知識可視化教學(xué)研究綜述

李祎帆 葉湘虹

摘要：知識可視化教學(xué)契合“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代學(xué)生的視聽信息接收習(xí)慣，降低了學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷，促進(jìn)了教學(xué)效果的提升。從已有研究成果來看，知識可視化教學(xué)研究總體呈上升趨勢。國內(nèi)外知識可視化教學(xué)研究成果表明：情境認(rèn)知學(xué)習(xí)理論、具身認(rèn)知理論、雙重編碼理論、戴爾經(jīng)驗(yàn)之塔理論等為知識可視化教學(xué)奠定了理論基礎(chǔ);目前知識可視化教學(xué)研究內(nèi)容主要涉及視覺表征及其分類研究和知識可視化教學(xué)設(shè)計(jì)，應(yīng)用研究主要包括在教學(xué)理論拓展中的應(yīng)用、與具體學(xué)科的整合應(yīng)用、具體視覺表征手段在教學(xué)中的應(yīng)用等方面;未來可以從促進(jìn)理論與教學(xué)實(shí)踐的深度有效結(jié)合、深入探索多學(xué)科知識可視化教學(xué)研究、拓展多種視覺表征工具應(yīng)用途徑等方面入手進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：知識可視化;教學(xué);綜述

中圖分類號：G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-6916（2022）03-0138-03

知識可視化教學(xué)的定義最早出現(xiàn)在2005年一篇文章中，由此開啟了對知識可視化教學(xué)應(yīng)用的研究?！爸R可視化無疑將成為教育技術(shù)達(dá)成教學(xué)效果最優(yōu)化的利器之一，因此也是教育技術(shù)的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域?！盵1]顯然，知識可視化研究為教育教學(xué)手段的變革打開了一個(gè)新的窗口。

一、知識可視化教學(xué)的概念

知識可視化教學(xué)似乎從人類教育教學(xué)一開始就已存在，并隨著信息技術(shù)的發(fā)展，逐漸成為教育技術(shù)領(lǐng)域中的重要部分。馬丁·愛普研究并證明了知識可視化對群體知識共享帶來的益處，提出了知識可視化可以應(yīng)用于學(xué)科教學(xué)的新觀點(diǎn)：在他看來，知識可視化具有社會、情感、認(rèn)知三方面的優(yōu)勢，所以，知識可視化教學(xué)應(yīng)用范圍廣泛，效果可期[2]。國內(nèi)學(xué)者葉新東認(rèn)為，知識可視化教學(xué)利用視覺表征和認(rèn)知輔助工具，使符合學(xué)生認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化成認(rèn)知結(jié)構(gòu)，進(jìn)而加工成可視覺語言。這種方式不但可以促進(jìn)知識的傳播和創(chuàng)新，還能培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知與創(chuàng)新兩種能力[3]。

總的來說，知識可視化教學(xué)就是教學(xué)者借助知識可視化表征手段，將知識以更加符合受教育者認(rèn)知規(guī)律的形式呈現(xiàn)，從而降低其認(rèn)知負(fù)荷，達(dá)到知識傳遞與創(chuàng)新的目標(biāo)。這種新型的教學(xué)方式能夠幫助教學(xué)者提高教學(xué)效果，提高受教育者的學(xué)習(xí)效率，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的有效結(jié)合。

二、知識可視化教學(xué)研究現(xiàn)狀

（一）基本情況

1.研究成果：截至2020年12月31日，在中國知網(wǎng)檢索“知識可視化教學(xué)”這一主題，共檢索到575篇文章，對全部檢索結(jié)果進(jìn)行可視化分析，得到一個(gè)總體趨勢分析圖（見圖1）。

如圖1所示，對知識可視化教學(xué)的研究，從最初1998年僅有1篇相關(guān)文獻(xiàn)，到相關(guān)研究文獻(xiàn)數(shù)量最多時(shí)期的2018年的97篇，其中研究成果呈現(xiàn)最快時(shí)期是在2017年至2018年間，而近兩年間該領(lǐng)域刊出文獻(xiàn)成果速度放緩。由此可見，知識可視化教學(xué)相關(guān)研究總體呈上升趨勢，而近兩年知識可視化教學(xué)相關(guān)研究步伐放慢，但仍然是一大熱點(diǎn)，有待進(jìn)一步深入探索。

2.研究學(xué)者：雖然“知識可視化教學(xué)”提出時(shí)間較晚，但越來越多的學(xué)者關(guān)注到了該領(lǐng)域的重要性，如國內(nèi)研究較為突出的學(xué)者有：北京師范大學(xué)的趙國慶、河南大學(xué)的趙慧臣、上海大學(xué)的李梁等。國外的馬丁·愛普等在推動(dòng)知識可視化優(yōu)化教學(xué)方面發(fā)揮了巨大作用。

3.研究機(jī)構(gòu)：隨著知識可視化技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)一些教育機(jī)構(gòu)特別是學(xué)校正在積極研究與探索知識可視化技術(shù)的應(yīng)用。華東師范大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)研究所應(yīng)用可視化技術(shù)在國內(nèi)中小學(xué)范圍內(nèi)實(shí)施課程改革，證實(shí)了可視化技術(shù)對教學(xué)效果的顯著提高。北京師范大學(xué)知識工程研究所同樣具有代表性，它建立的學(xué)術(shù)交流網(wǎng)站為知識可視化研究提供了很好的平臺，還展開了對大學(xué)生發(fā)展有關(guān)的隱性知識測量研究。中南大學(xué)建設(shè)的具有學(xué)校特色的可視化平臺，用以輔助精準(zhǔn)教學(xué)，確保了新冠疫情期間遠(yuǎn)程教學(xué)任務(wù)的按時(shí)完成。

在國外，為了嘗試培養(yǎng)學(xué)生的視覺素養(yǎng)，來自瑞士的一些科研人員聯(lián)合建立了知識可視化研究和教學(xué)聯(lián)盟。馬丁·愛普開發(fā)的知識傳播網(wǎng)和視覺素養(yǎng)網(wǎng)等網(wǎng)站，為推廣知識可視化教學(xué)應(yīng)用成果做出了積極貢獻(xiàn)。

（二）理論基礎(chǔ)

知識可視化教學(xué)涉及的理論有情境認(rèn)知學(xué)習(xí)理論、具身認(rèn)知理論、雙重編碼理論、戴爾經(jīng)驗(yàn)之塔理論等，它們?yōu)橹R可視化教學(xué)的研究發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)與支撐（見表1）。

學(xué)習(xí)理論以知識可視化為載體，用各種視覺表征手段為學(xué)習(xí)者創(chuàng)設(shè)了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，能幫助學(xué)習(xí)者感知、注意、理解學(xué)習(xí)信息，沉浸其中，從而提高學(xué)習(xí)效果，進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量。具身認(rèn)知理論在學(xué)習(xí)知識和解決問題的過程中，知識可視化能幫助學(xué)習(xí)者通過視覺表征進(jìn)行感知、記憶和具身思維，視覺化信息呈現(xiàn)方式可降低認(rèn)知負(fù)荷，克服記憶信息負(fù)荷困難。雙重編碼理論雙重編碼理論認(rèn)為在記憶的貯存、加工與提取中，存在著語言與視覺兩個(gè)編碼通道。知識可視化將教學(xué)語言轉(zhuǎn)化成對學(xué)習(xí)者來說更形象直觀的視覺信息，并通過可視化呈現(xiàn)，極大地加深了學(xué)習(xí)者對語言信息的理解程度，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)的有效性，以此提高教學(xué)效果。戴爾經(jīng)驗(yàn)

之塔理論“經(jīng)驗(yàn)之塔”理論將學(xué)習(xí)者獲取學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)的途徑和方式，依據(jù)具體抽象程度，劃分出了十一個(gè)層次，依層次往上越發(fā)抽象。知識可視化教學(xué)就是通過可視化表征幫助學(xué)習(xí)者將直接經(jīng)驗(yàn)和感性認(rèn)識作為切入點(diǎn)，逐步抽象，促進(jìn)直接經(jīng)驗(yàn)和抽象經(jīng)驗(yàn)有機(jī)融合。（三）知識可視化教學(xué)研究內(nèi)容

1.知識可視化教學(xué)中的視覺表征及其分類研究

作為實(shí)現(xiàn)知識可視化效果的手段，視覺表征為知識可視化教學(xué)提供了實(shí)踐方法和策略。只有用對了教學(xué)過程中所需的方法和策略，才能凸顯知識可視化在教學(xué)中的價(jià)值。趙慧臣在此方面研究成果較為豐富且最具代表性，他在2010年對知識可視化視覺表征進(jìn)行了整理歸納，隨后分別對知識可視化視覺表征的分析框架、形式、設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了有效探討與研究，這為規(guī)范有效地運(yùn)用知識可視化視覺表征手段來促進(jìn)教育教學(xué)效果，提供了豐富經(jīng)驗(yàn)。國外的研究多關(guān)注在某種具體的視覺表征手段應(yīng)用，比如美國的約瑟夫·D·諾瓦克（JOSEPH D.NOVAK）提出的概念地圖，以及英國的托尼·巴贊（TONY BUZAN）提出的思維導(dǎo)圖法。馬丁·愛普制作的“可視化方法周期表”，可以提高知識表征在教學(xué)中的利用效率。

目前關(guān)于視覺表征的分類方法并沒有一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)學(xué)者邱婷和鐘志賢對知識的視覺化表征形式提出分類的概念框架，并描述了九種主要的知識視覺表征形式[4]。在國外，較為典型的三種分類方法有：D.H.喬納森的五分法;馬丁·愛普的六分法;以及雷莫·A·伯卡德總結(jié)的七分法。不管是哪一種分類方法，都未能囊括所有的知識可視化視覺表征類型，但在實(shí)際中，只要合理有效地將任一視覺表征手段與教學(xué)相結(jié)合，都能促進(jìn)知識的“創(chuàng)造”和“傳遞”。

2.知識可視化教學(xué)設(shè)計(jì)

知識可視化教學(xué)設(shè)計(jì)是教師根據(jù)學(xué)情分析，確定課程教學(xué)目標(biāo)，整合課堂教學(xué)內(nèi)容，最后選取合適的知識可視化課堂教學(xué)方案。知識可視化教學(xué)設(shè)計(jì)一方面能夠簡單有效地向?qū)W生傳遞知識信息，以助于學(xué)生實(shí)現(xiàn)更深層次的信息加工，另一方面也有利于教師在學(xué)情、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)評價(jià)等方面的分析。此外，相比傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)，知識可視化教學(xué)設(shè)計(jì)在教學(xué)的過程與結(jié)果的效果呈現(xiàn)上更具簡單性、直觀性和深入性，更符合現(xiàn)代學(xué)校教學(xué)特點(diǎn)。

在認(rèn)知負(fù)荷理論的基礎(chǔ)上，張維忠和唐慧榮結(jié)合數(shù)學(xué)課堂教學(xué)典型案例，提出了可視化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的五條原則[5]。在探討了教學(xué)設(shè)計(jì)可視化研究興起緣由后，錢旭鴦對教學(xué)設(shè)計(jì)可視化的實(shí)現(xiàn)路徑及特征進(jìn)行了說明，并指出其不足之處，最后分析了教學(xué)設(shè)計(jì)可視化的進(jìn)一步探究空間[6]。

三、知識可視化教學(xué)的應(yīng)用與展望

（一）知識可視化教學(xué)應(yīng)用

知識可視化教學(xué)因它所具有的優(yōu)勢，目前已滲透到教育的多個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用研究主要包括在教學(xué)理論拓展中的應(yīng)用、與具體學(xué)科的整合應(yīng)用、具體視覺表征手段在教學(xué)中的應(yīng)用等方面。

知識可視化教學(xué)在教學(xué)理論拓展中的應(yīng)用研究主要包括中等教育、初等教育、教育理論與教育管理以及高等教育。伍國華等人借助元分析手段，對近三十年來關(guān)于知識可視化的教學(xué)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，論證了影響其應(yīng)用效果的因素，并分析各種因素之間的相關(guān)性，對知識可視化教學(xué)應(yīng)用具有舉旗定向的指導(dǎo)意義[7]。

通過對知識可視化教學(xué)與具體學(xué)科整合的文獻(xiàn)梳理后發(fā)現(xiàn)，知識可視化與計(jì)算機(jī)學(xué)科結(jié)合的研究占主導(dǎo)，此外，知識可視化教學(xué)還與圖書情報(bào)學(xué)、外國文學(xué)等學(xué)科相結(jié)合。如陳萱和黃春娟曾說道：“知識可視化在圖書情報(bào)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，國內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)知識可視化的心理認(rèn)知機(jī)制研究?！盵8]盡管知識可視化教學(xué)已與很多學(xué)科相結(jié)合，但與高校思想政治理論課教學(xué)相結(jié)合的研究文獻(xiàn)寥寥，這是有待我們進(jìn)一步研究的領(lǐng)域，也從側(cè)面反映了知識可視化教學(xué)研究領(lǐng)域分布不均衡的問題。

關(guān)于具體視覺表征工具在教學(xué)中的運(yùn)用研究，一般以研究思維導(dǎo)圖、概念圖等為主。如趙國慶深入探討了概念圖和思維導(dǎo)圖的本質(zhì)，并闡明了兩者的異同及各自優(yōu)勢[9]。于昊基于已有的研究成果，全面介紹了思維導(dǎo)圖的有關(guān)內(nèi)容、應(yīng)用的可實(shí)現(xiàn)性、基本原則及具體流程，并與具體學(xué)科相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)案例演示，有效探討了以思維導(dǎo)圖輔助教學(xué)的整個(gè)流程[10]。此外，其他具體視覺表征工具與運(yùn)用于教學(xué)的研究較少，這反映了教育教學(xué)過程中知識可視化視覺表征工具應(yīng)用較為單一的問題。

（二）知識可視化教學(xué)應(yīng)用的展望

1.促進(jìn)理論與教學(xué)實(shí)踐的深度有效結(jié)合

目前關(guān)于知識可視化教學(xué)研究僅僅只是開頭，還需要完善理論研究，促進(jìn)與教學(xué)實(shí)踐的有效結(jié)合。同時(shí)，為避免實(shí)踐與理論出現(xiàn)“一邊倒”“蹺蹺板”現(xiàn)象，需要大力推進(jìn)知識可視化教學(xué)理論構(gòu)建與教育教學(xué)實(shí)踐深度融合，實(shí)現(xiàn)知識可視化教學(xué)研究中理論與實(shí)踐的良好互動(dòng)。

2.深入探索多學(xué)科知識可視化教學(xué)研究

由于每個(gè)學(xué)科的性質(zhì)不同、教學(xué)環(huán)境與師生視覺素養(yǎng)也會存在差異。在今后知識可視化教學(xué)研究中，要根據(jù)各學(xué)科特點(diǎn)，確定合適的知識可視化教學(xué)方案。同時(shí)，還要加大其他學(xué)科的知識可視化教學(xué)研究，比如可以將知識可視化作為一種具體的教學(xué)手段應(yīng)用于高校思想政治教育教學(xué)設(shè)計(jì)中，拓展高校思想政治教育理論課的教學(xué)方法研究。

3.積極拓展多種視覺表征工具應(yīng)用途徑

除了教學(xué)中常用到的思維導(dǎo)圖與概念圖，對于其他視覺表征工具的應(yīng)用方面還有待進(jìn)一步研究：其他視覺表征工具在應(yīng)用條件與模式方面，以及各視覺表征工具使用過程中的影響因素與相互關(guān)系方面等。如對于教學(xué)過程中較難理解的陳述性知識，語義網(wǎng)絡(luò)能夠有效地用圖形表達(dá)復(fù)雜的概念以及這些概念相互內(nèi)在關(guān)系，而思維地圖有助于人們學(xué)習(xí)語言知識，提高受教育者的抽象邏輯能力，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

四、結(jié)語

霍爾蒂曾建議：“教學(xué)設(shè)計(jì)者應(yīng)該將自己內(nèi)部的表征外顯化，并將學(xué)科專家和學(xué)生的內(nèi)外部表征容納進(jìn)教學(xué)設(shè)計(jì)?！敝R可視化教學(xué)自身的特點(diǎn)與優(yōu)勢使得越來越多的學(xué)者發(fā)現(xiàn)它對各個(gè)學(xué)科教學(xué)的積極作用。雖然當(dāng)前知識可視化教學(xué)研究已取得了一定成果，但在某些領(lǐng)域還存在一些空白，這也是有待進(jìn)一步深入探索的地方。我們堅(jiān)信，隨著相關(guān)研究的深入，知識可視化教學(xué)必將走向成熟，在教育教學(xué)領(lǐng)域得到更多應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的最優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙國慶，黃榮懷，陸志堅(jiān).知識可視化的理論與方法[J].開放教育研究，2005（1）.

[2]趙慧臣，王淑艷.知識可視化應(yīng)用于學(xué)科教學(xué)的新觀點(diǎn)——訪瑞士知識可視化研究開拓者馬丁·愛普教授[J].開放教育研究，2014（2）.

[3]葉新東.未來課堂環(huán)境下的可視化教學(xué)研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2014.

[4]邱婷，鐘志賢.一種概念框架：知識外在表征在教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2005（5）.

[5]張維忠，唐慧榮.可視化教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的五大原則[J].電化教育研究，2010（10）.

[6]錢旭鴦.教學(xué)設(shè)計(jì)可視化研究：教學(xué)設(shè)計(jì)的視覺轉(zhuǎn)向[J].全球教育展望，2010（7）.

[7]伍國華，李克東.知識可視化教學(xué)應(yīng)用的元分析研究[J].電化教育研究，2011（12）.

[8]陳萱，黃春娟.國外知識可視化研究的現(xiàn)狀與啟示——基于Citespace和Vosviewer的知識圖譜分析[J].大學(xué)圖書情報(bào)學(xué)刊，2015（4）.

[9]趙國慶.概念圖、思維導(dǎo)圖教學(xué)應(yīng)用若干重要問題的探討[J].電化教育研究，2012（5）.

[10]于昊.思維導(dǎo)圖及其教學(xué)應(yīng)用研究[D].大連：遼寧師范大學(xué)，2016.

作者簡介：李祎帆（1997—），女，漢族，湖南邵東人，單位為中南大學(xué)馬克思主義學(xué)院，研究方向?yàn)樗枷胝谓逃?/p>

通訊作者：葉湘虹（1972—），女，漢族，湖南望城人，博士，中南大學(xué)馬克思主義學(xué)院教授、碩士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)樗枷胝谓逃睦韺W(xué)。

（責(zé)任編輯：王寶林）