學科知識圖譜研究：由知識學習走向思維發(fā)展

范佳榮 鐘紹春

[摘? ?要] 技術(shù)的發(fā)展加速教育進入智慧學習時代，新時代對人的培養(yǎng)提出了新的要求，對于如何以知識為基礎或載體發(fā)展、轉(zhuǎn)化、升華成學科思維成為學界關(guān)注的焦點。文章通過文獻分析，提出了以問題為線索的學科知識圖譜，并從心理學和哲學視角找尋理論依據(jù)，完成對思維內(nèi)涵及其形成過程的把握;從知識抽取技術(shù)、語義鏈接技術(shù)和可視化技術(shù)三方面論證學科知識圖譜構(gòu)建的技術(shù)可行性。基于此設計了以問題體系為核心，向下回溯知識體系，向上抽象能力體系的學科知識圖譜結(jié)構(gòu)模型，提出了基于學科知識圖譜的思維發(fā)展機制，在揭示知識建構(gòu)與思維發(fā)展關(guān)系的基礎上，從問題解決觸及思維本質(zhì)，以期為人的培養(yǎng)從知識習得走向思維發(fā)展的教育實踐提供指導。

[關(guān)鍵詞] 智慧學習; 學科知識圖譜; 問題解決; 能力體系; 思維發(fā)展

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 范佳榮（1996—），女，河北承德人。博士研究生，主要從事數(shù)字化學習環(huán)境研究。E-mail：986934977@qq.com。

一、引? ?言

“培養(yǎng)什么人，怎樣培養(yǎng)人”，是教育的根本問題和永恒主題。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人類進入智能時代，個體需要適應加速變化的社會生活，基礎知識和基本技能已經(jīng)無法應對各種復雜的、不確定性的陌生問題和場景，實現(xiàn)目標所需的能力日益復雜。展望未來，教育發(fā)展新趨勢對全面深化課改和育人工作提出了更高的要求。教育事業(yè)不僅要向?qū)W生傳授知識和技能，還要將學生培養(yǎng)成為善發(fā)現(xiàn)、會思考、能創(chuàng)新、能系統(tǒng)解決問題的智慧人。這種時代要求決定了基礎教育要能夠通過合理的方式，培養(yǎng)學生靈活的、能夠適用于環(huán)境動態(tài)變化的能力[1]，培養(yǎng)學生系統(tǒng)掌握學科知識、利用知識解決問題等的學科思維能力，并盡可能讓學生樹立正確的情感態(tài)度和價值觀[2]。

對于如何在基礎教育領域中以知識為基礎或載體發(fā)展、轉(zhuǎn)化、升華成學科思維，學界展開了大量討論，但基本僅止于宏觀上的籠統(tǒng)解讀，較為模糊，無法為實踐提供有效指導[3]。知識圖譜以揭示知識及其復雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系為特點，已有研究將其應用于教育領域，為學科知識網(wǎng)絡的可視化提供了有效的技術(shù)手段[4]，明晰“學什么”，基于學科知識圖譜能夠診斷“學得怎么樣”，但這種忽略了能力培養(yǎng)和思維發(fā)展的知識掌握學習與教育目標相差甚遠。問題解決的過程是促進知識向思維發(fā)展的重要途徑，智能技術(shù)的發(fā)展若能基于知識體系，為這一途徑提供有效支撐工具，指向思維培養(yǎng)的學習實踐過程便清晰化了。針對這一問題，為在人的培養(yǎng)上有明確的導向和依據(jù)，本研究以通過知識學習能夠形成何種能力體系和如何形成能力體系為出發(fā)點，在相關(guān)理論依據(jù)和支撐技術(shù)方面，論證以問題體系為核心的學科知識圖譜促進思維發(fā)展及構(gòu)建的可行性，提出了以學科問題的分類梳理為核心層，向下回溯知識體系，向上抽象能力體系的學科知識圖譜結(jié)構(gòu)模型，試圖為學生的培養(yǎng)從知識走向能力，走向思維發(fā)展的教育實踐提供指導。

二、學科知識圖譜的內(nèi)涵解析

（一）代表性研究分析

知識圖譜以揭示知識間的邏輯關(guān)系為表征，廣泛滲透到教育技術(shù)領域，衍生了教育知識圖譜和學科知識圖譜等概念，國內(nèi)學界對學科知識圖譜的概念界定曾與概念圖、知識地圖、知識圖譜等概念之間存在一定的混用現(xiàn)象，對其真正意義的認識尚沒有統(tǒng)一定論[5]。通過大量的文獻閱讀與分析，關(guān)于學科知識圖譜的內(nèi)涵，學者們能夠在“以教學過程中涉及的元素為實體節(jié)點、以教學元素間的邏輯關(guān)系為邊，形成的語義網(wǎng)絡”上達成共識，不同內(nèi)涵在表征實體節(jié)點或?qū)嶓w屬性的觀點上略有不同，主要可以分為三類，見表1。

1. 知識實體觀

把學科知識圖譜視為知識點關(guān)聯(lián)關(guān)系及知識結(jié)構(gòu)的可視化表征，楊開城定義其為根據(jù)知識點的語義聯(lián)系在知識點結(jié)點之間建立特定名稱的?。◣Ъ^的邊）而形成的知識網(wǎng)絡圖，用以開發(fā)課程和考察課程內(nèi)在一致性的水平[6]。與此相類似，有學者也強調(diào)它是學科中的知識點（概念、公式、定理、原理等）和其邏輯關(guān)系形成的語義網(wǎng)絡[7]。不難看出，其本質(zhì)就是圍繞學科主題具體的知識網(wǎng)絡展示所有知識的整體結(jié)構(gòu)，包括知識點的先后順序、包含與被包含等關(guān)系，這種知識間存在的各種內(nèi)在邏輯聯(lián)系，是確定以何種方式建構(gòu)知識意義的重要參照，是幫助學生學會知識的前提，是清晰課程目標能力和價值觀體系的基礎。

2. 資源實體觀

該類內(nèi)涵將學科知識圖譜看作是知識的內(nèi)容以及所需資源的綜合體。例如，李艷燕指出，學科知識圖譜是由知識點與知識點相關(guān)的教學資源之間的關(guān)系組成的知識庫[8]。張波認為，它是一種表征各類知識點和資源實體之間關(guān)系的圖模型[9]。學科知識圖譜的組織形式僅以文字為表征，不能完整地呈現(xiàn)各知識點與實體之間的相關(guān)信息。因此，這種觀點認為學科知識圖譜是基于互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)具有分布異構(gòu)的特點，對這些數(shù)據(jù)資源進行語義標注和鏈接，是一種以知識為中心的教育資源語義集成服務工具，各資源間以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形式呈現(xiàn)學科知識，通過知識的關(guān)聯(lián)性實現(xiàn)學習資源的按需推送。由此看來，學科知識圖譜的特性一方面是其滿足科技發(fā)展需要所具有的特性，如資源集成。另一方面是適應個體個性化發(fā)展需要所具備的特性，如資源推薦，體現(xiàn)了以人為本的教育理念。

3. 問題實體觀

學習者所學習的課本知識內(nèi)容屬于間接經(jīng)驗，學生的發(fā)展是通過習得人類已有領域的文化知識而生成能力和價值觀來滿足的，知識的內(nèi)化以及能力的生成需要設定一些條件，例如解決問題或完成任務。一種觀點認為學科知識圖譜是以教學過程中涉及的元素為實體節(jié)點、以教學元素間的邏輯關(guān)系為邊，形成的語義網(wǎng)絡，而教學問題是眾多教學元素的一種[10]。另一種觀點認為，學科知識圖譜以知識簇為節(jié)點，以問題為線索，以能力培養(yǎng)為目標，將知識、方法與問題有序組織的圖示[11]。這類內(nèi)涵消解了學科知識圖譜知識點結(jié)構(gòu)固有特性的絕對客觀性，滲透了能力水平的相對主觀性，開始關(guān)注知識與能力的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，即通過問題或任務建構(gòu)起二者聯(lián)系的橋梁。

（二）學科知識圖譜的內(nèi)涵界定

比較學科知識圖譜內(nèi)涵的屬性分類可以發(fā)現(xiàn)，上述觀點都反映了知識體系是學科知識圖譜的基礎，不同的是，每種觀點指向?qū)W生培養(yǎng)的不同層面，即知識學習、個性發(fā)展和能力發(fā)展。從根本上看，從知識傳授到能力發(fā)展與素質(zhì)教育的總體要求在內(nèi)涵上具有高度的一致性，是在堅持全面發(fā)展的基礎上，進一步增強學生的實踐能力、問題解決能力、系統(tǒng)思維能力等適應終生發(fā)展和未來社會發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力體系。

以解決課堂教學瓶頸性問題為導向，以培養(yǎng)學生問題綜合解決、系統(tǒng)和創(chuàng)新思維等能力為目的，動態(tài)優(yōu)化教與學活動，按照以人為本，讓學生認同并主動學習、個性化學習、有邏輯地學習，使師生在有限的時間內(nèi)，開展最有效的教與學活動，是智慧教育的重要旨歸。實現(xiàn)智慧培養(yǎng)，在手段和條件方面，需要構(gòu)建有助于設計完整的學習活動并促進其開展的支撐工具——學科知識圖譜，通過將抽象的知識與知識運用的范例或體現(xiàn)知識的事實建立關(guān)聯(lián)，以富媒體序列化呈現(xiàn)學習內(nèi)容，幫助學生參與高質(zhì)量的學習活動，形成知識體系與能力體系。

綜上所述，本研究認為學科知識圖譜不是知識點的思維導圖，而是以學科問題的邏輯關(guān)系為核心，與相應的知識體系和能力體系建立映射關(guān)系的可視化表征工具。學科知識圖譜將反映學科知識中的核心問題分層次（疑難問題、組合問題、基本問題）厘清，并梳理解決每類問題應選擇和使用的方法、策略和知識，以問題為線索把所有相關(guān)知識點貫通，進行重新整合，通過不同級別問題解決的過程向上抽象能力和思維體系。它體現(xiàn)了知識結(jié)構(gòu)的構(gòu)成情況、知識點間的結(jié)合方式、問題和解決問題的方法，以及對應的能力。

三、學科知識圖譜的理論溯源與支撐技術(shù)

（一）理論溯源

1. 心理學視角

從心理學的范疇來認識學科知識圖譜，可以追溯到皮亞杰學派，人類的學習通過同化和順應將刺激納入原有認知結(jié)構(gòu)，并調(diào)節(jié)認知結(jié)構(gòu)來適應刺激，這與隨著知識的伴生會逐漸形成知識網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的觀點是一致的。而后，布魯納將學習看作是個體將同類事物之間產(chǎn)生關(guān)聯(lián)而形成有意義框架的過程，簡而言之，學習就是學生在頭腦中搭建知識結(jié)構(gòu)的過程，知識結(jié)構(gòu)由學科知識所包含的基本概念、原理或思想及其相互之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系組成。任何學科都有其自身的基本結(jié)構(gòu)，而與該學科所關(guān)聯(lián)的事實、論據(jù)、概念等都能夠被包含在一個動態(tài)平衡的結(jié)構(gòu)框架中，因此，學科基本結(jié)構(gòu)應該成為教學過程的中樞，當學生掌握了某一學科的基本結(jié)構(gòu)，就可以聯(lián)系多條線索富有意義地去理解一件事情，從多角度出發(fā)綜合理解學科內(nèi)容，并嘗試獨立探索新的知識領域，從而不斷地認識新問題。

知識建構(gòu)是一種信息加工的過程，并在外部活動中形成，喬納森將問題解決作為其建構(gòu)主義學習環(huán)境設計的核心，并提出行為建模和認知過程建模兩種策略，表明學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的方法?？梢?，學習追求知識創(chuàng)生和真實問題解決，學生是學習生態(tài)系統(tǒng)的最終指向?qū)ο?，學科知識圖譜的建構(gòu)必須能將學科孤立的事實本身和零碎的知識結(jié)論建立邏輯指向，有效整合學生感知的具體經(jīng)驗和經(jīng)驗理解轉(zhuǎn)化后的抽象概念，通過問題的設計與關(guān)聯(lián)，使學生的思維發(fā)展實現(xiàn)從具體到抽象再上升到具體，在變式中遷移應用。

2. 哲學視角

哲學視角下學科知識圖譜的理論依據(jù)來源于伊曼努爾·康德（Immanuel Kant）的圖式學說，知識首先來源于接受表象的感性能力，然后來源于能夠整理、構(gòu)造感性材料[12]。也就是說，個體基于先天直觀形式（時間和空間），認識和把握、篩選和組織感性材料，從而形成知識。此后，皮亞杰（Piaget）將康德的“范疇思想”援引到他的研究中，基于發(fā)生發(fā)展的視角，認為結(jié)構(gòu)是一種圖式體系，人類認識的前提是主體關(guān)于外部世界的一切知識和主客體交互的相互作用，主體的某些動作或這些動作的圖式會聯(lián)合起來或分解開來，進而進行歸類、排序，使他們發(fā)生相互關(guān)系。這種知識觀的基礎是物理范疇（知識）和邏輯數(shù)學范疇（思維）的“內(nèi)在統(tǒng)一”[13]。

新時代強調(diào)學習者能力、思維、方法等方面的培養(yǎng)，皮亞杰發(fā)生認識論強調(diào)“知識”與“思維”的共同運演間接支持了對這些內(nèi)在品質(zhì)的詮釋，從“知識表征”的學科知識基本結(jié)構(gòu)走向“問題解決”并上升“能力生成”的學科知識圖譜建構(gòu)。

（二）支撐技術(shù)

1. 知識抽取技術(shù)

學科知識圖譜的構(gòu)建需要從大規(guī)模的領域問題庫中抽取內(nèi)核問題，知識抽取技術(shù)能夠根據(jù)給定本體從無語義標注的信息中識別并抽取與本體匹配的事實知識。通過對數(shù)據(jù)預處理與少量樣本標注、基于BERT模型進行字符向量表示以及基于雙向長短期神經(jīng)網(wǎng)絡（BiLSTM）和命名實體識別技術(shù)的序列標注，從不同來源、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)和抽取相關(guān)信息，形成知識存入學科知識圖譜。通過抽取出事實知識構(gòu)建基于知識的服務，為從教育領域問題庫、任務庫和知識庫中，自動抽取內(nèi)核問題提供了技術(shù)可行性，解決了當前問題體系由專家手工構(gòu)建費時費力、科學性與一致性難以保證的問題。

2. 語義鏈接技術(shù)

鏈接是將該實體與知識庫中的對應實體進行關(guān)聯(lián)。為將內(nèi)核問題與知識點鏈接，首先需對教育領域問題庫中的問題進行整理、篩選，按疑難問題、復雜問題、簡單問題的維度對部分試題進行劃分歸類，并選擇部分樣本標注出問題所歸屬的章節(jié)知識點，將其作為訓練樣本。相關(guān)語義鏈接技術(shù)包括本體技術(shù)、語義網(wǎng)、鏈接數(shù)據(jù)等，領域本體通過描述實體“屬性—值”將多元學科知識建立關(guān)聯(lián)，鏈接數(shù)據(jù)能在不同的數(shù)據(jù)集間創(chuàng)建鏈接，規(guī)則引擎、機器學習、圖挖掘等多種計算方法，也可以分析、挖掘和推理出多元化對象之間多維度的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而自動建立內(nèi)核問題與相關(guān)知識的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

3. 可視化技術(shù)

學科知識圖譜中知識、問題與能力/思維間有著復雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，需要利用可視化手段將其呈現(xiàn)出來。20世紀60年代，語義網(wǎng)絡用帶有標識的弧表示實體間的關(guān)系，一定程度解決了傳統(tǒng)知識體系結(jié)構(gòu)簡單僵化的問題。20世紀80年代，知識工程以及基于知識庫和推理機的專家系統(tǒng)被提出，本體論思想被引入知識工程領域，成為當時表示現(xiàn)實世界知識的主要形式[14]。21世紀后，網(wǎng)絡科學的復興，以網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)表征知識關(guān)聯(lián)關(guān)系的科學理論和技術(shù)被引入知識組織的研究領域[15]。因此，在領域知識發(fā)展的研究中，以結(jié)構(gòu)關(guān)系見長的知識圖譜起到不可或缺的作用，它將復雜的信息通過計算處理成能夠結(jié)構(gòu)化表示的知識，所表示的知識可以通過圖形繪制而展現(xiàn)出來。一些主流的數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，如圖數(shù)據(jù)庫Neo4j、d3js和nodejs等，能夠以相當直觀的方式展現(xiàn)結(jié)構(gòu)關(guān)系，通過一定的設定還可以與用戶進行交互，為學科知識圖譜知識、問題與能力間關(guān)聯(lián)關(guān)系的可視化提供了技術(shù)可行性。

四、學科知識圖譜結(jié)構(gòu)模型及應用機制

（一）以問題體系為核心的學科知識圖譜結(jié)構(gòu)模型

從發(fā)生學理論認識到，當主體作用于客體時，動作的圖式會聯(lián)合、分解或歸類、排序，發(fā)生相互關(guān)系，思維結(jié)構(gòu)就是人憑借外部活動逐步建立起來并不斷完善的基本概念框架、概念網(wǎng)絡[16]，而知識的內(nèi)在結(jié)構(gòu)是由邏輯的結(jié)構(gòu)性所致，體現(xiàn)在思維結(jié)構(gòu)的豐富性上[17]。因此，知識體系一定能夠通過某種中介與能力體系建立聯(lián)系，這個中介就是問題解決的過程。學生是發(fā)展中的主體，教師要為不同認知水平的學生提供不同的問題和任務，以及開展學習實踐必要的資源和工具，以求創(chuàng)造性地解決具體情境中的復雜問題。基于此，刻畫以問題體系為核心的學科知識圖譜結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。

以問題體系為核心的學科知識圖譜結(jié)構(gòu)模型共有三層，其中不同層級問題的分類梳理為核心層，并向下回溯知識體系，向上抽象能力和思維體系。

1. 核心層：問題體系的分類梳理

學科知識圖譜不僅僅是將學科所有知識點進行關(guān)聯(lián)，以這種形式表征的學科知識圖譜對于學生的智慧培養(yǎng)收效甚微，關(guān)注學生的思維發(fā)展與智慧生成過程，應以“問題”為導向，遵循“發(fā)現(xiàn)問題—提出問題—分析問題—解決問題”的思維邏輯展開學習與探究，教師以此設計有難度梯度的學習任務活動，指導學生主動地經(jīng)歷知識發(fā)現(xiàn)與問題解決的過程，讓學生在生動具體的活動情境中完成對知識的建構(gòu)與學科思維的培養(yǎng)。

因此，學科知識圖譜的核心層是問題體系，學科問題是這一層級的圖譜節(jié)點，它可以分為三類，即疑難復雜問題、組合問題和基本問題，疑難復雜的問題基于某種策略和規(guī)律能夠分解成為組合問題，組合問題基于某種規(guī)律方法能夠分解為基本問題，將這三類問題建立多節(jié)點、多聯(lián)結(jié)、多層次的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并與此對應著一些元認知策略，形成一個從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題的迭代路徑，這種復雜而豐富的認知過程使學習者的思維得以發(fā)生，能力得以發(fā)展。

2. 基礎層：知識體系的關(guān)聯(lián)映射

學習內(nèi)容是學習的客體，是學習者在完成學習活動之后應該獲得的知識。學科的方法性知識和基本知識（概念、公式、原理等）是理解和解決問題的基礎，由于知識的關(guān)聯(lián)性，任何知識都無法孤立于其他知識獨自存在和發(fā)展，例如規(guī)則學習以定義性概念的學習為先決條件，使得學科知識系統(tǒng)是一種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。用圖示化的表征方式將內(nèi)隱的知識結(jié)構(gòu)外顯化，就構(gòu)成了解決問題所需的知識群。

因此，學科知識圖譜的底層結(jié)構(gòu)是特定問題下知識點間的關(guān)聯(lián)關(guān)系網(wǎng)絡，是以基本問題解決為線索，倒掛知識所關(guān)聯(lián)形成的邏輯網(wǎng)。學習需要根據(jù)知識點之間的聯(lián)系來習得它的具體意義，在基礎層中，知識按照一定的邏輯關(guān)系和抽象程度分布在不同的層次上，知識點越具體，用來建立聯(lián)系的線索就越多，越容易記憶和理解，當一些聯(lián)系被抽象化概括化，知識點越抽象，越能反映復雜的、高級的知識習得。通過不斷調(diào)整其中各個知識點及其相互關(guān)系，并與基本問題建立映射，從而保持一個相對穩(wěn)定的知識體系結(jié)構(gòu)。

3. 目標層：思維與能力的邏輯關(guān)系

檢測學習者是否達到學科的學習目標，不能僅僅考量學生知識技能的掌握程度，更重要的是學生能夠形成相應的學科知識體系、問題解決能力體系及學科思維體系。學習活動是公共知識“傳遞—內(nèi)化—創(chuàng)造”的過程，無論是已知知識的習得還是未知知識的創(chuàng)造都離不開思維的發(fā)展，思維結(jié)構(gòu)是以知識或知識結(jié)構(gòu)為基礎動態(tài)發(fā)生的結(jié)構(gòu)。在心理學上，思維指向真問題的解決[18]，也就是說，個體在解決外界環(huán)境的真實問題時，會按照圖式來提取、組合所存儲的一組知識，將獨立的經(jīng)驗聯(lián)系到一起去尋找解決方案。當個體在具體的實踐中將所學知識表現(xiàn)為某種能力行為，就是知識的習得，這種行為轉(zhuǎn)化的過程稱為能力表現(xiàn)的過程，在知識習得—應用的過程中，將零散的知識概念建構(gòu)起對應關(guān)系的知識系統(tǒng)并形成相對穩(wěn)定的思考問題、解決問題的方法論和價值觀的過程就是思維發(fā)展的過程。

學科知識圖譜的頂層架構(gòu)就是學生經(jīng)歷完整的學習活動后應形成的思維與能力的邏輯關(guān)系，與知識技能不同，能力不被記憶，思維也很難客觀描述，清晰表征能力的前提是將能力進行逐層分解至最底層的子能力。因此，學科知識圖譜以問題為線索，梳理疑難復雜問題、組合問題和基本問題，將能力分解。從疑難問題到組合問題的分解指向綜合能力;從組合問題到基本問題的轉(zhuǎn)化指向分析能力，從基本問題到知識的回溯指向應用能力，知識體系的建立指向理解能力，從知識到解決問題的正向過程指向問題解決能力，而從問題到知識的逆向過程是系統(tǒng)思維能力的體現(xiàn)，當學習者真正形成了學科知識體系和相應的能力體系時，才能夠在不斷變化的情境中解決問題，學科思維表征便清晰化了。

（二）基于學科知識圖譜的思維發(fā)展機制

學科知識圖譜的功能在于喚醒、發(fā)展學生的智慧，即引導學習者將更多心理資源投入到有價值的學習任務中，發(fā)展學習者的問題解決能力、系統(tǒng)思維和創(chuàng)造性思維能力[19]，其促進思維發(fā)展的機制如圖2所示。

1. 從知識建構(gòu)到問題解決

學生是具有自我意識的主體，他們掌握不同的知識水平，具有豐富多樣的學習興趣和層次不一的學習能力等，學生的學習動機大部分源自于學生運用所學知識解決問題的快感和成就，當他們通過書本和課堂學習了一些基礎性知識，但因為沒有自身經(jīng)驗和體會的卷入，不能轉(zhuǎn)化為學生的技能，就更不能成為他們學習的動機[20]。有效的學習實踐往往發(fā)生在由真實問題、情境及評價感悟構(gòu)成的問題解決境脈之中，主張外在問題解決實踐與內(nèi)在思維活動的統(tǒng)一[21]。

學科知識圖譜將課本上的知識內(nèi)容以問題或任務為線索進行重組與設計，包含幫助學生理解概念、應用概念的問題和任務，以此為依據(jù)設計學習活動，當學生利用學科知識圖譜完成學習活動時，處于具體的問題情境中時，會定位頭腦中的知識及前序知識群，選擇適當?shù)恼J知策略，可能是對于某一問題的逐層分解，也可能是問題的轉(zhuǎn)化或方法性知識的抉擇，并在具體的情境中對認知策略進行重新組合、調(diào)整，形成新的認知策略以應用于認知加工過程，讓學生發(fā)自內(nèi)心認同教師安排的學習內(nèi)容，主動建構(gòu)知識，體驗知識的生成。

2. 從問題解決到思維發(fā)展

個體的思維發(fā)展是一個從直觀動作到具象思維再到抽象思維的過程，利用知識技能解決問題的過程體現(xiàn)了學習者一定的心智模型和認知過程，體現(xiàn)了在不同情境下能力的具體表現(xiàn)過程。學科知識圖譜中，學科思維建立在學科特有知識和技能的基礎之上，是個體應對或解決特定問題的能力表現(xiàn)。也就是說，學生在掌握大量知識及方法策略的基礎上，利用信息技術(shù)開展有效發(fā)展學習者高級認知和思維的問題解決實踐，經(jīng)歷認同、建構(gòu)、內(nèi)化、擴展的知識學習過程和發(fā)現(xiàn)、構(gòu)想、歸納、抉擇的思維過程，獲得關(guān)于創(chuàng)造性解決問題的鮮活體驗。

一方面，學科知識圖譜能支持學習者在疑難復雜問題的轉(zhuǎn)化和分解中積累思維經(jīng)驗、策略，在具體情境中應用已有知識技能解決問題并將其遷移或應用到其他不同的領域或場景中，培養(yǎng)學科思維。另一方面，學科知識圖譜涵蓋所有邊界情況的學科問題邏輯體系，能夠幫助學生通過后天的學習實現(xiàn)思維的訓練、智力的發(fā)展和品質(zhì)的陶冶，并將其外化于行。

3. 資源工具的鏈接與建序優(yōu)化智慧學習過程

戴爾的經(jīng)驗之塔告訴我們，如果能將抽象的知識與具體的經(jīng)驗建立聯(lián)系，就會便于知識的傳播?，F(xiàn)代教育活動中，教學的全程都以現(xiàn)代媒體作為信息的載體和交往中介，其中以數(shù)字化學習資源的應用最為廣泛。目前，在線學習平臺和智能教學平臺中存在海量的學習資源，但這些資源大多以簡單分類的方式堆砌存儲在資源庫中，教師和學生為檢索資源耗費大量時間，導致資源庫中多數(shù)資源閑置、利用率低。學習資源的設計和組織應該在學習活動的邏輯框架下展開，然后才能幫助學生深刻地理解知識、解決問題。

若以學科知識圖譜中問題與知識（基礎性知識、策略及方法知識）、能力與思維等的關(guān)聯(lián)關(guān)系為線索，建立資源索引標簽，將多種學習資源（如電子導學案、微課、題庫等）與學習工具通過標簽和知識抽取的方式“掛”在每一個圖譜節(jié)點上，基于每一個從疑難復雜問題到知識點的序列有效組織學習資源，方便了教師設計學習活動和學生基于學科知識圖譜開展自主性學習活動時優(yōu)質(zhì)資源的便利獲取。

提供深層次理解知識、體驗和探究知識的資源及工具，優(yōu)化資源媒介形態(tài)，充分尊重個體認知差異性的價值，供學生針對自己學習的實際需要獲取完成問題解決實踐活動所需的支架，有針對性地迭代訓練，保證學生在基于學科知識圖譜開展問題探究中，自由地使用豐富資源信息的基礎上，拓展問題解決的意義，從而延伸和增強自己的分析、綜合、創(chuàng)造等高階認知能力，深度培養(yǎng)問題解決能力、系統(tǒng)思維能力，形成學科思維，真正發(fā)揮其對學生智慧發(fā)展的優(yōu)化作用，實現(xiàn)適應性與超越性的統(tǒng)一。

五、結(jié)? ?語

本研究剖析了智慧學習時代教育育人的追求，以知識為基礎或載體發(fā)展、轉(zhuǎn)化、升華成學科思維的培養(yǎng)要求為旨向，以學界對學科知識圖譜的內(nèi)涵及要素構(gòu)成的論述為著眼點，界定了學科知識圖譜的內(nèi)涵，在心理學和哲學等理論依據(jù)的視角下審視學生學科思維發(fā)展的邏輯，從問題體系、知識體系和能力/思維體系三個方面設計了學科知識圖譜的結(jié)構(gòu)模型，論證了學科知識圖譜對學生問題解決學習及思維發(fā)展的作用，以期為智慧學習時代的人才培養(yǎng)提供理論借鑒。

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