知识可视化应用于学科教学的新观点——访瑞士知识可视化研究开拓者马丁·爱普教授

随着多媒体技术的发展,如何有效应用知识可视化优化教学过程,成为图像时代教学面临的重要挑战。瑞士卢加诺大学马丁·爱普(Martin J.Eppler)教授是推动知识可视化研究的重要开拓者,在促进知识可视化的教学应用方面成绩显著。2004年,他界定了知识可视化的定义,提出视觉传播与视觉认知是知识可视化的理论基础,推动知识可视化正式成为新的研究领域。2005年,他整合形式多样的视觉表征形式,形成"可视化方法周期表",用以揭示不同形式视觉表征的异同。他和团队构建了"视觉素养"在线学习教程,提供可视化教学设计方案和案例,大力推动知识可视化在专业教学中的应用,为利用可视化方式优化教学过程提供了参考。他开发了知识传播网(www.knowledge—communication.org)、视觉素养网(www.visual—literacy.org)等知名网站,利用网络课程提升教师、学生的视觉素养,推广知识可视化及其教学应用成果。他与多所高校合作,开展知识可视化的综合研究,对不同学校、不同学科人员如何开展协同研究具有参考价值。借助于本次访谈,我们能了解马丁·爱普教授如何看待知识可视化教学应用的最新发展与未来趋势,及其研究团队如何利用知识可视化优化教学的。     

知识可视化及其在初中化学教学中应用的研究

知识可视化指应用视觉表征手段促进群体知识的传播和创新。知识可视化的主要途径是视觉表征,主要理论基础是双重编码理论。在初中化学教学中使用基于知识可视化的教学策略能集中学生的注意力,帮助学生理解、记忆和运用知识。知识可视化的教学应用具有普适性,在初中化学教学中的应用研究有待深化。     

可视化编程能有效促进K12学生的发展吗——基于SSCI期刊39项实验和准实验的元分析北大核心

编程被全球多个国家纳入基础教育课程,可视化编程工具因其具有操作直观、封装简化等特点,已成为中小学开展编程教育的重要方式。然而学界对可视化编程能否有效促进学生的发展,尚未形成一致的结论。通过对近十年SSCI期刊39项实验和准实验研究进行元分析发现:(1)可视化编程对K12学生在认知、行为能力、情感态度三个层面都有促进作用,且对认知的影响最大,其次是情感态度层面;(2)可视化编程在小学阶段的作用效果更为显著;(3)中等规模的可视化编程教学活动对学生认知层面的影响最佳,小规模可视化编程教学活动对学生行为能力层面的影响更突出;(4)不同时长的可视化编程教学活动都对学生发展有积极促进作用,但作用效果无显著差异。未来开展可视化编程教学与实践,可将信息科技课程内容与其他学科结合,综合工具自身的特点以及学生不同年龄阶段的发展特征来设计学习活动,并在实施时采用多样化的教学策略,提高学生的学习投入和学习效果。     

最近发展区智能可视化机理及其技术设计突破

文章以教育信息化2.0为背景,旨在借助智能技术可视化地诊测内隐于学生心中的最近发展区,解决教师精准定位教学起点和补教内容等问题。利用文献研究方法发现,社会知识与个体认知之间可以借助语言符号进行转化。研究结果表明:准确诊测学生最近发展区的基本原理,就是将学生现有基础水平同其需要达到的学习目标进行比对,再以认知地图方式找出其可视化的差距。其技术实现原理为:采用Spring MVC技术,推送易、中、难测试题,区分出学生基础水平层次,再将学生残缺和模糊不清的知识点进行可视化补教导航。运用这些原理进行教学实验研究,得出了以下结论:(1)通过分层推送练习题,可准确定位学生最近发展区,有针对性地促进其发展;(2)根据学生最近发展区现状,可实现全班大面积的个性化智能教学导航;(3)针对入门教学特征,需要进行认知地图可视化导航设计,针对教学难点,需要开展解题智能可视化导航设计。     

知识可视化在高职计算机教学中的应用

知识可视化作为一个新兴的研究领域,以丰富直观的方式展现知识,使知识更容易理解、利用和传播,因此,受到社会各领域的广泛关注,在教育教学中也逐步应用起来,在教学中产生了良好的教学效果。本文基于知识可视化在高职计算机教学中的应用,从利用概念图可视化网络知识、运用思维导图重构网络概念体系结构、利用仿真软件作为可视化工具深化学生对网络知识的应用理解三方面对这一模式的应用进行了分析。     

认知诊断十年:基于CiteSpace的知识图谱分析

借助CiteSpace可视化软件,对Web of Science数据库中认知诊断研究近十年的成果进行知识图谱分析。结果发现:(1)认知诊断研究覆盖国家较少,美国为核心国家,中国不断逼近核心地位;(2)跨国际机构合作较为薄弱,有待加强;(3)认知诊断知识基础包括认知诊断模型、Q矩阵校准和模型-数据拟合等方面,CDCAT研究在2013年后迅速增加;(4)研究理论较多,应用研究缺乏,应不断提升认知诊断在教学、考试中的价值,助力智慧教育的实现。     

基于可视化学习的小学数学几何教学模式的探究——以《轴对称》为例

小学数学几何在《数学课程标准》中属于"空间与图形"领域,教学内容比较抽象。然而,在小学阶段,学生思维仍以直观形象思维为主,对于抽象知识的理解存在一定的困难。可视化学习是一种有效的教学策略,将可视化技术应用到小学数学教学中,开展可视化教学,对加深学生知识的理解、培养空间观念、发展学生思维具有十分重要的意义。文章基于STILE学习模式,结合实际教学需求,提出一种基于可视化学习的小学数学几何教学模式,并采取等组对照实验方法对该模式应用有效性进行检验。研究表明,运用可视化学习模式有助于提高学生学习兴趣,加深学生对几何知识理解。     

初中化学用语的可视化教学

知识可视化是知识传递和建构的有效手段,也是信息技术在教学中应用的结果。知识可视化能有效降低学习认知负荷,激发学生学习兴趣。在初中化学用语教学中,可应用微观可视化、过程可视化和知识结构可视化策略进行教学。     

高中物理课堂有效教学的五个实用措施

本文提出了高中物理课堂有效教学五个实用措施:(1)激活学生已有的知识积淀;(2)让学生充分展开高层次的思维过程;(3)充分展开课堂交互活动;(4)达成对知识的深层理解和灵活应用;(5)建立积极的课堂环境,充分调动学生的情绪,使教学生动有趣.     

浅谈知识可视化模式下的作文教学

知识可视化指可以用来构建、传达和表示复杂知识的图形、图像手段。除了传达事实信息之外,知识可视化的目标还在于传输知识,并帮助他人正确地重构、记忆和应用知识。小学作文教学重点考验学生的发散性思维,开发学生的大脑潜力。在作文教学中应用知识可视化教学模式,能够辅助学生对知识的思考和记忆,激发学生的智慧潜能,加强学生的逻辑分析能力和事物理解能力。     

小学低段语文教学中的知识可视化策略

在教学中,知识可视化的应用还是非常初级的,这是进来才出现的一个研究领域。这项研究的重点在于小学语文教学的视觉信息方面,将小学低年级学生的思维方式和思考的特点作为研究的依据,在可视化软件的帮助之下,对教学进行改革。将知识可视化应用在小学语文低段语文教学中对于学生是非常有益的,可将他们的阅读方式和写作的能力进行充分的完善和开发。     

思维可视化技术在小学数学教学中的应用策略

近些年来,国内外都相继在各个领域应用和发展了思维可视化技术,研究内容涉及思维可视化的内涵、结构和特征、评价标准等诸多方面.思维可视化技术应用于数学教学是通过图文结合培养学生对知识的学习兴趣,加深对知识的理解和掌握,这对于学生学习潜能的挖掘和学习思维的发展具有十分重要的意义.为此,笔者查阅了一些文献资料,并结合自身教学经验,对思维可视化技术在小学数学教学中应用的策略进行简要分析和讨论.     

基于“初等数学研究”课程教学促进职前教师MKT发展

该文经过论证认为,教学知识的掌握与运用水平对师范生入职后的教学能力有重要的影响。"初等数学研究"课程在发展学生的教学需要的数学知识方面理应起到重要的作用。在"初等数学研究"课程教学中通过(1)重视绪论的教学,提升学生学习的自觉性、主动性;(2)开展专题研究性学习;(3)以问题解决为核心组织教学;(4)开展主题模块式学习以促进职前教师MKT发展。     

好的知识可视化在小学语文教学中的应用研究

知识可视化是一种图解手段,它能够构建一套完整的知识体系,为学生梳理、传达一些相对复杂的知识。知识可视化在传递信息的过程中能够兼顾知识的显性与隐性。显示知识指的是书本中的常见知识;隐性知识指的是学习经验、价值观等。知识可视化有利于学生正确重构和应用所学知识,对提升学生的学习效率至关重要。本文围绕知识可视化运用于小学语文教学中的作用展开论述,并提出了将知识可视化运用于小学语文教学中的具体策略。     

小学低段语文教学中的知识可视化策略

知识可视化是一个新兴的研究领域,其在教学中的应用还处于初级阶段.本研究针对目前小学语文教学缺乏对视觉信息的挖掘、利用和加工等方面存在的问题,结合小学低年级学生的认知特点,借助可视化的教学软件,从情景识字、看图说话、想象阅读和写作训练四个方面对常规教学设计进行创新,通过实验研究的方法,得出结论:在小学语文教学中运用知识可视化策略,能够改变学生的阅读方式,挖掘写作的潜在价值,同时让语文课堂更加生动.     

基于加涅信息加工学习理论的地理教学模式探究

从加涅信息加工学习理论(以下简称GLM理论)与高中地理知识的有机融合出发,逐步探讨地理教学模式的三个研究阶段:(1)基于GLM理论的中学地理教学认知,将理论研究与教学实践相融合,形成基于该理论的教学应用模型;(2)基于对知识信息和学生基础的把握,构建GLM理论的教学模式;(3)基于“昼夜长短变化”的教学实践,培养学生自觉养成地理核心素养的能力。通过以上三个阶段的研究路径,力求能够实现教师与学生的双向成长。     

国内数学教师教学行为研究综述

运用可视化分析和内容分析对国内二十多年数学教师教学行为的研究文献进行梳理,从数学教师教学行为的水平层次、具体教学行为、影响数学教师教学行为的因素以及数学教师教学行为的发展与探索4个维度展开阐述.最后针对数学教师教学行为研究现状提出可进一步研究的方向：(1)数学教师特有的教学行为特征的研究;(2)对数学教师教学行为评价体系的研究;(3)深入研究数学教师教学行为的影响因素;(4)从重理论研究到重实验研究.     

欠发达地区信息技术教学应用的影响因素研究

信息技术与教育教学深度整合是推动教育信息化深入发展的重要内容。在政策、技术、设备资源等条件保障下,欠发达地区逐渐克服了外部障碍,教师个人因素(如知识和信念)成为阻碍教师信息技术教学应用的关键因素。通过文献梳理,结合TPACK和期望价值理论,提出了信息技术教学应用影响因素理论模型,并以西部某欠发达地区的267名中小学教师为研究对象,使用结构方程模型探索高、低层次信息技术教学应用的影响因素。结果表明：(1)技术整合知识对高层次信息技术教学应用不产生直接影响,而通过能力信念对高层次信息技术教学应用产生间接影响;(2)价值信念对信息技术教学应用没有直接影响,但通过能力信念间接影响高、低层次的信息技术教学应用;(3)能力信念是理论知识迈向深度应用的中介。其中,能力信念在技术整合知识和高层次信息技术教学应用之间起完全中介作用,在技术整合知识和低层次信息技术教学应用之间起部分中介作用。研究结论对推动欠发达地区的信息技术教学应用水平和提高教师教育素养具有较好的参考和借鉴价值。     

思维可视化在初中物理电学教学中的应用与实践

教师通过对思维过程可视化概念、模式、应用的介绍,结合初中物理电学教学中电路动态分析的教学实例,采用实验研究和定量分析法,变传统的知识可视化为思维过程的可视化,将思维可视化应用于突破初中物理电学教学的难点上,以有效帮助学生借助可视化思维模式理解电路动态分析方法,使教师获得可靠的教学评价依据,从而及时调整教学策略,实现高效...     

教学相互作用基本过程初探

本文结合长期教学实践,探讨了教师、学生和媒介知识三要素在教学相互作用过程中的相互影响和作用机理。研究表明:(1)媒介知识是教师和学生之间的桥梁和纽带;(2)教师将媒介知识解构成离散的知识单元,并将其用各种感觉器官可以接收的信息形式(文字、图像、声音、动作、气味、接触等)输出并且传递给学生;(3)学生启动各种感觉器官接收各类信息,并将其转化为学生自己的知识单元,经过不断的练习和思考,通过内省矩阵将离散的知识单元融合成完整的知识概念和知识核;(4)教学相长,教师经过教学相互作用,通过其内省矩阵,也将逐步深化其对媒介知识的理解。