知識可視化在中學(xué)生物學(xué)的應(yīng)用研究

姚恬　王威　曾星

摘 要 知識可視化將復(fù)雜的知識以圖解形式呈現(xiàn)出來，可有效提高學(xué)生對知識的接受效率，本文結(jié)合概念圖、科學(xué)圖表這兩種知識可視化的方法來促進學(xué)生對中學(xué)生物學(xué)的學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞 知識可視化 中學(xué)生物學(xué) 概念圖 視覺隱喻 科學(xué)圖表

中圖分類號：G434 文獻標(biāo)識碼：A

1知識可視化

關(guān)于知識可視化的概念，Eppler和 Burkhard指出是“促進知識在兩個以上人之間的創(chuàng)新和傳播，用來建構(gòu)和傳達復(fù)雜意識的圖形形式”。知識可視化的目的在于促進知識的獲取、內(nèi)化、轉(zhuǎn)化、交流、應(yīng)用、傳播和創(chuàng)新。

由于知識可視化是將復(fù)雜的知識以圖解的形式表現(xiàn)出來，相較于語言等其他知識表征手段而言，具有提高學(xué)習(xí)興趣、減輕認知負荷的優(yōu)勢，因此將知識可視化應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域，作為教師教學(xué)的工具和學(xué)生學(xué)習(xí)的手段，可極大地促進學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2中學(xué)生物學(xué)中知識可視化的應(yīng)用

生物學(xué)是研究生命現(xiàn)象和生物活動規(guī)律的科學(xué)，如何合理利用知識可視化的相關(guān)方法促進學(xué)生對生物知識的理解，是教師教學(xué)前應(yīng)深思的問題。Eppler和Burkhard將知識可視化的方法概括為6種類型，分別為啟發(fā)式草圖、概念圖、視覺隱喻、知識動畫、知識地圖及科學(xué)圖表。以下本文將結(jié)合中學(xué)生物學(xué)知識對概念圖、科學(xué)圖表這兩種類型進行說明。

2.1概念圖

概念圖是教育教學(xué)中比較常見的知識可視化方法之一，是用于探索零散知識之間結(jié)構(gòu)關(guān)系的，較為抽象的示意圖，其有助于降低知識之間關(guān)系的復(fù)雜性，呈現(xiàn)的格式通常高度結(jié)構(gòu)化和復(fù)雜化。

如圖1，在“細胞膜的結(jié)構(gòu)與功能”這一內(nèi)容中，通過概念圖將細胞膜的成分與功能呈現(xiàn)出來，不僅更容易厘清各自關(guān)系，同時結(jié)合物質(zhì)運輸、內(nèi)環(huán)境等相關(guān)知識，從而達到使知識系統(tǒng)化的目的。

2.2科學(xué)圖表

科學(xué)圖表包括韋恩圖、樹形圖、數(shù)據(jù)圖和表格等，其中表格為最常用的科學(xué)圖表之一，其可以同時歸納、總結(jié)或?qū)Ρ却罅啃畔ⅲ瑢斎雽W(xué)習(xí)者頭腦中的諸多知識進行整理，從而使其學(xué)習(xí)效果最大化。

例如，通過學(xué)習(xí)自由組合定律可知，含兩對等位基因的純合子雜交產(chǎn)生的F1自交，通常情況下子代產(chǎn)生比例為9：3：3：1的四種表現(xiàn)型。但在自然狀態(tài)下或考試中往往遇到不是該比例的情況，如何判斷異常的比例和原因?qū)τ趯W(xué)生比較困難。因此利用如表1所示的科學(xué)圖表，對出現(xiàn)的異常情況進行分析以加深學(xué)生對知識的辨析能力。

表1：自由組合定律的異常情況分析

3總結(jié)

知識可視化的方法應(yīng)用于生物教學(xué)，可極大提高學(xué)生對生物知識的理解和學(xué)習(xí)，本文結(jié)合中學(xué)生物學(xué)部分知識，對概念圖、視覺隱喻和科學(xué)圖表這三種方法進行了說明。在一線教學(xué)中，教師已經(jīng)開始利用知識可視化的相關(guān)方法輔助教學(xué)，但同時也存在知識可視化形式過于簡單、輕視知識傳播過程等問題，因此筆者將針對如何更加科學(xué)地使知識可視化以及怎樣有效地利用知識可視化傳遞知識進行更加深入的研究。

（通訊作者：王威）

基金項目：四川省社會科學(xué)“十三五”規(guī)劃2016年度課題“類比材料呈現(xiàn)方式對類比課堂教學(xué)效果的影響，NO.SC16B071”。

作者簡介：王威（1982.9），男，廣西桂林人，教育學(xué)博士，四川師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師。

參考文獻

[1] MJ Eppler，RA Burkhard.Knowledge Visualization： Towards a New Discipline and its Fields of Application， ICA Working Dissertation #2/2004[R].University of lugano. In Schwartz，D.G（Ed.） Encyclopedia of Knowledge Management. Idea Group.