學(xué)科融合背景下中學(xué)可視化教學(xué)研究：概念、現(xiàn)狀和意義
——基于文獻(xiàn)知識圖譜的可視化分析

鄭行軍

（福建省福鼎市第一中學(xué)，福建 福鼎 355200）

一、研究背景

近幾年，教育部頒布了基于發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的普通高中各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)和“一核四層四翼”高考評價(jià)體系，積極推進(jìn)我國新一輪的基礎(chǔ)教育課程改革?！痘A(chǔ)教育課程改革綱要》強(qiáng)調(diào)，要“改變課程結(jié)構(gòu)過于強(qiáng)調(diào)學(xué)科本位、科目過多和缺乏整合的現(xiàn)狀”[1]。這意味著學(xué)科內(nèi)和學(xué)科間的交叉互聯(lián)會逐漸加強(qiáng)，內(nèi)容已不局限于某一學(xué)科而是多學(xué)科知識的交匯，因此，教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式應(yīng)改變以往單一化的組織形式，在知識內(nèi)容、思維方法、學(xué)科融合等方面呈現(xiàn)多元化特征。如，中學(xué)階段的數(shù)學(xué)和物理兩個(gè)學(xué)科，相互之間關(guān)系最為密切，知識、思維和方法存在著巨大的耦合空間：物理是研究物質(zhì)運(yùn)動規(guī)律和物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)的科學(xué)，而物理的實(shí)驗(yàn)論證、理論模型建構(gòu)和科學(xué)推理等必須承載于數(shù)學(xué)及計(jì)算等模擬工具，物理學(xué)習(xí)的本質(zhì)是數(shù)學(xué)、物理知識、思維對物質(zhì)組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)動原理的深度再認(rèn)識[2]。可見，積極促進(jìn)相關(guān)學(xué)科之間的高階融合，形成學(xué)科匯交的多元化教學(xué)體系，是符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)要求和育人目標(biāo)的。

二、核心概念的界定

學(xué)科融合背景下的中學(xué)可視化教學(xué)可定義為：依據(jù)中學(xué)學(xué)科的緊密關(guān)系和思維互通性，在中學(xué)新課程改革的整體框架下研究不同學(xué)科的內(nèi)生特性，催生學(xué)科內(nèi)不同分支和學(xué)科之間的交叉互聯(lián)，形成多學(xué)科知識匯交的多元化發(fā)展途徑，在知識內(nèi)容、思維方法、學(xué)科融合等方面呈現(xiàn)多元化特征，在教學(xué)過程中通過不同學(xué)科的知識、情境互通關(guān)聯(lián)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會整合不同學(xué)科視角審視研究事物本原及規(guī)律，應(yīng)用靜態(tài)、動態(tài)的可視化方式或數(shù)據(jù)、圖示組合等視覺表征手段呈現(xiàn)學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)、課堂知識建構(gòu)、課后鞏固提升等學(xué)習(xí)、評價(jià)過程中不可見的思維路徑、結(jié)構(gòu)、方法及策略等元素，形成能夠直接作用于人感官的外在視覺表象，從而突破學(xué)科壁壘，形成新的問題解決策略，建立基于學(xué)科又高于學(xué)科的解釋體系。

這里所指的融合不是兩門學(xué)科知識簡單的拼湊和堆積，而是兩門學(xué)科依據(jù)內(nèi)在的互通邏輯關(guān)系而聯(lián)結(jié)和滲透，從而催生出新的思維方式，這種行為包括廣域領(lǐng)域下的思想交流，各種概念、方法、過程、認(rèn)識論、術(shù)語和數(shù)據(jù)的整合，以及研究與教育的重新組構(gòu)[3]23。而可視化教學(xué)可以使很多抽象化的表征方式直觀化，加快交流、整合的進(jìn)程，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)。

三、國內(nèi)相關(guān)研究的回顧與思考

（一）國內(nèi)學(xué)科融合研究現(xiàn)狀分析

1.學(xué)科融合研究總體趨勢分析

受歷史和文化原因的影響，我國相對于西方國家來說關(guān)于學(xué)科融合的研究比較滯后，隨著新課程改革的不斷推進(jìn)，相關(guān)研究也在逐步深入推進(jìn)。以CNKI（中國知網(wǎng)）文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫為搜索引擎，在“高級檢索”模式下檢索主題確定為“學(xué)科交叉”或含“學(xué)科融合”或含“學(xué)科滲透”并含“教學(xué)”，統(tǒng)計(jì)時(shí)間2000年1月1日至2020年10月26日，經(jīng)過人工篩選，共檢索出國內(nèi)相關(guān)研究文獻(xiàn)3325篇，根據(jù)CNKI計(jì)量可視化分析工具可以看出近20年的學(xué)科交叉或?qū)W科融合教學(xué)的研究整體呈上升趨勢，從2000年的28篇到2019年的669篇，發(fā)文數(shù)量增加近25倍（圖1），特別是在2015年之后這種遞增趨勢愈加明顯（2016年：310篇；2017年：375篇；2018年：515篇；2019年：669篇），可以看出學(xué)科融合的研究與教育部提出的發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的教育政策有一定的聯(lián)系——2014年頒布《教育部關(guān)于全面深化課程改革，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》，但對文獻(xiàn)甄選分析發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)、物理兩門學(xué)科的融合研究相對較少，在這一領(lǐng)域還有待深入研究?？傮w來說，學(xué)科融合的相關(guān)研究近20年來在國內(nèi)受到了廣大教師和研究機(jī)構(gòu)的認(rèn)可和推廣，并引發(fā)了廣泛的深入探討，是符合教育發(fā)展需求的。

圖1 2000-2019年國內(nèi)學(xué)科融合論文發(fā)表統(tǒng)計(jì)

2.學(xué)科融合研究機(jī)構(gòu)分析

學(xué)科融合研究機(jī)構(gòu)的可視化分析可以揭示作者群體地域分布，為深入研究該領(lǐng)域的發(fā)展情況提供參考[4]110。CNKI研究機(jī)構(gòu)計(jì)量分布可以明顯看出發(fā)文數(shù)量最多的前40名全部集中于高校（圖2），反映出學(xué)科融合研究仍然大多數(shù)集中于高等教育或理論研究領(lǐng)域，中學(xué)階段只是停留在表層整合上，缺乏深度理解和運(yùn)用，以中小學(xué)教師為代表的知識研究群體在該領(lǐng)域所占比例嚴(yán)重不足，這與新課程改革對中學(xué)教師的專業(yè)發(fā)展要求是不太匹配的，反觀高校研究機(jī)構(gòu)發(fā)文量前幾位的主要是浙江大學(xué)、清華大學(xué)、華東師范大學(xué)、蘇州大學(xué)、華中師范大學(xué)、陜西師范大學(xué)等重點(diǎn)工科或師范類院校，這是符合科學(xué)研究發(fā)展實(shí)情的，學(xué)科融合活動的開展要從社會發(fā)展需要出發(fā)進(jìn)行教育教學(xué)改革和實(shí)踐探索，這在工科院校和師范院校特別是重點(diǎn)院校上體現(xiàn)的尤其明顯。從研究項(xiàng)目的立項(xiàng)和基金級別看（圖3），部級比例達(dá)到了49.33%，可以得出國家對學(xué)科融合的研究給予了足夠重視。但在CiteSpace 中進(jìn)行可視化知識圖譜分析，得到的研究機(jī)構(gòu)中心性數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)機(jī)構(gòu)的中心性都為0，說明機(jī)構(gòu)間的研究缺乏聯(lián)系，沒有相對固定、成熟的項(xiàng)目平臺和合作關(guān)系，研究仍停留在初期的個(gè)體探索和研發(fā)階段，沒有形成系統(tǒng)的理論體系。

圖2 2000-2019年學(xué)科融合研究機(jī)構(gòu)論文發(fā)表統(tǒng)計(jì)

圖3 2000-2019年學(xué)科融合研究項(xiàng)目或基金分布圖

3.學(xué)科融合研究高頻關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞往往是一篇學(xué)術(shù)論文核心的濃縮與提煉，是準(zhǔn)確反映研究成果主題信息特征的詞匯或短語[5]47，高頻關(guān)鍵詞可以反映該領(lǐng)域研究的整體狀況和熱點(diǎn)問題。利用citespace對文獻(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，時(shí)間跨度為“2000-2020”，Years per Slice設(shè)置為1，Node Type選擇“Keyword”，TopN為50。最終得到了節(jié)點(diǎn)數(shù)為386，連線數(shù)為890，密度為0.012的關(guān)鍵詞分析圖譜（圖4）。

圖4 學(xué)科融合研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜

從圖4中節(jié)點(diǎn)的大小，節(jié)點(diǎn)間連線的共線關(guān)系和繁密程度[6]81可以看出國內(nèi)對學(xué)科融合已經(jīng)形成了一定規(guī)模的學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)和研究主題。文獻(xiàn)收集時(shí)以“學(xué)科交叉”“學(xué)科滲透”“學(xué)科融合”為檢索條件，因此詞頻數(shù)最高（分別為390、261、239），剔除處理得到圖譜頻次表（表1）。

表1 學(xué)科融合研究關(guān)鍵詞頻次表

從關(guān)鍵詞圖譜（圖4）和頻次表（表1）可以看出，國內(nèi)學(xué)者的研究主要集中于學(xué)科融合理論研究、跨學(xué)科專業(yè)設(shè)置、課程改革，學(xué)科滲透以及跨學(xué)科教學(xué)等幾個(gè)方面，以上高頻關(guān)鍵詞的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)代表了近二十年來學(xué)科融合領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。如：陜西師范大學(xué)馬亞鵬提出了高中數(shù)理結(jié)合的五個(gè)層次，并對數(shù)學(xué)與物理知識的不同步性進(jìn)行了討論，提出了相應(yīng)對策[7]2；湖南師范大學(xué)陳超琪在《高中生物與化學(xué)的交叉滲透教學(xué)研究》中歸納得出生物與化學(xué)學(xué)科交叉滲透點(diǎn)，總結(jié)出交叉滲透的思路和方法，為中學(xué)生物交叉滲透教學(xué)提供建議[8]；內(nèi)蒙古師范大學(xué)任君在《新課改下加強(qiáng)高中生物與化學(xué)交叉融合的必要性和方法》一文中運(yùn)用調(diào)查分析的方法找出高中生物與化學(xué)學(xué)科在實(shí)施交叉性教學(xué)中所遇到的問題[9]183；陜西師范大學(xué)李曄通過分析美國高中化學(xué)教材中涉及的物理知識內(nèi)容及作用，總結(jié)出在美國教材中物理知識與化學(xué)知識的結(jié)合方式及作用等[10]30。

通過時(shí)間線視圖（圖5）展示各個(gè)聚類（即子領(lǐng)域）發(fā)展演變的時(shí)間跨度和研究進(jìn)程[11]36，結(jié)合突現(xiàn)詞檢測分析和學(xué)科融合拓展教學(xué)的相關(guān)文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，雖然融合研究在學(xué)術(shù)界已經(jīng)比較普遍，但一般都集中在教材層面的學(xué)科知識交叉、學(xué)科融合的可行性分析、關(guān)于學(xué)科融合的看法及教學(xué)實(shí)踐幾個(gè)方面進(jìn)行研究，沒有提出具體的融合拓展內(nèi)容，缺乏更深入的思維層面的綜合研究，關(guān)于學(xué)科融合拓展性教學(xué)的教學(xué)效果分析也比較少，特別是無法將復(fù)雜的跨學(xué)科知識和思維形象化和簡潔化，知識內(nèi)容過于抽象和深?yuàn)W超出學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，與高中學(xué)段的學(xué)習(xí)需求不相匹配，起不到學(xué)科融合所帶來的積極教育作用。

圖5 學(xué)科融合研究時(shí)間線視圖

（二）國內(nèi)可視化研究的現(xiàn)狀

1.可視化研究總體趨勢分析

在CNKI（中國知網(wǎng)）搜索引擎“高級檢索”模式下檢索主題確定為“可視化”并含“教學(xué)”，統(tǒng)計(jì)時(shí)2000年1月1日至2020年10月26日，經(jīng)過人工篩選，共檢索出國內(nèi)相關(guān)研究文獻(xiàn)5114篇。根據(jù)CNKI文獻(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)的分析顯示，2000至2020年的20年間，可視化的相關(guān)研究呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢（圖6），而且主要集中在教育和信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，說明可視化研究在國內(nèi)教育界已經(jīng)引起了足夠重視，并開始了一定的技術(shù)融合探索（圖7）。

圖6 2000-2019年國內(nèi)可視化相關(guān)論文發(fā)表統(tǒng)計(jì)

圖7 2000-2019年國內(nèi)可視化研究學(xué)科分布

2.可視化研究機(jī)構(gòu)分析

可視化研究的作者群體呈現(xiàn)了與學(xué)科融合研究類似的分布特征（圖8），前40位全部集中于高校并且以高等師范院校為主，體現(xiàn)了可視化研究仍主要停留在抽象理論的分析和技術(shù)應(yīng)用層面上，與教育部近年提出的發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)的教育方向融合較少，缺乏實(shí)用性研究，對于基礎(chǔ)教育的實(shí)踐研究尤為匱乏。在所有高校中華東師范大學(xué)的研究成果尤其豐碩，這主要?dú)w因于劉濯源教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)最早開發(fā)了“思維可視化技術(shù)與學(xué)科整合的理論和實(shí)踐研究”項(xiàng)目，進(jìn)行思維可視化在教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐，該校的“思維可視化教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心”也成為我國在這一領(lǐng)域比較系統(tǒng)的研究機(jī)構(gòu)。

圖8 2000-2019年可視化研究機(jī)構(gòu)論文發(fā)表統(tǒng)計(jì)

3.可視化研究高頻關(guān)鍵詞分析

利用citespace對文獻(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，時(shí)間跨度為“2000-2020”，Years per Slice設(shè)置為1，Node Type選擇“Keyword”，TopN為50。最終得到了節(jié)點(diǎn)數(shù)為259，連線數(shù)為1096，密度為0.0328的關(guān)鍵詞分析圖譜（圖9）和頻次表（表2），模板值（modularity，Q 值）0.5603、平均輪廓值（silhouette，S 值）0.5085的結(jié)果，根據(jù)聚類標(biāo)準(zhǔn)表明聚類結(jié)構(gòu)是顯著和合理的[12]153。

圖9 可視化研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜

表2 可視化研究關(guān)鍵詞頻次表

從表2可以看出，國內(nèi)學(xué)者對于可視化研究主要圍繞以下幾個(gè)方面進(jìn)行：思維可視化研究、知識可視化研究、教學(xué)技術(shù)可視化應(yīng)用。

（1）思維可視化的相關(guān)研究。思維可視化研究目前國內(nèi)最主要的可視化研究方向，具有代表性的是華東師范大學(xué)劉濯源教授的可視化研究項(xiàng)目；北京師范大學(xué)也有專門的思維訓(xùn)練研究中心，對思維可視化進(jìn)行了理論探討和實(shí)踐研究，北京師范大學(xué)趙國慶在《思維可視化》一本書中詳細(xì)介紹了思維導(dǎo)圖的使用，包括八大思維導(dǎo)圖等詳細(xì)說明，在書中對思維可視化進(jìn)行了實(shí)際的探究和討論[13]101；內(nèi)蒙古師范大學(xué)鄧曉慶在《運(yùn)用可視化教學(xué)提高高中生物理思維能力的實(shí)踐》中提到，在教學(xué)過程中要找到“顯化”的教學(xué)要素，讓抽象思維顯性化[14]； 2014 年河南大學(xué)趙慧臣、王玥專門針對知網(wǎng)2009 到 2013 年相關(guān)文獻(xiàn)分析發(fā)表論文《我國思維可視化研究的回顧與展望》，認(rèn)為我國對可視化的研究從前期作為知識可視化的工具在向作為思維可視化的工具轉(zhuǎn)變[15]10。通過CNKI相關(guān)文獻(xiàn)計(jì)量檢索分析，發(fā)現(xiàn)理論研究比例較高，實(shí)踐研究較少，將“可視化”并含“融合”并含“思維”作為關(guān)鍵詞進(jìn)行搜索，發(fā)現(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn)很少?？梢妼τ诳梢暬虒W(xué)在專門針對學(xué)科教學(xué)領(lǐng)域特別是學(xué)科融合思維能力培養(yǎng)的方向仍有較大的研究和實(shí)踐空間。

（2）知識可視化的相關(guān)研究。知識可視化的研究也大多以實(shí)踐為主，方向主要是對知識可視化工具研究，同時(shí)開始關(guān)注可視化教學(xué)領(lǐng)域。比較典型的代表成果有：北京師范大學(xué)的“知識工程研究中心”主要進(jìn)行知識可視化研究，并開發(fā)了“易思—認(rèn)知助手”軟件；廣西師范大學(xué)左蕓在《知識可視化在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用研究》一文中提出了注重綜合知識可視化圖解形式的使用，并運(yùn)用工具將知識可視化與高中物理教學(xué)相結(jié)合[16]；內(nèi)蒙古師范大學(xué)孟祥北在《運(yùn)用可視化教學(xué)強(qiáng)化高中物理課堂實(shí)踐活動的研究》中提出了高中物理課堂教學(xué)與可視化教學(xué)有機(jī)結(jié)合，用實(shí)際案例說明如何應(yīng)用可視化教學(xué)強(qiáng)化課堂實(shí)踐[17]。從前期的研究成果來看，近幾年的知識可視化研究注重知識可視化視覺表征的研究，對于其它表征方式研究較少；知識可視化方法在教學(xué)活動當(dāng)中應(yīng)用種類單一，缺乏多形式的可視化方法組合研究以及比較研究；缺乏知識可視化對促進(jìn)知識傳承和共享方面的應(yīng)用研究。

（3）教學(xué)技術(shù)可視化的相關(guān)研究。教學(xué)技術(shù)可視化側(cè)重于技術(shù)與教學(xué)的融合研究，國內(nèi)比較系統(tǒng)的代表性機(jī)構(gòu)是北京師范大學(xué)周明全教授主持的“虛擬現(xiàn)實(shí)理論和可視化技術(shù)”項(xiàng)目，主要研究方向?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)理論和可視化技術(shù)；天津大學(xué)曾麗穎等利用智能可視化技術(shù)（Spring MVC）準(zhǔn)確定位學(xué)生發(fā)展區(qū)，實(shí)現(xiàn)全班大面積的個(gè)性化智能教學(xué)導(dǎo)航[18]76；蘇州大學(xué)楊娟探討了如何基于可視化編程工具培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維等問題，提出了基于問題解決的計(jì)算思維培養(yǎng)模式[19]53；吉林動畫學(xué)院李猛對3D可視化技術(shù)在教育教學(xué)中應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的研究[20]34。

總體來看國內(nèi)的可視化教學(xué)雖然在近些年也在逐步完善，但仍有很多值得探究的地方，例如較少使用科學(xué)計(jì)量的方法來進(jìn)行分析和研究等等。

四、學(xué)科融合背景下的可視化教學(xué)研究價(jià)值和意義

（一）兩類研究的對比思考

通過對國內(nèi)學(xué)科融合和可視化研究現(xiàn)狀分析，可以得出雖然兩個(gè)方向研究在國內(nèi)有一定的普及性，但仍然有較大的拓展空間，學(xué)科融合的研究主要問題在于：一是偏重于知識和技能而忽視了思維特別是高階發(fā)散思維、具象思維、靈感思維的培養(yǎng)，沒有達(dá)到中學(xué)進(jìn)行學(xué)科融合教育的目標(biāo)；二是學(xué)科間知識只是機(jī)械整合，沒有體現(xiàn)出跨學(xué)科融合的核心理念，內(nèi)容復(fù)雜、抽象，缺少形象化、簡單化描述，學(xué)生不易理解，教與學(xué)過程缺乏目標(biāo)性；三是沒有形成針對性、科學(xué)性、系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與教學(xué)模式，缺乏對學(xué)科融合教學(xué)的科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)方法的定量或半定量測評手段等。

可視化教學(xué)研究的主要問題在于：一是注重“工具”和“方法”等技術(shù)方面應(yīng)用，研究層面僅停留在表象，缺乏深度研究；二是可視化與教學(xué)實(shí)踐融合較少，偏重于理論，缺乏實(shí)用性，沒有契合課改要求；三是教學(xué)技術(shù)與評價(jià)手段沒有和課程進(jìn)行有效整合，可視化技術(shù)優(yōu)勢沒有得到體現(xiàn)，無法實(shí)現(xiàn)對中學(xué)學(xué)科教學(xué)教育的優(yōu)化補(bǔ)充，達(dá)不到課程改革的實(shí)際效果。

對比分析兩類研究可以看出學(xué)科融合和可視化教學(xué)具有一定交匯空間，以可視化教學(xué)為策略，學(xué)科融合思維能力培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)模式能實(shí)現(xiàn)兩者優(yōu)勢互補(bǔ)，促進(jìn)教育教學(xué)目標(biāo)完成。可視化教學(xué)可以使抽象、復(fù)雜的多學(xué)科、跨學(xué)科知識形象化、具體化和簡單化，并提供必要的技術(shù)支持，可以將學(xué)生學(xué)習(xí)的信息通過各種圖示的方式及時(shí)反饋給任課教師，實(shí)現(xiàn)可視化反饋，將學(xué)生的知識、思維等各種抽象信息具體化出來，讓教學(xué)變得更加的簡單、容易；而學(xué)科融合為可視化教學(xué)提供了一個(gè)很好的承載平臺，與各種高階思維的有效融合，可以促進(jìn)拓展可視化教學(xué)的實(shí)用性研究，改變可視化教學(xué)過程應(yīng)用種類單一、注重視覺表征的窘境，促進(jìn)多種可視化表征方式和方法組合的研究，擴(kuò)大了可視化研究的外延。

（二）研究價(jià)值和意義

基于文獻(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)的分析和資料研究，系統(tǒng)研究可視化教學(xué)與評價(jià)方法在中學(xué)學(xué)科融合教學(xué)中的應(yīng)用，力求運(yùn)用可視化表征方式指導(dǎo)學(xué)生完成對相關(guān)知識的梳理，使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)學(xué)科知識，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識、能力的融合貫通，在當(dāng)前教育形勢下是一種很好的教學(xué)途徑。

1.學(xué)科教育教學(xué)的客觀需要

自17世紀(jì)以后，學(xué)科研究特別是自然科學(xué)獲得了快速發(fā)展，并且確立了一套實(shí)驗(yàn)論證與理論推導(dǎo)相結(jié)合的問題探究模式，發(fā)現(xiàn)了自然界的很多未知規(guī)律。在這些定律的基礎(chǔ)上，經(jīng)過抽象推理和數(shù)學(xué)演算形成了系統(tǒng)的學(xué)科理論體系。定量化、精準(zhǔn)化、細(xì)致化發(fā)展趨勢使得學(xué)科結(jié)構(gòu)和內(nèi)容越來越趨向于復(fù)雜化，特別是物理學(xué)、數(shù)學(xué)、化學(xué)等自然學(xué)科，而可視化教學(xué)帶來的改變最重要的就是將繁瑣的內(nèi)容簡化，讓學(xué)生更好地理解所學(xué)的學(xué)科知識。

2.教師教育教學(xué)的發(fā)展需要

隨著“3+3”高考模式的逐漸推廣和教育部即將取消考試大綱，學(xué)科的命題趨勢將會呈現(xiàn)多元化和融合性特征，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程會面臨更多復(fù)雜性問題和不確定性因素，對高中生素養(yǎng)提出了更高的要求。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，很多考生在學(xué)習(xí)時(shí)存在著很大的畏難情緒，特別是數(shù)學(xué)和物理兩門學(xué)科出人意料地成為了學(xué)生最不愿意選擇的科目。而可視化教學(xué)的出現(xiàn)可以很好地改善科目難學(xué)或難懂這一狀況。在教學(xué)過程中教師通過一些淺顯、直觀的可視化呈現(xiàn)方式，將復(fù)雜、抽象的問題形象生動地簡化處理，不僅可以讓學(xué)生對相關(guān)學(xué)科知識有著深刻理解，而且還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而就成為了教學(xué)環(huán)節(jié)關(guān)鍵所在，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣很大程度上與課堂引導(dǎo)、環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)和教師個(gè)人素養(yǎng)有關(guān)，如何應(yīng)用契合有效的教學(xué)途徑，將可視化教學(xué)整合到教學(xué)實(shí)踐中，讓學(xué)生充分參與，積極互動，有效提升，這都是教師需要考慮的。

3.學(xué)生進(jìn)行有效深度學(xué)習(xí)的需要

可視化教學(xué)可以將復(fù)雜的概念、規(guī)律或模型形象化、圖示化，不僅可以讓學(xué)生更好地理解事物的本質(zhì)，還可以進(jìn)一步提高學(xué)生熱愛學(xué)習(xí)、深入探索的熱情，激發(fā)學(xué)習(xí)的自主性。學(xué)生只有對學(xué)科產(chǎn)生興趣，才能真正開始學(xué)習(xí)。可視化教學(xué)可以讓學(xué)生真正參與到課堂之中，成為學(xué)習(xí)的主人，可視化教學(xué)可以為學(xué)生創(chuàng)造直觀的知識情境，增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識，讓抽象思維能力差的同學(xué)通過繪制思維導(dǎo)圖、概念圖等方法逐漸培養(yǎng)思維能力，實(shí)現(xiàn)知識由淺及深的聚合與內(nèi)化。在可視化教學(xué)情境中教師對學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和啟發(fā)，可以讓學(xué)生學(xué)會使用可視化的工具鍛煉自己的思維能力。

五、結(jié)語

基于核心素養(yǎng)的可視化教學(xué)及評價(jià)反饋研究，運(yùn)用可視化教學(xué)理念與學(xué)科教學(xué)進(jìn)行有效融合，促進(jìn)學(xué)科知識和能力的多元化融合，從而使教學(xué)質(zhì)量和效率得到更大的提高，對于當(dāng)下的中學(xué)教學(xué)的理論和實(shí)踐都具有重要的指導(dǎo)意義和應(yīng)用價(jià)值，有一定的針對性和實(shí)踐操作性。以學(xué)科融合思維的核心素養(yǎng)維度審視學(xué)科教學(xué)策略，提高課堂效率，活化知識結(jié)構(gòu)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，完成教育部提出的高考所有學(xué)科必須滲透“一點(diǎn)四面”的考查目標(biāo)；運(yùn)用可視化技術(shù)平臺，設(shè)計(jì)基于知識和思維可視化、項(xiàng)目化的教學(xué)模式，契合新高考對于學(xué)生學(xué)科能力考查需求，并轉(zhuǎn)化為能反映學(xué)習(xí)者的學(xué)科素養(yǎng)、必備知識和學(xué)科能力的可視化多維呈現(xiàn)形式，使學(xué)生能在不斷學(xué)習(xí)中，循序漸進(jìn)，活用知識、促進(jìn)知識、能力、思維和素養(yǎng)的提升，達(dá)至適應(yīng)新高考的教學(xué)目標(biāo)。