知識可視化視覺表征：兒童科學(xué)概念建構(gòu)的新方式

夏紅

摘 要：學(xué)生在進入科學(xué)課堂時，對科學(xué)概念會有一些零碎、簡單，甚至是錯誤的前概念，但是學(xué)生頭腦中的東西看不見，老師在教學(xué)過程中就必須想辦法讓學(xué)生的前概念可視化，判斷學(xué)生的思維過程是否正確，從而作出合理的評價。因此，筆者適時創(chuàng)新使用知識可視化視覺表征的方式，暴露學(xué)生的前概念，讓學(xué)生將頭腦中的概念可視化，為科學(xué)概念的建構(gòu)打好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：知識可視化；視覺表征；科學(xué)前概念；概念結(jié)構(gòu)

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】B 【文章編號】1008-1216（2017）03B-0053-02

兒童對事物的認識只是形象化的，而科學(xué)概念揭示的是紛繁復(fù)雜的自然現(xiàn)象的本質(zhì)，是具有一定的抽象性和復(fù)雜性的。這種矛盾是學(xué)生科學(xué)概念建構(gòu)的障礙，但科學(xué)概念的建構(gòu)又是以學(xué)生的前概念為基礎(chǔ)。因此，如何根據(jù)低年級學(xué)生的特點建構(gòu)科學(xué)概念，是筆者一直研究的課題。教學(xué)中，筆者嘗試創(chuàng)新使用知識可視化視覺表征的方式，暴露學(xué)生的前概念，卷入學(xué)生的思維，從而幫助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念。

一、不識廬山真面目——知識可視化視覺表征方式簡介

（一）知識可視化視覺表征技術(shù)原理

知識可視化的實質(zhì)是將人們的個體知識以圖解的手段表示出來，從而促進知識的建構(gòu)。其視覺表征是這個過程中的關(guān)鍵部分。因此，知識可視化的價值實現(xiàn)有賴于它的視覺表征形式，明確新舊知識之間的關(guān)系，以幫助建立新舊知識之間的聯(lián)系。例如，在敘述中，用時間線回憶關(guān)鍵事件；在解說中，用流程圖理清順序；在程序中，使流程圖，恰當組織各個步驟的位置和順序。

（二）知識可視化視覺表征類型特征

知識可視化的視覺表征，以圖形符號和文字符號作為信息載體，經(jīng)過組合編碼，形成符合語法結(jié)構(gòu)的圖形。知識可視化視覺表征主要有概念圖、思維導(dǎo)圖、認知地圖、語義網(wǎng)絡(luò)和思維地圖等。

二、眾里尋他千百度——知識可視化視覺表征本質(zhì)探尋

根據(jù)學(xué)生實際情況，我在教學(xué)中主要采用概念圖與思維導(dǎo)圖建構(gòu)學(xué)生的科學(xué)概念。很多人在接觸概念圖、思維導(dǎo)圖后，最常問到的三個問題是：（1）概念圖和思維導(dǎo)圖到底是什么？（2）概念圖、思維導(dǎo)圖到底有什么用？（3）概念圖和思維導(dǎo)圖有什么不同？

（一）實質(zhì)：概念圖和思維導(dǎo)圖的本質(zhì)特征

概念圖是一種知識的組織和表征工具，這種工具的特征包括圖示化、突出概念、突出概念之間的關(guān)系、突出概念之間的層次。思維導(dǎo)圖是為了促進思維激發(fā)和思維整理的可視化、非線性思維工具。從可視化這一點來看，前者在于表征知識，后者在于激發(fā)和整理思考。

（二）原理：概念圖、思維導(dǎo)圖的“能”與“不能”

概念圖給出了一種實用的知識表示手段，基于這種手段，學(xué)習(xí)的效率、深度有所提高，延伸應(yīng)用到小組討論、預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)、匯報、頭腦風暴等，都有不錯的效果，但概念圖沒有解決“按照什么邏輯去表征”的問題，思維導(dǎo)圖也沒有解決“如何去激發(fā)思考”和“如何去整理思維”的問題。

三、絕知此事要躬行——知識可視化視覺表征應(yīng)用實效

沒有理論的事實是模糊的，沒有事實的理論是空洞的。知識可視化視覺表征設(shè)計方法對科學(xué)概念的建構(gòu)，不僅需要學(xué)術(shù)理論上加以探索，還需要借助典型案例予以明晰。

（一）知識可視化視覺表征設(shè)計方法應(yīng)用：概念圖

下面以生物分類為案例，探討概念圖的設(shè)計情況。生物分類相關(guān)的概念有動物、植物、微生物等，那么怎樣應(yīng)用概念圖展示它們之間的關(guān)系呢？首先，需要分析概念圖符號之間的關(guān)系是否符合概念圖的形式特征，以及怎么樣調(diào)整符號關(guān)系才能體現(xiàn)概念圖的形式特征；其次，需要在內(nèi)容設(shè)計層面判斷概念圖的視覺形式是否指代了知識內(nèi)容，分析概念圖的視覺形式和知識內(nèi)容有什么聯(lián)系，以及怎樣調(diào)整概念圖的符號關(guān)系，才能更準確地表達知識內(nèi)容。最后，需要在效用設(shè)計層面判斷學(xué)生能否解讀概念圖的意義，即分析學(xué)生先看到什么、后看到什么，以及看了以后做什么。因此，在效用設(shè)計中，需要根據(jù)學(xué)生觀看的習(xí)慣，調(diào)整概念圖的底圖關(guān)系，讓學(xué)生實現(xiàn)從生理上看見、心理上看懂到效果上看好。

（二）知識可視化視覺表征設(shè)計方法應(yīng)用：思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖有四個基本特征：一是注意的焦點清晰地集中在中央圖形上；二是主題的主干作為分支從中央向四周放射；三是分支由一個關(guān)鍵的圖形或者寫在產(chǎn)生聯(lián)想的線條上面的關(guān)鍵詞構(gòu)成，比較不重要的話題也以分支形式表現(xiàn)出來，附在較高層次的分支上；四是各分支形成一個連接的節(jié)點結(jié)構(gòu)。

以語言文字為主的傳統(tǒng)思考與認知方式多依賴左腦，造成左腦認知負荷過重。思維導(dǎo)圖可以激發(fā)右腦的潛能，將知識以合理的邏輯順序、圖文并茂地表達出來，充分調(diào)動右腦參與認知和思考，促進全腦思維。由左腦負責加工節(jié)點文字，右腦負責把握整體圖形關(guān)系，左右腦分工協(xié)作，能夠大大提高認知、思考、記憶的質(zhì)量與效率。思維導(dǎo)圖對促進概念結(jié)構(gòu)建立、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的作用，可以從以下三個方面來體現(xiàn)：①激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲是培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力的主要環(huán)節(jié)。運用思維導(dǎo)圖幫助思考，能讓學(xué)生無所羈絆地將思維發(fā)散開來，對問題的了解和探討不斷深入，解決方案也越來越多，從而形成良性循環(huán)，不斷激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲。②培養(yǎng)發(fā)散思維是發(fā)展創(chuàng)新思維能力的重要方面。思維導(dǎo)圖的特點就是從圖形中央逐步向四周放射，本身就是發(fā)散性思維的外在表現(xiàn)。因此，思維導(dǎo)圖是培養(yǎng)發(fā)散性思維的最好方法。③培養(yǎng)直覺思維是培養(yǎng)創(chuàng)新思維不可缺少的環(huán)節(jié)。思維導(dǎo)圖的初期制作是頭腦風暴的產(chǎn)物，即讓思想完全放松，沒有任何顧慮，不受任何條條框框的約束，力求從不同層次、不同角度提出想法。以靈感、直覺和頓悟為主的頭腦風暴往往能產(chǎn)生意想不到的新觀念和新設(shè)想。

1.運用知識可視化工具進行教學(xué)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師一人講、學(xué)生聽。而在知識可視化教學(xué)中，教學(xué)活動更多體現(xiàn)為一種對話關(guān)系，即科學(xué)概念是在教學(xué)雙方對問題的探討中建構(gòu)的，從而形成互動式教學(xué)過程，促進師生間的交流與溝通，使學(xué)生在共同學(xué)習(xí)中分享經(jīng)驗、體驗成功、開闊視野。

2.指導(dǎo)學(xué)生運用知識可視化工具。運用知識可視化工具，將頭腦中的抽象思維轉(zhuǎn)化為形象可感的畫面，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，尤其是邏輯思維能力以及空間智能的開發(fā)。知識可視化工具不但可以提升學(xué)生的注意力與記憶力，增強思維能力，而且能夠啟發(fā)學(xué)生的聯(lián)想力與創(chuàng)造力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生主動、自主地學(xué)習(xí)，熟練掌握這種學(xué)習(xí)方法。

3.師生共同建立課程的知識體系。科學(xué)課程具體內(nèi)容很多，也很繁雜，但在本質(zhì)上是有緊密聯(lián)系的。在每節(jié)課的小結(jié)部分，教師可以有意識地使用思維導(dǎo)圖與學(xué)生一起回顧本節(jié)課的內(nèi)容；每一章結(jié)束時，可以讓學(xué)生自己畫出整章內(nèi)容的思維導(dǎo)圖；每一個知識模塊學(xué)完，可以畫出這個模塊的思維導(dǎo)圖；最后，教師和學(xué)生共同完成整門課程的思維導(dǎo)圖，建立課程的知識體系。在知識可視化教學(xué)中，學(xué)習(xí)是在教師和學(xué)生的共同探索與交流中進行的，知識的交流是雙向的。

綜上所述，在科學(xué)概念建構(gòu)中，根據(jù)教材特點和學(xué)生的特征，適時地引入知識可視化視覺表征的方法，可以幫助學(xué)生找到適合自己的學(xué)習(xí)方法，教會學(xué)生如何暴露前概念、如何高度卷入思維，改變學(xué)生認知，從而，促進學(xué)生概念的轉(zhuǎn)變和建構(gòu)。

參考文獻：

[1]劉婭楠，張金良.知識可視化視覺表征[J].中學(xué)教學(xué)參考，2013，（11）.

[2]趙慧臣.知識可視化視覺表征的理論建構(gòu)與教學(xué)應(yīng)用[M].北京：中國社會科學(xué)出版社，2011.

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

[4]趙慧臣.知識可視化視覺表征的設(shè)計方法[J].開發(fā)教育研究，2012，（10）.

[5]成凌飛，高娜.培養(yǎng)本科生創(chuàng)新思維的知識可視化教學(xué)法[J].教改創(chuàng)新，2012，（12）.