信息圖形化表達助力學(xué)生深度學(xué)習(xí)

高智英

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);信息圖形化;表達

中圖分類號：G434 ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：B ? ? ? ? ?文章編號：1673-8454（2019）18-0030-04

一、深度學(xué)習(xí)理論內(nèi)涵

深度學(xué)習(xí)是當(dāng)前信息化時代背景下一種重要而有效的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)理念，是1976年由美國學(xué)者Ference Marton和Roger Saljo相對于淺層學(xué)習(xí)提出的一個概念。他們認為淺層學(xué)習(xí)是處于認知水平的以記憶、背誦為主的孤立的學(xué)習(xí)，而深度學(xué)習(xí)是以理解、聯(lián)結(jié)、建構(gòu)、遷移、創(chuàng)新等能力為主的更高思維層次的學(xué)習(xí)。

之后國內(nèi)外專家對深度學(xué)習(xí)理論有多種描述，主要觀點有深度理解說、理解遷移說、體驗學(xué)習(xí)說、三元學(xué)習(xí)說等。[1]黎加厚教授從布盧姆的教育目標(biāo)分類學(xué)出發(fā)率先闡釋了深度學(xué)習(xí)的概念，指出“深度學(xué)習(xí)是在理解的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判地學(xué)習(xí)新思想和事實，并將它們?nèi)谌朐械恼J知結(jié)構(gòu)中，能夠在眾多思想間進行聯(lián)系，并能夠?qū)⒁延械闹R遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學(xué)習(xí)”，認為理解與批判、聯(lián)系與建構(gòu)、遷移與應(yīng)用是深度學(xué)習(xí)的三大特點。[2]

專家學(xué)者們對深度學(xué)習(xí)的理解雖然角度不同、各有側(cè)重，但共同強調(diào)了學(xué)習(xí)者的深層動機、切身體驗-高階思維和深度理解-實踐創(chuàng)新是深度學(xué)習(xí)的基本特質(zhì)。由此可見，深度學(xué)習(xí)是基于內(nèi)部動機的觸及心靈深處的學(xué)習(xí)，是基于知識聯(lián)結(jié)建構(gòu)的深入知識內(nèi)核的學(xué)習(xí)，是基于遷移應(yīng)用的問題解決的學(xué)習(xí)，是基于批判整合的挑戰(zhàn)創(chuàng)新的學(xué)習(xí)。基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計也應(yīng)該注重課堂教學(xué)中的技術(shù)支撐、動機激發(fā)、人文滲透、思維引導(dǎo)等方面的內(nèi)容，使用科學(xué)有效、合理可行的教育技術(shù)展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的本質(zhì)以及知識的關(guān)系聯(lián)結(jié)，促進學(xué)生自發(fā)主動地進行知識意義的理解建構(gòu)、遷移應(yīng)用和實踐創(chuàng)新。[2]筆者通過自身教學(xué)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗認為教學(xué)信息的圖形化表達在很大程度上有利于學(xué)生進行高階思維的深層次學(xué)習(xí)。

二、信息圖形化表達的特征

信息圖形化是將知識、信息、數(shù)據(jù)等通過圖形、圖像等進行表達與傳播的方式，是信息的可視化表現(xiàn)形式。信息圖形化可以是由某種單一的表格、圖形、圖像等結(jié)合文字、顏色等來表示事物的特征，也可以是各類相互疊加形成的復(fù)合型圖形。從組織形式的角度來看，常見的基本類型有層級圖、組塊圖、流程圖、時序圖等。教學(xué)信息圖形化表達能夠提取知識中的關(guān)鍵因素，并以一定的線索加以整理架構(gòu)，使原本復(fù)雜的信息在傳遞過程中更為簡潔直觀、清晰明了，做到化繁為簡。

信息圖形化表達能夠提高學(xué)生對教學(xué)信息的收集、整理、加工速度， 容易讓學(xué)生理解接受，有利于激發(fā)學(xué)生深層學(xué)習(xí)的動機，驅(qū)動引導(dǎo)學(xué)生進行深層次的高階思維，[3]其通常具有以下幾個方面的特征：

1.非線性

信息圖形化具有線性類型的特征，但非線性也是其明顯的特征之一。非線性是以非順序方式呈現(xiàn)知識，知識點之間相互連接成無中心、無邊緣、立體化的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，類似于人的大腦結(jié)構(gòu)和血管組織。信息圖形化將知識點用箭頭線條等圖形符號連接，互相之間關(guān)聯(lián)交錯，沒有絕對固定的中心和邊緣界限，符合非線性特征。

人類的知識結(jié)構(gòu)本身以非線性為主，而信息圖形化正是這樣一種非線性表達技術(shù)，相對于語言和文字的線性特征更有助于拓展學(xué)習(xí)者的思路，促進思維的發(fā)散，拓展思維的廣度，使學(xué)生以開放的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)思考和判斷深層次的復(fù)雜問題。

2.結(jié)構(gòu)性

圖形化信息將文本信息以各種結(jié)構(gòu)框架進行梳理，并以一定的線索加以歸類、整理和架構(gòu)，與人的邏輯思維相吻合。比如：層級圖是最常見的表現(xiàn)群體關(guān)系的一種圖表，它可以形象地反映出組織內(nèi)各元素上下左右相互之間的關(guān)系和結(jié)構(gòu)功能;組塊化框圖借助方框?qū)⑾嚓P(guān)信息進行分割，同時又顯示其之間的各種關(guān)系，加強邏輯思維的可讀性;流程圖呈現(xiàn)事物處理的邏輯順序，加快構(gòu)成問題解決的思路。從思維的角度看，圖形化的結(jié)構(gòu)性呈現(xiàn)是知識內(nèi)在邏輯性的體現(xiàn)，有助于學(xué)生從圖形到內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)到功能全面深入地審視、分析、理解知識的本質(zhì)，思維更加縝密條理。

3.直觀性

圖形圖像是僅次于文字的第二種信息表達形式。圖形化信息比文本信息更加直觀生動，能夠運用形象化的方式把不容易理解的、抽象的、微觀的信息直觀地表現(xiàn)出來，簡單有力迅速地傳遞教學(xué)信號。將教學(xué)信息中的關(guān)鍵因素提取出來，并用各種圖形符號鏈接建立信息模型。首先從視覺上容易被學(xué)生感知，使其在第一時間捕捉到有價值的信息與知識;其次一些比較難的概念分析起來更加條理清晰，使大多數(shù)學(xué)生都容易理解;然后逐步引導(dǎo)學(xué)生由直觀感知最終提升到抽象思考的理論高度。

4.系統(tǒng)性

信息圖形化把多個內(nèi)容、步驟或元素以一定的關(guān)系聯(lián)結(jié)到一張圖表中，形成一個或大或小的完整的知識系統(tǒng)。一個個小的圖形化知識系統(tǒng)組合拓展成大的圖形知識系統(tǒng)，看似動亂之中存在穩(wěn)定，混沌之中存在秩序。利于學(xué)習(xí)者從系統(tǒng)的角度出發(fā)，分析整體與部分之間的相互聯(lián)系、相互作用、相互制約，使自己的知識體系、問題處理等得到最優(yōu)化的處理。利于學(xué)習(xí)者由整體到局部，再由局部到整體理解事物的全貌，協(xié)調(diào)好各內(nèi)容之間的關(guān)系，把握知識系統(tǒng)的規(guī)律和命脈。

三、圖形化表達對深度學(xué)習(xí)的促進作用

結(jié)合以上特征分析，教學(xué)信息圖形化設(shè)計表達與深度學(xué)習(xí)內(nèi)涵有諸多關(guān)聯(lián)和契合點，對學(xué)生的深度學(xué)習(xí)有很大的促進作用。筆者將選取計算機類課程部分知識點為例加以具體說明：

1.信息圖形化展現(xiàn)事物的層級和相互關(guān)系，促進理解應(yīng)用

摳圖是Photoshop（PS）的主要功能之一，其摳圖工具有很多種，學(xué)生只有掌握各類工具的主要功能及其之間的關(guān)系，方可在摳圖實踐中對癥下藥、游刃有余。

圖1呈現(xiàn)了PS摳圖常用的幾種工具，即選區(qū)工具、路徑工具、色彩命令、通道以及蒙版。選區(qū)工具可以直接繪制規(guī)則或不規(guī)則形選區(qū);路徑工具可以精確靈活地繪制調(diào)節(jié)圖形區(qū)域并且可以與選區(qū)相互轉(zhuǎn)化;通道借用白、黑色畫筆繪制或色階調(diào)整把白色選區(qū)和黑色非選區(qū)進行對比處理，將白色作為不透明選區(qū)完全載入，灰色作為局部和半透明選區(qū)，黑色作為非選區(qū)，適用于摳取零亂的頭發(fā)、半透明的婚紗等;魔棒和色彩范圍命令針對顏色相同或相近的圖像區(qū)域;蒙版命令可以在保護原圖不變的前提下顯示或隱藏圖像區(qū)域，與通道原理相同。選區(qū)工具與其他工具都有直接或間接的聯(lián)系且可以互相轉(zhuǎn)化，使用虛線箭頭連接并添加關(guān)系說明，可見摳圖首要目標(biāo)就是創(chuàng)建選區(qū)，故選區(qū)使用星號標(biāo)出。

教學(xué)過程中，教師由簡單關(guān)系到復(fù)雜關(guān)系向?qū)W生展示該圖形并加以解釋說明和演示操作，引導(dǎo)學(xué)生理解多種工具之間的內(nèi)部關(guān)系，真正掌握工具的使用方法并融會貫通，在遇到實際圖像時能夠根據(jù)圖像特征清晰判斷并分別選用不同的工具命令，精準(zhǔn)快速地進行圖像的摳取。

2.信息圖形化呈現(xiàn)程序設(shè)計原理模式，促進高階思維

MVC是一種基于Javaweb開發(fā)的設(shè)計指導(dǎo)模式。Model層實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，View層顯示用戶界面，Controller層主要提供應(yīng)用程序的處理過程控制。在MVC模式中三個層各司其職，一旦哪一層的需求發(fā)生了變化，就只需要更改相應(yīng)層的代碼而不會影響到其他層的代碼。圖2是J2EE企業(yè)項目分層概念中表現(xiàn)層的MVC框架，客戶端向服務(wù)器發(fā)送請求，服務(wù)器先執(zhí)行配置的前端控制器，前端控制器根據(jù)客戶端的請求，將請求分發(fā)給應(yīng)用控制器，應(yīng)用控制器調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層執(zhí)行業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)邏輯層調(diào)用集成層實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲。應(yīng)用控制器根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯層的執(zhí)行結(jié)果決定待顯示的頁面，前端控制器根據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用控制器選擇的頁面跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的頁面資源，在頁面資源中借助視圖助手（標(biāo)簽）的幫助完成頁面的顯示，從而完成整個請求處理。

教師從視圖表現(xiàn)入手，將其他層的功能逐步分離出來，隨著系統(tǒng)業(yè)務(wù)的應(yīng)用擴展以及學(xué)習(xí)的不斷推進將架構(gòu)圖推導(dǎo)完善，直到最后形成一個完整優(yōu)化的設(shè)計思路圖。學(xué)生隨著教師的引導(dǎo)不斷進行新舊知識的建構(gòu)聯(lián)結(jié)，理解各模塊功能及它們之間的相互關(guān)系，思維逐漸被驅(qū)動引導(dǎo)走向高階深入，從而形成設(shè)計模式架構(gòu)進而指導(dǎo)其編程實現(xiàn)過程。

3.信息圖形化呈現(xiàn)信息處理流程，促進知識聯(lián)結(jié)建構(gòu)

計算機漢字信息的編碼處理是微觀不可見的過程，如果單純用文字介紹各種概念，學(xué)生較難深入理解其原理。通過流程圖為主的形式將漢字編碼內(nèi)部信息處理過程呈現(xiàn)，讓學(xué)生明白計算機內(nèi)部漢字的處理過程。如圖3所示，由鍵盤等輸入設(shè)備選擇一種輸入法得到漢字的輸入碼即機外碼，再由輸入碼找到區(qū)位碼，區(qū)位碼的區(qū)號和位號分別加上20H得到國標(biāo)碼，國標(biāo)碼的區(qū)號和位號分別加上80H得到機內(nèi)碼，即在計算機中存儲的二進制編碼。

而字形碼存儲在字庫中，需要輸出的時候，通過機內(nèi)碼對應(yīng)的地址碼訪問漢字字庫，將漢字的字形碼也就是輸出碼由輸出設(shè)備顯示或打印。學(xué)生通過該流程圖理解計算機內(nèi)部漢字信息的處理過程，理解了各編碼含義及其前后邏輯關(guān)系，使其對漢字信息的各種編碼突破淺層的識記而進行深層的意義建構(gòu)。

4.信息圖形化展現(xiàn)項目完成思路，促進問題解決

微課是當(dāng)前非常熱門的一種課程類型，形式多樣，制作軟件種類繁雜，學(xué)生在設(shè)計制作過程中若沒有清晰的思路，往往會陷入混亂。按微課素材獲取、編輯處理、合成導(dǎo)出的思路圖梳理微課制作流程，如圖4所示。

各類型微課通過相應(yīng)的軟件制作并保存或?qū)С鲆曨l格式素材，音頻素材可以是直接錄制或下載音樂音效等， 圖像素材根據(jù)需要制作成分圖層的PSD源文件或JPG圖片，特效可使用After Effects實現(xiàn)。各類型素材準(zhǔn)備好之后，將其導(dǎo)入Premiere中，進行裁剪、編輯、合成，需要字幕可以直接在Premiere中添加，但使用ArcTime添加字幕更加便捷高效，最后渲染導(dǎo)出微課。圖4將微課的制作過程清晰展現(xiàn)，為學(xué)習(xí)者提供了問題解決或項目完成的主要思路，幫助學(xué)生構(gòu)建問題的解決模型，能夠根據(jù)微課內(nèi)容和形式合理選擇一種或多種方式進行微課制作。

通過以上實例分析可以看出，圖形化表達首先對知識內(nèi)容進行加工處理，將隱性的知識內(nèi)涵用顯性的圖形直觀呈現(xiàn)，激發(fā)學(xué)生的視覺感知和學(xué)習(xí)熱情，把學(xué)生帶入到該知識的學(xué)習(xí)場景當(dāng)中，為學(xué)生形成初步的認知結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。其中的線條或箭頭能夠?qū)⑿屡f知識包括已有的經(jīng)驗產(chǎn)生聯(lián)系，結(jié)合問題設(shè)疑追問將學(xué)生不斷牽引，使其頻繁地進行內(nèi)部信息加工和經(jīng)驗重構(gòu)，從而獲得學(xué)習(xí)的認知能力并不斷提升到高階層次。[2]

其次，圖形化表達有先天的親和力，比抽象的大段文字更容易讓學(xué)生親近并接納，使學(xué)生從情緒、情感上不畏懼、不排斥，再結(jié)合知識特點和學(xué)科屬性將其生活化，比如在需要的情況下配以代表性的圖像或小動畫等，將知識特征與技術(shù)表現(xiàn)深度融合，從人文化的角度為學(xué)生營造學(xué)習(xí)的溫馨氛圍。

最后，圖形化的表達將知識結(jié)構(gòu)以大小不同的系統(tǒng)圖呈現(xiàn)，學(xué)生可以跟隨教師的步伐，讓思路循環(huán)往復(fù)地在知識點之間游走往返，不斷反思、平衡及優(yōu)化，進而通暢地到達每個知識節(jié)點，最終帶領(lǐng)學(xué)生站在更高層次的角度俯瞰知識的全貌，從而深入掌握知識的內(nèi)涵，并將其長久穩(wěn)定地沉淀在自己的知識體系中。

學(xué)生在圍繞知識圖形的全程學(xué)習(xí)思考過程中形成了批判反思、探索創(chuàng)新、求知進取的深度學(xué)習(xí)精神。在實際教學(xué)過程中使用圖形化表達教學(xué)信息，觀察學(xué)生的課堂反應(yīng)和表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生對圖形化表達均有所偏好，學(xué)習(xí)過程中注意力更加集中，情緒上表現(xiàn)相對愉悅，學(xué)習(xí)主動性也增強了，經(jīng)過提問、檢測發(fā)現(xiàn)學(xué)生對知識的掌握也能夠達到深層的理解?？梢娦畔D形化表達有助于學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

四、信息圖形化的應(yīng)用和實現(xiàn)

1.應(yīng)用方法

信息圖形化在教學(xué)過程中的應(yīng)用根據(jù)所學(xué)內(nèi)容的不同而有所變化，通常有如下方法：①直接呈現(xiàn)：針對元素較少的知識體系，可直接向?qū)W生呈現(xiàn)圖形全貌，讓學(xué)生快速高效地理解知識之間的層次或包含的關(guān)系。②逐步遞進：針對龐大復(fù)雜的知識系統(tǒng)，每次呈現(xiàn)小部分知識結(jié)構(gòu)，隨著學(xué)習(xí)的深入不斷推進遞增、補充擴展，逐步完善形成龐大完整的知識結(jié)構(gòu)體系。③動畫補充：針對說明性文字較多的情況，可繪制主要輪廓框架，把說明性內(nèi)容插入文本框中并添加動畫，使用時把暫不需要學(xué)生學(xué)習(xí)的知識折疊收起，需要時再展開顯示，可使用按鈕觸發(fā)功能實現(xiàn)靈活交互。

2.實現(xiàn)途徑

實現(xiàn)信息圖形化最方便快捷的方法是使用板書繪制，隨著內(nèi)容講解進行現(xiàn)場同步繪制，回顧舊知推導(dǎo)新知，引導(dǎo)思維的進程走向深入，其繪制擦寫容易但不易長期保留。也可使用計算機軟件，如思維導(dǎo)圖、PPT繪圖、Windows自帶的畫圖軟件等制作，前期制作過程比較費時，對于操作能力偏低的教師會有些吃力。但一經(jīng)制作完成，后期可重復(fù)使用，也方便完善擴充和保存。

3.注意事項

在信息圖形化設(shè)計制作及使用過程中應(yīng)注意以下幾點：①圖形化設(shè)計要有主要類型線索，核心重點內(nèi)容精簡提煉、明確突出，學(xué)生容易從中找出關(guān)鍵因素;②同一層次級別的圖形使用同一種類型或風(fēng)格的字體、顏色、線條，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)識別，以免造成邏輯混亂;③圖形元素要能夠準(zhǔn)確高效地傳遞信息，不可過于繁雜，造成信息干擾，加重學(xué)生的認知負荷;④圖形化呈現(xiàn)在學(xué)生一定認知水平范圍內(nèi)使用，而且需要教師提示講解和引導(dǎo)逐步深入，如果學(xué)生不具備相應(yīng)的基礎(chǔ)性知識，會造成理解上的困難，反而阻礙了學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

信息圖形化表達能夠加快學(xué)生對信息的感知和處理速度，有利于激發(fā)學(xué)習(xí)者深層次學(xué)習(xí)的動力，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進行深層建構(gòu)、問題探究乃至創(chuàng)新突破的深度學(xué)習(xí)，促使其樂學(xué)、勤學(xué)、好學(xué)，形成良性循環(huán)的學(xué)習(xí)生態(tài)。

參考文獻：

[1]李松林，賀慧，張燕.深度學(xué)習(xí)究竟是什么樣的學(xué)習(xí)[J].教育科學(xué)研究，2018（10）：54-58.

[2]彭顯耿，魏麗玲，戴健林.課堂變革：面向深度學(xué)習(xí)、秉持科學(xué)精神[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2017（8）：85-91.

[3]肖必莉.信息圖形的功能優(yōu)勢及在移動媒體界面設(shè)計中應(yīng)用[J].廣東蠶業(yè)，2018，52（9）：144-145.

（編輯：李曉萍）