知識(shí)可視化理論及其在高職物流專業(yè)中的教學(xué)應(yīng)用

梁芷萓

（首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)密云分校，北京 101500）

1 知識(shí)可視化的概念、教學(xué)工具及其相關(guān)理論

1.1 知識(shí)可視化的概念

2004 年Martin J.Eppler 和Remo A.Burkhard 提出了被廣泛認(rèn)同的知識(shí)可視化定義：知識(shí)可視化是研究在兩個(gè)以上人之間運(yùn)用視覺表達(dá)手段提高知識(shí)創(chuàng)造和傳遞的作用的領(lǐng)域。我們可以理解為，知識(shí)可視化可被認(rèn)為是一種可以用來(lái)構(gòu)建和傳輸信息的圖示化手段。除了既定事實(shí)之外，知識(shí)可視化的目標(biāo)在于描述一些諸如見解、經(jīng)驗(yàn)、態(tài)度、價(jià)值觀、期望、觀點(diǎn)、意見和預(yù)測(cè)等的一些態(tài)度和傾向，并幫助他人正確的理解、構(gòu)建和應(yīng)用這些知識(shí)。

2009年趙國(guó)慶提出了修訂后的知識(shí)可視化定義，知識(shí)可視化是研究如何應(yīng)用視覺表征改進(jìn)兩個(gè)或兩個(gè)以上人之間復(fù)雜知識(shí)創(chuàng)造與傳遞的學(xué)科。

由此可知，知識(shí)可視化可表述為：將抽象的知識(shí)、概念及其過(guò)程借助視覺來(lái)進(jìn)行表征，個(gè)體或群體基于圖形的可視化，通過(guò)視覺體驗(yàn)和想象觸發(fā)新的認(rèn)知和情感，以優(yōu)化知識(shí)的管理、傳播和創(chuàng)新。

知識(shí)可視化在知識(shí)的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，可以通過(guò)視覺傳輸變得更加形象，把復(fù)雜化抽象化的知識(shí)構(gòu)建為圖解，轉(zhuǎn)換為形象化的知識(shí)，在學(xué)習(xí)抽象化知識(shí)的過(guò)程中可以得到形象化的支持，促進(jìn)知識(shí)的傳遞。有利于降低學(xué)習(xí)難度，增強(qiáng)理解能力，提高教學(xué)和學(xué)習(xí)的效率。

1.2 知識(shí)可視化工具

（1）概念圖。概念圖是一種知識(shí)以及知識(shí)之間的關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)圖形化表征，也是思維可視化的表征。通過(guò)箭頭、連線以及連接詞進(jìn)行有序鏈接，清晰表達(dá)出概念以及概念之間的層級(jí)關(guān)系，將知識(shí)體系進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)化構(gòu)建。

（2）思維導(dǎo)圖。思維導(dǎo)圖，是一種發(fā)散性思維圖形工具，通過(guò)圖片文字，把主題關(guān)鍵詞與圖形、顏色等建立鏈接進(jìn)行發(fā)散，表達(dá)出隸屬與層級(jí)關(guān)系。遵從左右腦的機(jī)能，利用記憶思維規(guī)律，思想圖像化的同時(shí)將知識(shí)結(jié)構(gòu)圖像化。幫助學(xué)習(xí)者理解記憶的同時(shí)提升發(fā)散思維能力。

（3）思維地圖。思維地圖是繼概念圖和思維導(dǎo)圖后產(chǎn)生的又一種知識(shí)可視化工具，結(jié)合左腦的邏輯、順序、條例、文字、數(shù)字，以及右腦的圖像、想象、顏色、空間、整體等進(jìn)行全腦開發(fā)，對(duì)于思考技巧、閱讀速度、記憶力、組織力與創(chuàng)造力等方面有顯著的提升，廣泛應(yīng)用在學(xué)習(xí)及工作方面。思維地圖有圓圈圖、氣泡圖、雙氣泡圖、樹形圖、括號(hào)圖、流程圖、復(fù)流程圖、橋形圖八種類型，分別應(yīng)用于學(xué)習(xí)中不同的情況。將知識(shí)按照它們的隸屬關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確表達(dá)，幫助學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)進(jìn)行梳理與識(shí)記。

（4）教學(xué)視頻和動(dòng)畫軟件。教學(xué)視頻是將面對(duì)面教學(xué)中，受制于時(shí)空而無(wú)法傳遞的知識(shí)、技能等內(nèi)容制作成視頻形式，利用現(xiàn)代化多媒體進(jìn)行輔助教學(xué)?？梢詣?chuàng)造場(chǎng)景和空間，更形象生動(dòng)的展現(xiàn)出在課堂上無(wú)法實(shí)際操作的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)知識(shí)技能的有效銜接，同時(shí)可以根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)度以及課堂反饋情況，進(jìn)行暫停、重播、快進(jìn)等以及課下自主學(xué)習(xí)，是現(xiàn)代多元化教學(xué)中必不可少的教學(xué)工具。

動(dòng)畫軟件是利用專業(yè)軟件，由設(shè)計(jì)師創(chuàng)建一個(gè)虛擬世界，根據(jù)要表現(xiàn)對(duì)象的形狀尺寸進(jìn)行模型和場(chǎng)景的設(shè)定，再生成模型的運(yùn)動(dòng)軌跡及參數(shù)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)運(yùn)算，生成三維動(dòng)畫。

1.3 知識(shí)可視化相關(guān)理論

（1）雙重編碼理論。雙重編碼理論主張同時(shí)以視覺形式和語(yǔ)言形式呈現(xiàn)信息能夠增強(qiáng)記憶和識(shí)別。一般而言，圖像信息和語(yǔ)言信息是通過(guò)兩個(gè)相互獨(dú)立的通道進(jìn)行處理的，如果在信息以圖像化的方式傳遞的同時(shí)，搭配相應(yīng)的聲音語(yǔ)言，即圖像信息和語(yǔ)言信息在時(shí)間和空間上同步，促成視覺表征和言語(yǔ)表征的鏈接，增強(qiáng)學(xué)習(xí)者獲取信息的路徑，對(duì)知識(shí)的習(xí)得產(chǎn)生促進(jìn)作用，產(chǎn)生更有效的學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)習(xí)效率。

（2）圖示理論。圖示理論的倡導(dǎo)者認(rèn)為人的知識(shí)是以圖示的形式進(jìn)行記憶儲(chǔ)存的,記憶是由無(wú)數(shù)網(wǎng)絡(luò)化、立體化的圖示連接在一起形成的知識(shí)框架。要進(jìn)行有效的學(xué)習(xí)，構(gòu)建學(xué)習(xí)者的認(rèn)知圖示是非常重要的，所以我們需要將這些無(wú)法用文字表達(dá)的認(rèn)知圖示進(jìn)行可視化處理。

（3）腦科學(xué)理論。腦科學(xué)理論認(rèn)為大腦由兩個(gè)半球組成，分別為左腦和右腦：左腦主要是進(jìn)行具體的邏輯推理和語(yǔ)言表達(dá)；而右腦是進(jìn)行抽象化的整體推理，識(shí)別模式、解釋情緒和非言語(yǔ)的表達(dá)。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，大腦中視覺信息的提取效果優(yōu)于言語(yǔ)信息提取。知識(shí)可視化可以利用右腦高效的視覺信息，將知識(shí)以圖文并茂的方式更加形象化的進(jìn)行重組和構(gòu)造。將文字符號(hào)等晦澀難懂的抽象信息轉(zhuǎn)化為形象的圖形圖像信息，促進(jìn)知識(shí)的傳遞和創(chuàng)新。左腦負(fù)責(zé)文字，右腦負(fù)責(zé)圖像，分工合作提高認(rèn)知和記憶的效率。

2 知識(shí)可視化教學(xué)工具應(yīng)用于高職物流教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)研究

對(duì)于高職物流知識(shí)受眾學(xué)生而言，課堂教學(xué)應(yīng)向多元化發(fā)展，知識(shí)可視化教學(xué)工具在豐富教學(xué)，提高學(xué)習(xí)興趣方面有其必要性。對(duì)于施教方教師而言，多元化教學(xué)勢(shì)在必行，知識(shí)可視化工具亟需推廣，但應(yīng)遵循其自身發(fā)展規(guī)律，按部就班，循序漸進(jìn)。

2.1 知識(shí)可視化工具表

愛普教授提出的可視化方法周期表作為可視化參考工具，形象系統(tǒng)地對(duì)不同形式可視化方法的聯(lián)系和區(qū)別進(jìn)行了介紹，方便學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)或使用可視化方法時(shí)進(jìn)行參考和研究。在可視化方法周期表的參考和研究過(guò)程中，筆者設(shè)想出一種類似于可視化周期表的學(xué)習(xí)工具，根據(jù)物流專業(yè)特點(diǎn)進(jìn)行知識(shí)的分類并將知識(shí)可視化工具進(jìn)行梳理，什么樣的知識(shí)適用什么樣的工具，將其一一對(duì)應(yīng)，從而使知識(shí)可視化工具應(yīng)用到高職物流專業(yè)教學(xué)時(shí)更加的方便快捷，促進(jìn)知識(shí)的轉(zhuǎn)化和傳遞。

布魯姆的知識(shí)維度理論把知識(shí)分為事實(shí)性知識(shí)、概念性知識(shí)、程序性知識(shí)和元認(rèn)知知識(shí)四類。事實(shí)性知識(shí)：學(xué)生通曉一門學(xué)科或解決其中的問(wèn)題所必須了解的基本要素術(shù)語(yǔ)知識(shí)；具體細(xì)節(jié)和要素的知識(shí)。具有點(diǎn)滴性，抽象概括水平低，是形成概念的一些事實(shí)。概念性知識(shí)：在一個(gè)更大體系內(nèi)共同產(chǎn)生作用的基本要素之間的關(guān)系分類和類別、原理和通則以及理論、模型和結(jié)構(gòu)的知識(shí)。超越單個(gè)特征，按一定的結(jié)構(gòu)組織起來(lái)，具有抽象概括性和組織性。程序性知識(shí)：做某事的方法，探究的方法，以及使用技能、算法、技術(shù)和方法的準(zhǔn)則，具體學(xué)科的技能和算法、具體學(xué)科的技術(shù)和方法以及確定何時(shí)使用適當(dāng)程序的準(zhǔn)則知識(shí)。是回答如何做的問(wèn)題，即如何做事的一套程序或步驟。元認(rèn)知知識(shí)：關(guān)于一般認(rèn)知的知識(shí)，關(guān)于自我認(rèn)知的意識(shí)和知識(shí)以及策略性知識(shí)；關(guān)于認(rèn)知任務(wù)的知識(shí)，包括適當(dāng)?shù)那榫承灾R(shí)和條件性知識(shí)；關(guān)于自我的知識(shí)。是人對(duì)自己的認(rèn)知過(guò)程的認(rèn)知。

將上述提及的知識(shí)可視化工具：概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖、教學(xué)視頻和動(dòng)畫軟件與布魯姆的知識(shí)四維度進(jìn)行對(duì)應(yīng)，我們發(fā)現(xiàn)事實(shí)性知識(shí)可以借助于教學(xué)視頻和動(dòng)畫軟件來(lái)轉(zhuǎn)化和傳遞；概念性知識(shí)需要概念圖、思維地圖來(lái)進(jìn)行梳理和聯(lián)系；程序性知識(shí)可利用思維導(dǎo)圖、思維地圖、教學(xué)視頻和動(dòng)畫軟件多種工具來(lái)進(jìn)行創(chuàng)造和解答；元認(rèn)知知識(shí)則需思維導(dǎo)圖和思維地圖來(lái)進(jìn)行引導(dǎo)和詮釋。見表1。

表1 可視化工具與知識(shí)分類

2.2 知識(shí)可視化教學(xué)改進(jìn)模式

參照可視化工具與知識(shí)分類表，我們?cè)谑谡n前首先進(jìn)行教學(xué)分析，根據(jù)物流專業(yè)知識(shí)特點(diǎn)進(jìn)行知識(shí)分類，找出各個(gè)知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)可以運(yùn)用的可視化工具。然后對(duì)授課環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化教學(xué)改進(jìn)。如圖1所示。

改進(jìn)前，復(fù)習(xí)提問(wèn)一般為PPT 文字描述，導(dǎo)入可以是文字案例、圖片、視頻，講授新課大多為PPT文字描述，小結(jié)基本又回到PPT文字形式。改進(jìn)后，復(fù)習(xí)提問(wèn)可以運(yùn)用目錄樹、思維導(dǎo)圖進(jìn)行知識(shí)的梳理和轉(zhuǎn)化，導(dǎo)入可以根據(jù)不同的知識(shí)類型選擇不同的知識(shí)可視化工具進(jìn)行引導(dǎo)和傳播，講授新課則是根據(jù)課程內(nèi)容對(duì)應(yīng)知識(shí)類型自由選擇多種知識(shí)可視化工具對(duì)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)造和傳遞，小結(jié)再次可以利用目錄樹、思維導(dǎo)圖進(jìn)行知識(shí)的串聯(lián)和再構(gòu)。

我們可以選取其中一個(gè)物流班作為實(shí)驗(yàn)班，其他班為普通班，將知識(shí)可視化教學(xué)改進(jìn)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)班，進(jìn)行橫向比對(duì)。也可以選取同一個(gè)班級(jí)的某一個(gè)教學(xué)時(shí)間段作為實(shí)驗(yàn)標(biāo)本，將知識(shí)可視化教學(xué)改進(jìn)應(yīng)用于該時(shí)間段，進(jìn)行縱向比對(duì)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)范本即學(xué)生的反饋與評(píng)估，進(jìn)行優(yōu)化，將優(yōu)化后的結(jié)果繼續(xù)應(yīng)用于可視化教學(xué)改進(jìn)。

圖1 知識(shí)可視化教學(xué)改進(jìn)與結(jié)果應(yīng)用

3 知識(shí)可視化教學(xué)工具應(yīng)用于高職物流教學(xué)中的具體教學(xué)應(yīng)用

我們以高職物流專業(yè)核心課程“倉(cāng)儲(chǔ)管理實(shí)物”中的第三章入庫(kù)作業(yè)管理第一節(jié)入庫(kù)信息處理作為具體教學(xué)實(shí)例進(jìn)行分析。

復(fù)習(xí)提問(wèn)：倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施設(shè)備，采用目錄樹、思維導(dǎo)圖進(jìn)行知識(shí)的梳理和轉(zhuǎn)化。如圖2所示，倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施設(shè)備分為存貨、取貨設(shè)備和分揀、配貨設(shè)備兩部分。存貨、取貨設(shè)備有貨架、叉車、堆垛機(jī)、起重機(jī)，主要介紹了貨架叉車的概念、作用、分類以及主要類型；分揀、配貨設(shè)備有托盤、分揀設(shè)備、輸送機(jī)、搬運(yùn)車，主要介紹了托盤的概念、特點(diǎn)、種類、規(guī)格。屬于概念性知識(shí)。其中貨架的作用可以用氣泡圖幫助描述特征屬性；主要的貨架類型可以借助圓圈圖進(jìn)行相關(guān)聯(lián)；叉車的分類則利用樹形圖進(jìn)行分類。

導(dǎo)入新課：入庫(kù)作業(yè)管理第一節(jié)入庫(kù)信息分析，包含事實(shí)性以及程序性知識(shí)，我們利用了動(dòng)畫軟件和教學(xué)視頻。動(dòng)畫軟件模型場(chǎng)景更加的逼真立體，全景展示，帶入感強(qiáng)；教學(xué)視頻一般在實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地真實(shí)錄制，學(xué)生比較熟悉，實(shí)操性強(qiáng)。

講授新課：首先是入庫(kù)作業(yè)基本作業(yè)流程，屬于程序性知識(shí)，我們采用了流程圖，來(lái)說(shuō)明入庫(kù)作業(yè)基本作業(yè)順序、過(guò)程和步驟。同時(shí)輔助實(shí)線、虛線，箭頭細(xì)化其流程結(jié)構(gòu)。入庫(kù)作業(yè)管理第一節(jié)入庫(kù)信息分析分為入庫(kù)申請(qǐng)和入庫(kù)作業(yè)計(jì)劃及分析兩部分。

知識(shí)點(diǎn)一，入庫(kù)申請(qǐng)，屬于概念性知識(shí)，我們運(yùn)用概念圖，通過(guò)箭頭、連線把倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)、供貨商、倉(cāng)庫(kù)部門進(jìn)行有序鏈接，供貨商提出入庫(kù)申請(qǐng)，倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)拒絕：作出解釋，請(qǐng)求原諒；倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)接受：同意入庫(kù)，同時(shí)倉(cāng)庫(kù)部門生成入庫(kù)作業(yè)計(jì)劃。

圖2 復(fù)習(xí)提問(wèn)：倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施設(shè)備

知識(shí)點(diǎn)二，入庫(kù)作業(yè)計(jì)劃及分析分為入庫(kù)作業(yè)計(jì)劃內(nèi)容以及影響入庫(kù)作業(yè)的因素兩部分。首先入庫(kù)作業(yè)計(jì)劃的內(nèi)容包括到貨時(shí)間、接運(yùn)方式、包裝單元與狀態(tài)、存儲(chǔ)時(shí)間以及物品，為概念性知識(shí)，可以用括號(hào)圖來(lái)呈現(xiàn)整體與部分之間的關(guān)系。其次影響入庫(kù)作業(yè)的因素，由供應(yīng)商的送貨方式、物品的種類特性與數(shù)量、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備與存儲(chǔ)方式三部分組成，概念性知識(shí)，可以用思維地圖中的括號(hào)圖或氣泡圖來(lái)呈現(xiàn)。第一部分供應(yīng)商的送貨方式有每天平均送貨的供應(yīng)商數(shù)量及最大量、送貨的車型及車輛臺(tái)數(shù)、每臺(tái)車平均卸貨的時(shí)間、貨物到達(dá)的高峰時(shí)間、物品的裝車方式、中轉(zhuǎn)運(yùn)輸?shù)霓D(zhuǎn)運(yùn)方式等六個(gè)影響因素，概念性知識(shí)，可以用圓圈圖或氣泡圖相關(guān)聯(lián)。六個(gè)影響因素為事實(shí)性知識(shí)，其中每天平均送貨的供應(yīng)商數(shù)量及最大量可以用橋形圖對(duì)閑時(shí)、忙時(shí)兩種情況進(jìn)行類比、類推；送貨的車型及車輛臺(tái)數(shù)可以用圖片、視頻對(duì)不同車輛、臺(tái)數(shù)進(jìn)行比對(duì)；每臺(tái)車平均卸貨的時(shí)間同樣可以借助圖片、視頻對(duì)自動(dòng)化程度不同車輛進(jìn)行比較；貨物到達(dá)的高峰時(shí)間可以輔助圖片、視頻根據(jù)人工和機(jī)械化水平的實(shí)際情況進(jìn)行分析；物品的裝車方式分為散貨、件雜貨、單位貨，可以借助圖片、視頻相區(qū)別；中轉(zhuǎn)運(yùn)輸可以利用圖表進(jìn)行細(xì)項(xiàng)、特點(diǎn)的對(duì)比羅列。第二部分物品的種類特性與數(shù)量由每天平均送達(dá)的物品品種數(shù)、單位物品的尺寸及重量、物品包裝形態(tài)、物品的保質(zhì)期、裝卸搬運(yùn)方式五個(gè)影響因素構(gòu)成，概念性知識(shí)，可以用氣泡圖來(lái)呈現(xiàn)。其中單位物品的尺寸及重量可以借助橋形圖對(duì)不同尺寸進(jìn)行類比，物品包裝形態(tài)散裝、件雜、單元貨可以利用圓圈圖或括號(hào)圖進(jìn)行隸屬包含關(guān)系的呈現(xiàn)。第三部分倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備與存儲(chǔ)方式，屬于事實(shí)性知識(shí)，可以利用動(dòng)畫軟件、教學(xué)視頻根據(jù)倉(cāng)庫(kù)的設(shè)備先進(jìn)以及簡(jiǎn)陋程度進(jìn)行類比。

小結(jié)：可以利用目錄樹、思維導(dǎo)圖對(duì)入庫(kù)作業(yè)管理第一節(jié)入庫(kù)信息分析進(jìn)行知識(shí)的串聯(lián)和再構(gòu)，如圖3所示。

4 知識(shí)可視化教學(xué)工具應(yīng)用于高職物流教學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

圖3 小結(jié)：入庫(kù)信息處理

在實(shí)驗(yàn)的實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，知識(shí)可視化教學(xué)工具豐富了教學(xué)，提升了學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了知識(shí)的創(chuàng)造與傳遞，培養(yǎng)了學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性思維以及自主學(xué)習(xí)能力，但該工具并不適合對(duì)所有的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行生搬硬套，應(yīng)根據(jù)不同的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。比如，概念圖對(duì)于相關(guān)概念的表述，更適合于講授新概念時(shí)，把相關(guān)事務(wù)聯(lián)系起來(lái)同時(shí)按照發(fā)生的順序進(jìn)行表達(dá)，幫助學(xué)生認(rèn)知和理解。思維導(dǎo)圖更適合于復(fù)習(xí)提問(wèn)和回顧總結(jié)，幫助學(xué)生提升對(duì)概念和知識(shí)點(diǎn)的全盤理解，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。思維地圖更適合講授對(duì)比、包含、隸屬等關(guān)系以及流程相關(guān)聯(lián)的知識(shí)類型，可輔助學(xué)生認(rèn)知和識(shí)記。視頻以及動(dòng)畫軟件則更適合講授實(shí)踐性的，文字難以描述的抽象知識(shí)，使受制于時(shí)空限制的課堂更具生動(dòng)性，調(diào)動(dòng)課堂氣氛，吸引學(xué)生注意。同時(shí)日常教學(xué)中可以用一些簡(jiǎn)化圖板書搭配PPT。教學(xué)工具的選擇要緊貼課程內(nèi)容特點(diǎn)，必要的時(shí)候可以與時(shí)俱進(jìn)，多種知識(shí)可視化工具同時(shí)使用，進(jìn)行多元化混合教學(xué)。