知識可視化技術在高職英語語法教學中的應用

吳筱明

(廣州工程技術職業學院,廣東 廣州 510075)

任何一種語言都是由語音、語法、語義構成的，語法是連接語音系統和語義系統的樞紐[1]。語法學習是英語學習的基礎，縱觀目前高職英語語法教學，大多采用傳統的PPP語法教學法（Presenting，Practice，Production），因語法課程內容抽象難懂、枯燥易忘、難以掌握，傳統的文本呈現知識的教學方式已不能適應當下的教學需要。美國國圖論學者哈拉里曾經說過：“千言萬語不及一張圖[2]”。美國著名實驗心理學家赤瑞特拉（Treicher）的著名心理實驗證實：人類獲取的信息83%來自視覺，11%來自聽覺，3.5%來自嗅覺，1.5%來自觸摸，1%來自味覺[3]。知識的不同呈現方式可以大大改變和促進知識在教學過程中的高效傳播和理解。作為視圖工具和認知工具，知識可視化（Knowledge Visualization）是一種傳遞復雜信息的圖解手段，即把以文字呈現的知識通過圖表、圖片、圖形等形式直觀地呈現出來。當教師把單一的文字模態轉換成多模態，學生通過視覺符號就可以了解事物更深層次的含義，進行有意義的學習。

一、知識可視化簡介

（一）知識可視化的定義

“可視化”（Visualization）意為“圖示化”，指的是把抽象的物體或知識以圖表、圖片、圖形等方式進行直觀形象地展示。1987年2月，麥考爾米克(B.H.McCormik)把“可視化”作為專業術語提出。2004年，M.J.Eppler（馬丁·艾普爾）& R.A.Burkhard（伯克哈特）發表第一篇關于“知識可視化”的文章，將可視化定義為：把任何抽象的事物和過程轉變成可視化的圖形、圖像的過程，知識可視化領域研究的是視覺表征的應用，研究的目的是為了提高知識在兩個及兩個以上的人之間的創造和傳播[4]。馬丁·艾普爾主張將知識通過一定的圖解方式表征出來，認為它是構建和傳遞知識復雜內在關系的圖文手段，是促進知識創造和傳遞、整合與思維的有效方法。知識可視化在教學領域的運用，指的是運用圖解的方法呈現知識、建構知識、傳授知識和理解知識，它可以改變學習者原有的認知方式，可以將教學過程轉變為更為迅速高效的信息傳播和共享，從而促進有意義學習的發生。

（二）知識可視化的分類

在知識可視化視覺表征工具的研究上，艾普爾和伯克哈特教授將知識可視化視覺表征手段概括為六種類型，分別是啟發式導圖(Heuristic Sketches)、 概 念 圖 表 (Conceptual Diagrams)、 視覺隱喻(Visual Metaphors)、知識動畫(Knowledge Animations)、知識地圖(Knowledge Maps)、科學圖表(Scientific Diagrams)[4]。日本東京大學石川馨教授發明了一種管控質量的魚骨架圖（Fishbone Diagram），用于勾勒相互關聯的問題及影響因素，能夠層次分明、條理清晰地揭示問題的本質。D.H.喬納森(Jonassen)概括出認知工具的五種常用可視化方法：概念圖、思維導圖、認知地圖、語義網絡、思維地圖。

知識可視化的技術類型很多，現今英語教育領域常用的工具主要有圖片、視頻、音頻、概念圖、思維導圖等。根據英語教學的特點和教學需要，運用在語法教學中較多的知識可視化工具包括概念圖、思維導圖、思維地圖等，在繪制時可以采用手工繪制也可以使用MindManager，XMind，Mindmap，FreeMind或億圖等軟件進行繪制。

二、知識可視化應用于語法教學的理論依據

將知識可視化技術應用到語法教學，是指將原本抽象隱性的、復雜難懂的語法知識以圖示化的方法進行傳授，使語法知識變得直觀顯性的、具體化和形象化，以促進語法知識的傳播和理解，促進學生有意義的學習。將可視化技術應用于英語語法教學是建立在心理學、教育心理學等相關學科理論基礎上的，可以從雙重編碼理論（Dual Coding Theory）、認知心理學理論等方面的理論和研究方法獲得支持。

（一）雙重編碼理論（Dual Coding Theory）

心理學家阿倫·佩維奧(Pavio A.)提出了“雙重編碼理論”，他認為人腦中存在兩個信息處理編碼——言語系統和非言語系統。言語系統作用在于以語言為基本單位來記憶、儲存、加工語言信息并產生言語反應，非語言系統作用在于以意象為基本單位來記憶、儲存、加工非語言信息。在學習過程中，這兩個系統能夠相互配合地工作，言語和意象的組合呈現能夠在一定程度上刺激學習者組織、選擇和加工信息，并且遷移學習和保持學習[5]。根據雙重編碼理論，佩維奧認為語言與意象結合呈現信息比單一的語言呈現信息更能促進有意義的學習。學生借助可視化工具進行學習時，大腦內部借助圖形的意象來對外部信息進行加工與處理，每一個圖都包含了不同的結構關系，促使學生建立起知識間有意義的聯系。

（二）認知心理學理論

認知心理學認為學習是信息加工的過程。1781年，德國著名哲學家康德(Kant)首次提出圖式理論，他指出圖式就是學習者以往習得的產物；圖式的功能在于簡化現實并且幫助人們理解、推理和記憶。新知識的記憶是在原有知識經驗的基礎上通過圖式提供記憶依據和框架。20世紀60年代，瑞士著名心理學家皮亞杰(Piaget)正式提出建構主義理論，他認為人們的認知是通過同化和順應的不斷發展而建立起來的，皮亞杰認為認識的發生發展包括圖式、同化、順應、平衡四個方面，是同化、順應不斷交替以保持一種平衡的過程[6]。奧蘇貝爾認為，當學生把教學內容與自己認知結構聯系起來時，有意義學習便發生了。利用可視化技術學習的過程就是學習者通過同化和順應來產生新圖式的過程，可視化的圖形化表達中可以體現新知識的關聯，能夠使學生得以構建新知識的結構、促進新知識的系統整合，從而做到新知識被快速理解、傳播和傳授。

三、知識可視化在高職英語語法教學應用優勢

在知識碎片化時代，要在短時間內快速吸引學生注意力就必須改變呈現知識的方式。目前，知識可視化工具較廣泛地應用于中小學物理、化學、數學等學科領域，應用于英語教學中較多集中在閱讀、詞匯、寫作等方面，將知識可視化工具應用于語法教學的研究還較少。知識可視化技術應用在高職語法教學中具有如下優勢：

（一）簡潔明了、形象直觀

可視化技術通過圖示化的方法，把乏味、抽象的文字變成形象的可視化意向，使復雜的閱讀內容簡單化，能有效調動學生感官。學習者面前所呈現清晰的知識結構能使學生將知識進行理解和內化，實現知識的自我建構。形象化的可視化工具能夠促使傳統語法教學中的知識灌輸變為學習者的自主探究，將以往死記硬背的學習方法變為讀圖觀察分析思考的過程，優化教學效果。

（二）層級分明、邏輯清晰

語法規則圖式化地呈現可以使語法規則變得具有系統性、邏輯性，實現知識網絡的條理化、清晰化，同時搭建連接新舊知識的橋梁，對知識進行系統梳理、鞏固記憶和深化拓展。教師提煉語法規則關鍵點后，通過可視化技術呈現語法知識點的層級關系和知識網絡，使知識傳遞變得生動，把思維過程變得可視，能夠促進學生對規則的理解以及邏輯思維能力的培養，提高學生綜合分析邏輯關系和歸納總結的能力。

哮喘是一種慢性炎癥性疾病，以氣道高反應性，可逆性氣流受限，嗜酸粒細胞炎癥浸潤為特征［7‐8］。臨床表現為喘息反復發作、氣短、胸悶或咳嗽。目前哮喘治療藥物分為控制和緩解兩大類，甲基黃嘌呤廣泛用于哮喘的治療，多索茶堿作為其中一種藥物，已有文獻表明其對兒童成人和的氣道阻塞疾病安全有效［9‐10］，與茶堿療效相似。本研究比較多索茶堿和茶堿對支氣管哮喘患者的療效和安全性，為臨床用藥提供依據。

（三）生動形象、重點突出

知識可視化技術可以把抽象、隱性的語法知識以生動形象的圖示化的方式進行呈現，使其變成“可視”的、具體的、顯性的語法知識，利用字體的大小、顏色、線條凸顯語法文本中的關鍵詞，形成由關鍵詞組成的視圖化集合，激活左腦所擅長的語言、符號和數字，也激活右腦關于圖像、空間、色彩與節奏的形象思維。通過教師對圖片的分析，激活學生的思維，使學生快捷高效地理解、接受新知識并實現語言信息的有效輸出，做到隱性知識顯性化，顯性知識生動化，幫助學習者實現知識的重構和記憶。

（四）信息量大、立體感強

學習是通過大腦進行信息的傳輸、處理和儲存的，可視化圖表能構建系統的、相互關聯的知識網絡，幾秒鐘的讀圖甚至可以完成十萬字文本的閱讀，學習者可以通過關鍵信息迅速了解主旨和關鍵點，在海量信息中實現定位。不同線條、不同字體、不同顏色以及不同的層級關系能夠激活知識點與知識網絡之間的關系，圖片的立體感可以提高學生對語法關鍵點的關注度，易于比較知識點之間的關系及異同點，增強知識點的理解和記憶，提高學習效率和學習質量。

四、知識可視化在高職英語語法課程中的應用

傳統語法教學中，教師以文字形式呈現語法的形式、意義、用法，而可視化工具使冗長枯燥、瑣碎無章的語法知識變為簡潔有趣、邏輯有序的圖片，系統而體化，把“灌輸式”變為“主動式”的語法教學模式。知識可視化工具有其自身的特性及功能，以適當的視覺符號為媒介能幫助人們重構對事物的初認知進而獲得更全面的信息。學習者的學習認知的深度和廣度與可視化工具的恰當使用有密切的關系。根據可視化工具的功能和特點，結合教學目標、知識內容以及學生的需求，筆者利用億圖軟件制作可視化工具，把概念圖、思維導圖、思維地圖等應用到高職英語語法課程中：

（一）概念圖：搭建可視支架，建構知識體系

概念圖（Conceptual Diagrams/ Concept Maps）由美國康乃爾大學心理學家約瑟夫·D·諾瓦克(J.D. Novak )根據奧蘇貝爾（David P. Ausubel）的有意義學習理論提出。作為一種可視化的教學策略，概念圖簡潔清晰、易于建構，優勢在于立體化地展示靜態知識框架結構以及知識之間的邏輯關系，具有建構知識、組織信息和表征知識的功能。諾瓦克 (1984)認為，概念圖可以在教學活動中幫助學生進行認知，學到的知識可以被保持長久進而促進學生有意義的學習[7]。

語法是語言的組織規律，將概念圖運用于高職英語語法教學，改變以往文本認知的方式、緩解學生視覺疲勞，色彩豐富形態各異的圖片能在短時間內激發學生學習興趣。學生通過讀圖感知語法形成初認識，然后進行觀察、比較和理解，理清語法結構以快速地從整體上掌握語法的概念體系。英語的16種時態是英語語法學習的重點，筆者在講授時通過以下概念圖（圖1）進行講解。

在知識呈現階段，先讓學生讀圖觀察時態的構成要素，引導學生理解“動詞時態”的概念，即表示動作或狀態發生或存在的時間和方式。然后，指出概念圖的“時間”和“方式”兩個關鍵中心節點，其中“時間”包括現在、過去、將來和過去將來，“方式”包括一般式、進行式、完成式和完成進行式，用四種不同顏色帶箭頭的線條標明在四種不同時間和不同方式下形成16種不同時態以及其構成，16種時態的名稱也分別與相應線條顏色對應。通過該圖幫助學生搭建可視支架，讓學生從整體上把握語法時態的知識體系。由此可見，教師對冗長復雜的語法知識點進行高度提煉后，既可以使抽象知識具象化、突出教學重點，又可以幫助學生觀察、組織和整合信息，構建清晰的英語語法時態體系，實現對知識的完整理解與擴展，讓學生從被動接受語法轉變為主動學習。

（二）思維地圖：建立知識聯系，促進學習者的元認知

圖1 英語的16種時態

思維地圖(Thinking Map)是由 David Hyerle于1988年在語義學、認知心理學等理論基礎上開發的幫助學習者學習的思維工具。運用直觀視覺思維進行知識建構，使雜亂無章的知識具有條理性和系統性?；趯Υ竽X接收信息機制的研究，思維地圖主要有8種類型（圖2）：圓圈圖(Circle Map)、起泡圖(Bubble Map)、雙起泡圖(Double Bubble Map)、括弧圖(Brace Map)、流程圖(Flow Map)、復流程圖(Multi-flow Map)、樹形圖(Tree Map)、橋型圖 (Bridge Map)[8]。

圖2 思維地圖的八種類型

思維地圖是學習策略同時也是學習工具，利用思維地圖可以描述知識間固定的邏輯關系，可以表達分類、對比、順序、類比等概念，建立知識之間的內在聯系，有助于促進學習者對自我學習方式的了解和優化。在高職口語和寫作教學中錯誤使用動詞的現象十分普遍，筆者利用以下思維地圖（圖3）幫助學生區分各類動詞的用法。

圖3 動詞的分類

動詞分為實義動詞、系動詞、助動詞和情態動詞四類，高職學生錯誤使用動詞的原因是無法準確判斷動詞是否可以單獨作謂語使用。為了突出該語法的關鍵點，首先把動詞明確在思維地圖上標注為“可獨立作謂語”和“不可單獨作謂語”兩類，讓學生明確動詞是否可以獨立作謂語，其次，讓學生讀圖理解“可獨立作謂語”只有實義動詞，其中實義動詞又分為及物動詞和不及物動詞，而“不可單獨作謂語”的有系動詞、助動詞和情態動詞三類，同時標注三類詞的具體用法以及例句，例句中的詞語用紅色字體標注以引起學生的注意并幫助學生理解。在思維地圖中，學生通過圖形、分支結構和顏色等多模態元素了解知識的分類及層級關系，使學生多種感官通道迅速地被調動起來，能夠快速地把握知識的重點，發現知識點之間的內在聯系，加深對知識邏輯關系的理解，從而提高學習能力。

（三）思維導圖：拓展發散性思維，實現知識深加工

虛擬語氣是語法教學中的重點和難點，筆者在虛擬語氣復習課時繪制了樹形思維導圖（圖4）。該圖以講解重點“虛擬語氣”為樹干，以講解要點（定義、基本句型、主要用法、特殊句式、倒裝句、情態動詞+have done）六大部分為分支繪制樹形圖。樹形圖顏色鮮艷、具有跳躍感和生命力，快速吸引學生注意力。在教師引導下，學生對所學內容進行回憶、比較、整合及總結，大腦潛能被迅速激發、學習的主動性很快就提高了。教師通過對已學知識中的重難點和零散的知識綜合起來進行細心梳理和高度提煉，擴大了教學容量，減輕了學生的認知負荷。

圖4 虛擬語氣

五、知識可視化應用在高職語法教學中需注意的問題

（一） 合理選擇并恰當使用知識可視化工具

知識可視化工具類別及方法眾多，教師應根據不同的教學內容選擇使用不同的可視化工具?？梢暬ぞ叩倪x擇和使用與學習者知識認知的深度和廣度有極其密切的關系。在描述知識框架結構、層級關系及體系、幫助學習者理清整體框架和體系時，宜采用概念圖；在描述相對固定的邏輯關系、幫助學習者獲取和鞏固知識時或是在提出問題進行思考時，宜采用思維地圖；在多角度對知識關鍵點進行整合和記憶、擴展思考時或是需要提出問題的解決辦法時，宜采用思維導圖。在教學時教師應結合教學目標、知識內容以及學生的認知特點、學習習慣和學習需求，對知識可視化工具加以改造、綜合，使抽象的概念具體化，培養學生對視覺信息的理解和運用能力。

（二）提高學生的識讀能力和視覺素養

當今讀圖時代，識讀是重要的學習技能。視覺素養是“有意識的看”的能力，研究始于美國60年代中期。視覺素養”(visual literacy)由國際視覺素養協會（(International Visual literacy Association）創立者之一的John Debes（約翰·戴伯斯）于1969年首次使用：視覺素養是人類通過觀看，同時整合其它感覺經驗發展出的一組視覺能力的素質[10]。教師應引導學生主動探究知識圖形、認識圖形所表達的意義，教會學生對知識進行分類、歸納和總結以及呈現知識方式的方法，對所學內容進行有效地組織、優化以及整合，提升學生的多元識讀能力和視覺素養，讓學生學會自主學習。

（三）培養可視化工具的使用技能

Jonassen 認為思維是學習的必備條件，當學生試圖用圖表來表示他們的思想時，最能激活學生的思想[11]。因此，應引導并鼓勵學生以小組協同合作的方式共同繪制概念圖、思維地圖或思維導圖。讓學生學會用個性化的方式管理和表述學習內容，有條理、有層次地建構知識，使知識表達邏輯化、系統化。教師應適當普及可視化工具知識或提供繪制模板，讓學生參與可視化圖表繪制，這樣可以激發學生創新能力，提高合作能力和協同能力，也可以開發學生認知的潛能，實現個性化、可持續的教學交互。

六、結束語

可視化技術作為一種重要的教學策略和教學輔助方法既可以改變知識的呈現方式，也能夠實現教法與學法的升級。在高職英語語法教學中，教師要根據語法知識類型、特征以及學生學習程度，合理選擇并恰當使用各種可視化工具，幫助學生搭建可視支架，讓隱性知識顯性化，顯性知識形象化，幫助學生提高知識輸入和輸出的雙向能力。新時代的英語教師將改進教學方法從而進一步優化課堂教學，提高教學質量。