機械專業教學中知識可視化應用模式實踐探究

李滔

摘要：從改革開放以后，國內經濟水平呈持續上升趨勢，機械產業是國家經濟發展的重要力量之一，長時間以來都在國家的各方業務上占據重要地位。機械專業人才培養是國家機械產業輸送人才的主要方式，國家對此也持密切關注的態度。然而，在時代背景的改革中，基于社會對人才的需求變化和教育的大背景下對機械專業的沖擊，使中職的機械專業教學面臨著很多問題，亟待改革和創新。知識可視化屬于新時期信息技術發展的新興領域，目的在于讓知識在人與人之間傳播能夠更加流暢，同時刺激人們進行創新。知識可視化模式與教育領域的結合始終是各位專家學者關注的重點，除了應用該模式本身的目的之外，還有助于對知識體系的構建，對于師生的教與學能夠發揮積極的輔助作用。

關鍵詞：機械專業;知識可視化;實踐探究

中圖分類號：G434;TH-4 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1672-9129（2018）15-0060-02

Abstract： Since the reform and opening up， the domestic economic level has been on the rise. Machinery industry is one of the important forces of national economic development， and has occupied an important position in all aspects of national business for a long time. The training of mechanical professionals is the main way for the national machinery industry to transfer talents， and the state also has a close attention to it. However， in the reform of the background of the times， based on the change of social demand for talents and the impact of education on mechanical specialty， the teaching of mechanical specialty in secondary vocational schools is facing many problems， which need to be reformed and innovated urgently. Knowledge visualization belongs to the new field of information technology development in the new era. Its purpose is to make knowledge spread more smoothly among people and stimulate people to innovate. The combination of knowledge visualization model and education field has always been the focus of attention of experts and scholars. In addition to the purpose of applying the model itself， it is also helpful to the construction of knowledge system and can play an active auxiliary role in the teaching and learning of teachers and students.

Keywords： mechanical specialty; knowledge visualization; practical exploration

引言：21世紀的一個顯著特點就是信息傳播速度加快，進入了信息大爆炸時期，信息化實現了新時期的資源共享，根據聯合國教科文的數據統計結果顯示，知識的更新比例為10%。由此可見，目前的信息知識處于一個增加、更替極為頻繁的階段。基于知識的快速累計，面對如此巨大的信息量，教師應該怎樣將其貫穿起來，給學生講授，學生又該怎樣梳理知識脈絡，將其轉化為個人所學的知識，以此來滿足新時代的社會需求就成為專家研究的方向之一。通過翻閱機械專業的相關教材，我們可以看到，教材內容涉及大量圖示以及圖表等，給人巨大的視覺沖擊，這也是機械專業的特點之一。時代的飛速發展，現代教育方法已經與知識可視化進行了緊密的銜接，在可視化知識產品方面有了一定的創新，這與目前機械專業的教育需求是相吻合的，而且因為該內容理解與傳播都有巨大的優勢，所以在機械專業中的重要性逐年增加，人們越加關注。知識可視化能夠將師生之間大量復雜的知識進行整理，有層次、有結構的將其展現出來，最終能夠使得邏輯更加清晰，條理更加清楚，對于知識的表達與傳播發揮了積極的作用，同時還具有創新性。在此期間能夠讓使用者了解學習的意義，讓他們的創造性思維能夠發揮，對知識再學習和交流，所謂的使用者，不僅指的是學生，也包括教師。

1 知識可視化概述

1.1可視化技術教學優勢。

（1）交互性。可視化技術應用過程中，其展現的交互性能夠將教學內容與動畫進行快速切換，在抽象的知識轉換為形象的知識之后，能夠加強學生對知識的理解。另一方面，學生還能夠運用機構中桿件的不同參數，對于改變之后的結果有更加直觀的了解和觀察，這對于重建知識結構，加深理解有較大幫助。

（2）形象性。對于專業知識來說，學生在學習之前對于所學的知識缺乏充分的理解，經過視頻動畫演示，不但能夠將抽象的知識轉化為更加形象的知識，還能夠強化學生的記憶，從很大程度上能夠激發學生的興趣。

（3）自主性。經過教師在課堂上的深刻講授之后，學生能夠按照自身對知識的可接受度，有針對性的反復觀看動畫片段，有助于深化知識，也可以有效提升學生的自主學習性。另一方面，可視化教學也可以擺脫傳統教室環境的束縛，學生可以應用多媒體進行學習，在家同樣可以做到預習和復習知識點。基于此，可視化教學模式從很大程度上不再受傳統教學模式的影響，提升了教學效率，是當前中職學校推崇的教學方法之一。

1.2機械基礎課程特征。機械基礎是中職院校專業基礎課程之一，其出版社為中國勞動社會保障出版社，教材適用于全國。課程內容涉及方面廣泛，具有很強的實踐性，主要內容有機械傳動、常用機構、氣壓傳動以及軸系零件等基本的專業知識。中職院校學生相對高職或其它高校學生，多為中考失利或基礎相對偏弱的學生，這部分學生對于學習本身缺乏積極性，基礎較為薄弱，很多學生畢業之后會從事本專業工作，所以學好機械基礎這門課程，從學生角度來說，極為重要。在教學期間，因為機械基礎課程與實踐結合較為緊密，章節內容更為抽象，學生理解起來較為困難，應用可視化教學能夠化繁為簡，將抽象的知識轉化為形象具體的視頻等，以動態的形式給學生進行呈現，培養學生的邏輯能力和創新能力，賦予課堂更加生動有趣的氣氛，提升學生對知識的深刻理解，教師開展教學時更加順暢。下面筆者以機械專業教學為例，對該專業中的知識可視化模式應用進行研究。

2 針對機械專業知識的知識可視化工具表

筆者所構建的機械專業知識可視化工具表中內容主要涉及多達18種，主要分類為直觀事實類知識可視化、設計或操作思路類知識可視化、設計概念類知識可視化以及問題查找類知識可視化，為了便于區分，分別以不同顏色代表。

本文中提到的機械專業知識可視化工具表在研究的過程中，參考了可視化方法周期表制作，另外還參照了布魯姆教學目標分類（修訂版）中知識維度的相關模型，結合筆者教學經驗，對專業知識進行了二次分類，經過嚴格的篩選，對知識可視化進行組織，由此產生了與機械專業相關的知識可視化工具表，從一定程度上能夠豐富知識可視化方法的視野，讓國內知識可視化工具不僅僅是應用概念圖或思維導圖等方式。除此之外，根據針對性的知識分類能夠讓機械專業教師更好的理解在機械教學過程當中，什么類型的機械類知識可以選用什么工具、工具的屬性和用途一目了然，從一定程度上方便了教師對于知識可視化工具的選用，解決了教師在工具選擇上的迷茫這一現象，促進了知識可視化應用于機械專業教學的發展。這里需要說明的是，該知識可視化工具表并不是最終的形式，它可以在后續更深入的研究中不斷的被豐富和修改，或是擴展分類范圍以適用于更多學科。

3 機械專業教學中知識可視化模式應用

3.1定量分析。定量分析指的是將班級學生劃分為實驗班和對照班，通過對兩個班級前后成績進行對比，得出結果。筆者在本次調查中主要是將兩個班級的期中考試與期末考試的平均分進行對比，通過對平均值的比較，能夠看出學生整體水平是否得到了提升。

通過上述統計數據我們發現：經過兩個月的實踐應用，機械專業實驗班應用知識可視化之后，專業課方面在期中以及期末考試中，相較于對照班的成績，平均分有了顯著提升。經過試驗之后，我們可以看到期末考試兩個班級的平均分成績有較大的差距，實驗班相較于對照班，平均分提高了5分左右，從很大程度上來說，機械專業中應用知識可視化，對于學生更加有效地學習起到了積極的推動作用，有助于成績的提升。

3.2定性分析。

（1）加強該方式的有效應用。針對知識可視化在機械專業中的應用，教學效果是否達到預期，對于學生學習的積極意義是否得以體現，不同的老師和學生有著不用的見解。在筆者的調查中，部分教師表示，學生在應用知識可視化的初期有較強的陌生感，對于教師教學任務的按時完成有一定影響，不過在應用一段時間之后，學生習慣了這種模式，教師也可以感受到實驗班學生的變化，他們對于知識的構建更加熟練，而且師生進行交流過程中，學生邏輯會更加直觀清晰。通過筆者對學生的調查了解，學生則表示在過往的學習中，對于教材的重點知識認知不明確，期末復習時沒有清晰的復習框架，并且思路混淆。但是應用可視化模式之后，盡管初期適應起來有些困難，不過適應之后，學生能夠更加快捷的在教材中找到工件的設計步驟，而且可以加以總結。另外，學生還表示，有意向將此方式運用到《零件加工工藝及工裝設計》課程中。

（2）培養學生的良好習慣。根據筆者多年教學經驗觀察所知，很多中職院校的學生在以前的學習中并沒有養成做記錄的良好習慣，不利于知識的復習和鞏固。在機械專業應用知識可視化期間，教師會將圖示的構建與所學課程內容進行結合，讓學生能夠在課程結束之前有一份更加清晰的筆記。這種形勢下的筆記記錄并不是如傳統課程一般，老師講，學生機械性的進行記錄，更不是直接抄錄同學的，而是通過師生之間的進一步交流，學生自然而然總結出來的，其后期應用價值會更加突出。久而久之，學生復習時就會養成記筆記的習慣，進而培養良好的習慣，能夠形成有效循環，最后能夠有好的學習習慣。部分學生表示，由于課后已經總結了隨堂筆記，復習起來更加方便，所以會將此方式應用到其它方面，這就體現了知識可視化應模式的現實意義。

（3）提升學生解決問題能力。經過筆者課余時間對同專業老師的溝通，筆者總結出：應用知識可視化模式后，實驗班的學生在后續的課程中提問題速度更加快捷，而且，在對學生課后作業的完成方面了解可以發現，學生的作業完成度也有所提升。由此證明，知識可視化模式的應用，能夠幫助學生發明解決問題的方法，所以即使面對新問題，但如果是同一類的話，學生就具備了一定的遷移能力，學習能力有所增強。從可行性角度分析，學生學習期間和實際的銜接就更加緊密，避免知識的脫節，學生掌握相關方法之后，一旦遇到問題，也能夠巧妙地將此方式運用到實踐中去，適應工作。所以，機械專業教學應用知識可視化有很大便利。

（4）構建了高效學習課堂。從教師的角度來看，知識可視化方法在機械專業教學中的應用可以使教師的教學更加合理。教師需要在課前先對課程進行全面把握，所以教師要深入思考相關知識。通過這種方式，教師可以更全面地掌握教學過程中的整個教學和課程體系。學生積極參與知識建設活動，也提高了教師的課堂效果，教師更愿意在積極的課堂氛圍中更加高效的發揮自身的教學水平。從課堂的氣氛來說，不管是教師還是學生，都會更加積極地參與進來，對知識的學習程度更加深入，教師的發揮也得到了激發，整體都會高質量的完成，有助于教學效果的提升。基于此，知識可視化在機械專業中的應用，不僅能夠讓師生更加扎實的掌握專業知識，還能夠提升教學質量。另外，教師也能夠真切的體會到“授人以魚不如授人以漁”的道理，能夠促進教師觀念的轉變，推動教育改革的進程。

（5）知識可視化工具有效應用。本文的新穎之處在于結合相關參考資料，提出了有助于學習知識構建的知識可視化工具表，根本目的在于讓使用者能夠更加主動的去應用知識可視化模式，提升教學效率，能夠推進知識可視化模式在機械課程中的深入應用。根據筆者的調查結果分析，師生對于該工具表的整體評價是積極的，也認為該工具表的提出能夠在一定程度上幫助他們解決在選擇知識可視化方法上遇到的一些困難，具體表現為當他們在想要使用一種知識可視化方法時，能夠通過該工具表查詢對應的方法來進行套用。第二，如果學生不會應用該模式，那么可以通過相對應的操作進行學習，體現了知識可視化應用的靈活性與多變性，所以知識可視化工具的應用還是有極大的積極意義。

在談到知識可視化教學模式時，部分教師提到，這個教學模式跟之前一直使用的項目教學法很像，因此并不需要花太多時間去熟悉它。而且覺得這個教學模式讓自己重新認識了知識可視化，感覺跟以前對知識可視化的方法有些不太一樣。由此我們看出，不僅是將工具整合到教學環節中，還將可視化的思維融入到教學模式中改變了教師對知識可視化的看法，促進了知識可視化應用于機械專業教學的發展。同時，由于項目教學法在機械專業教學中被廣泛的使用，該教學模式以此為基礎變化衍生而出，教師在教學模式的適應和使用上并沒有什么障礙，因此該教學模式具有一定的有效性和實用性。

結束語：機械專業中應用知識可視化模式是一種較為新穎的方式，在本次調查研究中筆者對知識可視化模式的應用現狀有了更加深入的了解。本文在前輩們研究的基礎之上，較為獨特的提到了創建知識可視化方法工具表。參照了布魯姆教學目標分類（修訂版）中知識維度的相關模型，結合筆者教學經驗，對專業知識進行了二次分類，經過嚴格的篩選，對知識可視化進行組織，由此產生了與機械專業相關的知識可視化工具表。知識可視化工具表的應用讓使用者在選擇方面有了更加多面的選擇，也能夠有效解決一直擔心的可行性問題，這就為知識可視化在機械專業的應用提供了便利，更是為其應用開拓了更加廣闊的前景。知識可視化是新時期發展到一定階段的產物，具有鮮明的時代性和超前性，其應用能夠促進教學質量得提升，也能夠對教育改革起到重要的推動作用。

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