺v授的知識更直觀、更形象生動地呈現(xiàn)給學生，這樣學生也就更容易接受；“多練”就是要給學生充足的上機操作時間，這里的操作是指帶著任務(wù)進行有目標、有實效的操作。上機時，學生可以綜合運用自己所學到的各學科知識和方法進行操作，利用多種知識可視化工具嘗試著去解決信息技術(shù)課上所遇到的問題，完成自己的各項任務(wù)。這樣可以增強學生的信息技術(shù)操作意識和應(yīng)用意識，有效培養(yǎng)他們的觀察能力、想象能力、審美能力、邏輯思維能力，從而使學生的信息技術(shù)綜合素質(zhì)得到全面提高。

教師借助知識可視化工具對學生進行信息技術(shù)知識講解，能夠形象化地呈現(xiàn)教學內(nèi)容，使其達到容圖文并茂的效果，系統(tǒng)化相關(guān)主題知識，不僅易于教師講授，也便于學生理解，從而增強教學效果。知識可視化工具能夠把教學材料視覺化，它是呈現(xiàn)信息的方式和解決問題的手段，在某種程度上說運用知識可視化工具可以改變傳統(tǒng)的教學模式。

三、知識可視化工具在小學信息技術(shù)教學中的具體應(yīng)用

知識可視化工具在小學信息技術(shù)教學中該如何應(yīng)用呢？下面選擇了三個案例分別對流程圖、概念圖和思維導圖這三種知識可視化工具進行具體分析。

（一）利用流程圖呈現(xiàn)出順序

流程圖通常給人以明朗、清晰的視覺效果，更有利于學生的理解和接受。教學中常用的PowerPoint軟件中就提供了28種繪制流程圖的形狀。每種形狀都有其特定的意義。把鼠標放在圖形上，就可以看到對該圖形的描述。無論是簡單還是復雜的，流程圖均以流向的方式直觀地呈現(xiàn)出操作過程。

在教學中，對于解決問題類的內(nèi)容可以通過流程圖來描述，從而使學生能夠較為輕松地掌握所學的內(nèi)容。教師利用流程圖的流向結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出問題的解決過程，使教學內(nèi)容直觀、清晰，這樣不但加深了學生的印象，也便于學生在出錯或遺忘時快速找到正確的做法，也促進了學生學會自己思考問題，養(yǎng)成良好的計算機操作習慣。同時學生在看到了計算機開機順序的流程圖后，可以自己思考、與同學合作或請教教師，再繪制出計算機關(guān)機順序的流程圖。

（二）概念圖的利用

概念圖的層級關(guān)系給學生提供了一種理解概念間關(guān)系的方式和技巧，有利于學生在頭腦中形成對概念間關(guān)系的清晰認識。教師除了給學生展示概念圖外也可以引導學生自己繪制，這有助于教師及時發(fā)現(xiàn)學生對概念的掌握情況。

1、通過概念圖進行課堂講授。一般來說，教師需要在課前畫好概念圖，這相當于一個備課的過程，教師通過畫概念圖，可以明確本節(jié)課的教學內(nèi)容、各個環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)系以及在教學中應(yīng)考慮的問題等。然而在信息技術(shù)教學中，將課前畫好的概念圖直接應(yīng)用于課堂教學的并不是很多，特別是在小學義務(wù)教育階段。不過在實際教學過程中我們可以采用另外一種方式進行課堂講授——現(xiàn)場畫概念圖。在小學信息技術(shù)教學過程中，教師可以打開Inspiration概念圖軟件，根據(jù)教學內(nèi)容，教師一邊講授一邊繪制，學生就可以清楚地看到整個繪制過程。通過這個過程，不僅讓學生了解概念，理解各操作之間的關(guān)系，還可以讓學生感受到如何利用概念圖對知識進行分類或表示，從而激發(fā)學生的好奇心使其對畫概念圖產(chǎn)生興趣。

2、引導學生畫概念圖進行學習。通過小學信息教師之間的交流，可以發(fā)現(xiàn)在以往教學中，一般是通過提問——歸納——強調(diào)的教學方式，讓學生回憶學習過的知識點、確定小報的主題和結(jié)構(gòu)來規(guī)劃小報，但學生還是容易丟三落四，即使最終可以完成學習目標，但也耗費大量的時間，效率不高。要想避免這些問題，教師除了要進一步優(yōu)化教學設(shè)計，加強課堂調(diào)控外，利用Inspiration概念圖軟件能很好地增進效率。通過概念圖，要求學生按照概念圖的指引，圍繞主題，用自己的語言在概念圖上進行表述，概念圖的良好的可視性規(guī)劃使任務(wù)更清晰、完成任務(wù)更有條不紊，提高規(guī)劃電子小報的能力，能更好地提高課堂效率，有利于教師的教和學生的學，有助于信息技術(shù)學科教學的有效性。學生利用軟件畫概念圖之前，教師需要讓學生對該軟件有一定的了解與熟悉，在這之后就可以教學生利用軟件畫概念圖了。Inspiration概念圖軟件提供的素材庫豐富多彩，可供學生創(chuàng)作出各類主題、充滿生趣的概念圖。

（三）利用思維導圖指導學生如何上網(wǎng)

思維導圖是常用的一種知識可視化工具，它的關(guān)鍵是呈現(xiàn)出思維過程。在信息技術(shù)課堂上使用思維導圖不僅有助于學生對相關(guān)信息進行加工整理，還能以簡潔明了的形式把相關(guān)信息形象化地呈現(xiàn)出來。通過思維導圖教師可以將紛繁復雜的信息用圖表形式呈現(xiàn)在學生面前。在這個過程中，不僅增強了學生的學習熱情，更加培養(yǎng)了學生對信息的組織能力。

四、總結(jié)

教師將知識可視化工具運用到小學信息技術(shù)教學中時，要關(guān)的注不僅是知識的內(nèi)容和表現(xiàn)形式，還要考慮到學生的個體差異，從而確定更加有效的傳播知識的方法。并不是說所有信息技術(shù)課堂上的知識都要借助知識可視化工具來進行教學，對于一些晦澀難懂或是相對較為復雜的操作，教師借助知識可視化工具幫助學生理解、解決問題；相反，若是一些淺顯易懂的基礎(chǔ)知識或是學生早已掌握操作，就沒有必要把簡單的事情復雜化了，因為使教學最優(yōu)化才是使用知識可視化工具的最終目標。

知識可視化是應(yīng)用視覺表征手段，促進群體知識的傳播和創(chuàng)新，不能直接作用于人的感官的隱性知識可以通過知識可視化工具它們以圖解的手段表示出來，從而形成了能夠直接作用于人的感官的顯性知識。現(xiàn)代社會，人們的知識量劇增，知識更新速度加快，人類迫切需要一種可以幫助其快速理解知識、掌握知識手段和方法，此時知識可視化工具就能夠發(fā)揮其作用了。

【作者定位：蘇州工業(yè)園區(qū)方洲小學 江蘇】