知識可視化工具在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用探究

■甘肅省張掖市甘州區(qū)西街小學(xué) 李 愛

一、知識可視化工具的相關(guān)內(nèi)容概述

（一）知識可視化工具的內(nèi)容

所謂知識可視化，即在科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)或信息等方面的可視化研究之后，這一形態(tài)應(yīng)用于知識教學(xué)中，而國內(nèi)外的學(xué)者依據(jù)自身的理解，對這一概念也作出了不同的解讀。

（二）知識可視化工具的類型見解

1.思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖最早由英國人Tony Buzan 開發(fā)，最初Tony Buzan 只是將思維導(dǎo)圖作為記筆記的方法，逐漸發(fā)現(xiàn)其可視化的優(yōu)勢，并將其發(fā)展為思維展現(xiàn)的工具。構(gòu)建思維導(dǎo)圖時(shí)，需要先將圖像的中心點(diǎn)處描繪一個(gè)主題概念，再由中心向四周呈“發(fā)散狀”部署樹狀的分支概念，可利用彩色圖案或線條、符號等，使原本單調(diào)的信息更為直觀、清晰，而思維導(dǎo)圖的方法能夠有效提升記憶力和創(chuàng)造力，與人類的大腦思維模式相似。其中，“中心概念”是思維導(dǎo)圖較為明顯的特征，由中心概念向周圍散發(fā)的概念主題，再由一級主體發(fā)散二級主題，層次類推最終形成“樹狀”的結(jié)構(gòu)圖。現(xiàn)如今隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)達(dá)，人們可以使用計(jì)算機(jī)的形式構(gòu)建思維導(dǎo)圖，常用的制圖軟件有X Mind及Inspiration等。

2.概念圖

概念圖是由J.D.Noysk 博士等人發(fā)明，以教育心理學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合圖示理論及概念網(wǎng)絡(luò)理論，概念圖凸顯出明顯的教育作用，作為一種輔助教學(xué)技術(shù)，概念圖能夠更加清晰地呈現(xiàn)出知識體系。一般來說，概念圖主要由概念、箭頭等元素組成，其中最為主要的命題置于圓圈中，再以箭頭或線條的方式將概念命題聯(lián)系在一起，使概念之間的關(guān)系能夠通過這種方式組成層次化的結(jié)構(gòu)。概念圖的知識可視化特點(diǎn)較為明顯，可凸顯出知識體系的層次化結(jié)構(gòu)，常用的制圖軟件有Inspiration等。

3.思維地圖

思維地圖是由David Hyerle 博士發(fā)明，其本質(zhì)是語義學(xué)及認(rèn)知心理學(xué)的原理，屬于一種模擬思維的工具，能夠幫助使用者構(gòu)建出完整的知識體系，常見的思維地圖有圓圈圖及雙氣泡圖等八種形式，由此可以看出，思維地圖的形式較多，與思維導(dǎo)圖存在明顯的不同，而思維地圖的每種形式都有各自的功能，也對應(yīng)著人類大腦處于思考過程中時(shí)對應(yīng)的八種思維形態(tài)，思維地圖的應(yīng)用可提升學(xué)生對知識信息的分析及比較能力，使學(xué)生具備構(gòu)建知識體系的素養(yǎng)。

4.韋恩圖

韋恩圖主要應(yīng)用于兩個(gè)或多個(gè)元素的可視化現(xiàn)象中，如兩種事物的特征較為鮮明，教師就可構(gòu)建兩個(gè)相互交錯(cuò)的大圓，將事物的共同特征填于大圓中的重疊部分，使各自的特點(diǎn)與各自的區(qū)域?qū)?yīng)，而不同的特點(diǎn)可寫在不重疊之處。韋恩圖具有比對差異的明顯優(yōu)勢，在事物的特性對比方面給人以更加直觀的視覺顯現(xiàn)。

二、知識可視化工具在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的必然性

（一）小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀分析

在當(dāng)代小學(xué)數(shù)學(xué)的課堂教學(xué)中，教師通常采用“內(nèi)容引入-知識梳理-難點(diǎn)教學(xué)-訓(xùn)練總結(jié)”的方式進(jìn)行知識教學(xué)，由于小學(xué)生的認(rèn)知能力有限，自身對知識體系的梳理能力并不強(qiáng)，若教師未能在“知識梳理”環(huán)節(jié)中采用直觀性更強(qiáng)的展現(xiàn)方式，學(xué)生對知識的認(rèn)知必然會存在誤區(qū)，長此以往，學(xué)生也會對小學(xué)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)喪失興趣。究其原因，是教師采用的知識梳理方法不當(dāng)，現(xiàn)代教育體系講求科學(xué)的教育形式，知識可視化工具在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用是十分必要的，對此，教師要積極改變當(dāng)下的知識梳理方式，采用多種可視化工具的形式，帶領(lǐng)學(xué)生在數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)中形成完善的知識體系，以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)思維活躍度，避免學(xué)生因單一重復(fù)的思維發(fā)展模式而導(dǎo)致思維固化，將圖形與知識相結(jié)合，可重新啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的效率。

（二）知識可視化工具在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的必然性

1.知識可視化工具與學(xué)生思維發(fā)展特征相似

小學(xué)生的年齡階段較小，其思維形式主要以形象化思維為主，在面對一些較為抽象的數(shù)學(xué)知識時(shí)，學(xué)生的理解能力就會稍顯不足，這些并非智力方面的問題，而是思維方式的差異，是必然存在的客觀事實(shí)。故對于小學(xué)生的數(shù)學(xué)教育需要從形象化思維的特征入手，立足學(xué)生的思維模式，對學(xué)生進(jìn)行針對性的數(shù)學(xué)知識教學(xué)，化抽象為形象，才能提升學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解能力，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的數(shù)學(xué)知識體系，正確辨別知識之間的聯(lián)系性與差異性，推進(jìn)學(xué)生的主觀能動性與學(xué)習(xí)活動相結(jié)合。知識可視化工具在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的應(yīng)用中，教師應(yīng)熟練掌握各種可視化工具的應(yīng)用方法，通過對學(xué)生思維方式的研究，正確運(yùn)用各類可視化工具，將各類可視化工具的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，促進(jìn)學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解程度更為深入，切實(shí)提升小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的效率和質(zhì)量。

2.知識可視化工具與學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程相互適應(yīng)

數(shù)學(xué)教育在小學(xué)教育體系中十分重要，關(guān)系到學(xué)生整體學(xué)習(xí)水平的提升，對小學(xué)數(shù)學(xué)的知識進(jìn)行梳理是十分必要的，構(gòu)建完善的知識系統(tǒng)可有效培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，幫助學(xué)生熟練應(yīng)用數(shù)學(xué)知識，并形成技能化的學(xué)習(xí)狀態(tài)，提升學(xué)生對數(shù)學(xué)問題的解決效率。從本質(zhì)上說，教師帶領(lǐng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中應(yīng)用知識可視化工具，也等同于從練習(xí)中逐步提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)。在課堂教學(xué)中運(yùn)用知識可視化工具，能夠提升學(xué)生的組織記憶力，使學(xué)生對知識更易理解。教師也可將一些典型例題融入教學(xué)中，使用可視化的方法逐步呈現(xiàn)出知識梳理的過程或計(jì)算的過程，在這個(gè)過程中，教師也可對重點(diǎn)予以特殊標(biāo)記，以凸顯其重要性。而教師對知識可視化工具的使用與學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程是可以相互適應(yīng)的，依據(jù)不同階段學(xué)生對知識學(xué)習(xí)的不同需求，教師可以采用不同類型的可視化方法來梳理知識，并獲得理想的教學(xué)效果。

三、知識可視化工具在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究

（一）思維導(dǎo)圖梳理知識結(jié)構(gòu)

在小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)中，每一章節(jié)的知識之間都具有科學(xué)性的布局和結(jié)構(gòu)，對章節(jié)的知識進(jìn)行梳理，可對全局起到統(tǒng)領(lǐng)的作用。思維導(dǎo)圖的在小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)中的應(yīng)用，應(yīng)先設(shè)定一個(gè)中心主題，并圍繞這一中心逐步向外發(fā)散，構(gòu)建總結(jié)性的知識思維導(dǎo)圖，以全冊教材目錄為“樹枝”，將“葉”落實(shí)到每一章節(jié)的知識內(nèi)容中。在教師教學(xué)思路的引領(lǐng)下，學(xué)生可以通過合作完成對思維導(dǎo)圖的繪制，自主梳理知識結(jié)構(gòu)，并對畫圖過程中的收獲進(jìn)行交流和分析，再由教師對思維導(dǎo)圖繪制過程中的難點(diǎn)和疑點(diǎn)進(jìn)行解答。教師帶領(lǐng)學(xué)生完成了圖中所示的知識梳理，并以此為模板，讓學(xué)生進(jìn)行深入的研究和拓展，豐富這一知識可視化的思維導(dǎo)圖。

（二）流程視圖復(fù)習(xí)算法思路

在有關(guān)于數(shù)的算法知識中，教師要先對算法的步驟及思考流程進(jìn)行梳理，此時(shí)使用流程視圖的方法最為適宜，在小學(xué)三年級的數(shù)學(xué)教學(xué)中，關(guān)于“兩位數(shù)的乘法”教學(xué)部分，豎式是較為重要的知識點(diǎn)，教師要通過流程視圖的方法，將其計(jì)算流程逐步勾畫出來，并使其中的算法更為清晰，學(xué)生對這部分知識的理解也會更加深入。

（三）橋形示圖整理面積公式

在思維地圖的八種類型圖中，橋形示圖是其中之一，其優(yōu)勢在于能夠?qū)⑾嗨频脑剡M(jìn)行比較和推導(dǎo)，通過橋狀圖的對比，這些相似元素的差異性會更為明顯。繪制橋形示圖的方法為：先將需要比較的事物或元素寫在“橋”的左側(cè)，將類推的相關(guān)事物寫作“橋”的右側(cè)。

（四）韋恩圖比較圖形的差異

韋恩圖在知識可視化工具中最為常用，能夠?qū)κ挛镏g的相同性予以重疊化明示，其優(yōu)勢也在于可以通過重疊顯示出事物之間的特性。關(guān)于韋恩圖的畫法為：先畫出兩個(gè)存在相交的圓形，這兩個(gè)圓形代表被比對的兩個(gè)事物，而事物中的共同點(diǎn)則屬于重疊的區(qū)域，不同點(diǎn)則在于不重疊的部分。在比對長方形與正方形的差異時(shí)，教師采用韋恩圖的方法，將二者的共同特征與不同點(diǎn)清晰地展示了出來，這一種整理的方法為學(xué)生在數(shù)學(xué)知識學(xué)習(xí)中打開了思路，促使學(xué)生對已學(xué)的知識進(jìn)行深入的思考，教師所勾畫出的韋恩圖也可作為學(xué)生自我復(fù)習(xí)時(shí)的使用工具。

四、結(jié)語

知識可視化工具是小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的一種新型的手段，在實(shí)際的教學(xué)中仍需要教師進(jìn)行實(shí)踐和探究，開發(fā)出更多的應(yīng)用路徑，優(yōu)化教學(xué)效果。教師要根據(jù)教學(xué)的實(shí)際情況選擇適宜的教學(xué)工具，歸納知識點(diǎn)，通過多樣的教學(xué)形式構(gòu)建視圖，而教師可以在教學(xué)中邊畫邊講，助力學(xué)生深入理解數(shù)學(xué)知識。