知识可视化辅助高中生物教学的应用研究

发布时间：2016-07-01 07:15

1 绪论

我国的生物课程教学自改革开放以来经历了多次改变整合，目前也取得了一定的成绩。尤其是新课改以来，生物教学除了吸收以往的优点长处，避免其不足之外，更加注重学生的多样性发展的要求，真正向素质教育的大目标看齐，更加的贴近生活，更加的注重实践，也从更多的方面反映了生物科学与技术的新发展变化。培养学生对生物教学的热情，让学生更加了解他们生活的这个大环境，这个生态系统，，更加了解其中的资源，在学生进行学习的时候能够认识环境、了解环境、保护环境。新课改给广大学习者和教师带来很多好处的同时，也对教学设计者以及教师和学生提出了更加严格的要求：不能再仅仅依靠传统的教学学习方法来应对学习，而是要探索新的知识，结合旧的教学模式，和新的技术进行整合，合理选用并探索出一条更加适合目前状况下的教学模式与教学方式。在进行教学目标的设定时，掌握知识不再是单一的目标，更多的时候是要学习者学会自主学习，同时还能够与同学之间，与老师之间进行协作学习，学会学习，学会向同伴表达信息。要学会“学习”这种能力，而不是仅仅只书本上的知识。
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2 知识可视化的相关研究以及理论基础

2.1 知识可视化的相关概念界定

视听教学与知识可视化都具有将其所表示的知识以区别单纯的文字形式而表示的特点，但是，就其知识的表征范围上来说，二者是有不同之处的。视听教学所需要改变的教师在教学过程中传递给学生的知识，是由教师为主导，来主动改变知识的表征形式，它的知识范围是有限的，只是教师所传授的那一部分。而知识可视化是以学生为主导地位，它所希望改变的是一切知识的表征形式，它的范围是无限的。媒体是视听教学能够顺利进行的基础所在，技术的限制会影响视听教学的进行。所以，视听教学所强调的重点是在媒体、工具的使用以及掌握，是如何用视觉设备以及听觉设备来展示需要教导的知识。而知识可视化在重点在于知识的载体，或者说是来探讨什么样的知识用什么样的方式来展示以及教导更有效化，更高效化；是探讨如何设计知识的可视化表征的过程，而不是如何实现。总的来说，目前的视听教学在向知识可视化的方向盘旋发展，它们有着同样的教学目标——“知识全息化”教学方式。

2.2 理论基础

双重编码理论认为信息的加工有三种类型：1）表征的：接收到的信息是语词类的，在对这一类的加工过程就是直接词语对其进行表征；2）参照性的：有些信息不是一语词存在的，比如图像类的信息，对于这种类型的信息，往往是用语词信息来对其进行表述，解释，从另一个角度来说，也就是用非语词类信息刺激与语词系统；3）联想性的：这有一点像内部消耗的过程。也就是说，当接收到的信息是语词信息时，就用和它有一定联系的，对其进行解释说明；而对于接收到的信息是图像类的信息时，以图解图，用能够明白的图像类资源来解释接收到的需要进行加工的信息。但是因为信息时繁多而无序的，或许有些信息加工的任务用单一的一种信息加工过程无法完成，在这种情况下，就要求两种或三种信息加工过程的融合以达到目的了。通过佩维奥做的实验可以发现，如果以一种很快的速率向被试分别展示系列性的图像信息资源和字词类资源，那么被试回忆起来的图像类的资源数目会超过字词的数目，也就是说，在人的大脑中，尽管两个加工系统分别对语词和图像进行加工，但图像的加工速度要远远超过语言的加工速度，人脑对图像的加工具有明显优势。

3 知识可视化与高中生物教学的整合的应用 ......... 21

3.1 学习生物的意义与传统生物教学的不足分析 .......... 21 
3.2 知识可视化与教学设计的结合......................22
3.3 适合高中生物的知识可视化表示形式..............24 
4 知识可视化在“细胞的物质基础以及结构基础”学习中的应用................ 35
4.1 实验设计 ...............35
4.2 知识框架展示 ...................36
4.3 课后的辅助教学 .................36 
5 总结与展望 ............. 48
5.1 研究结论..........48
5.2 存在的不足.....49
5.3 研究后续 ...............49

4 知识可视化在“细胞的物质基础以及结构基础”学习中的应用

4.1 实验设计

实验研究是一种可控的研究方法，在本研究中，是通过控制是否对学生提供知识可视化工具以及内容资料的学习来评估知识可视化是否会对学生的学习结果以及学习能力产生积极的影响。根据所要研究的问题，首先要确定研究假设：（1）知识可视化对学生的生物学习成绩有辅助作用；（2）知识可视化对学生的学习能力的提高有辅助作用。自变量：在生物教学中，对实验班采取用知识可视化技术优化的教学设计以及知识表征方式。而对对照班，采取常规教学。因变量：学生的学习成绩。控制变量：学生的初始学习水平相同，学习的内容相同，学习的时间相同。在进行实验之前，对学习者有一个测试，主要通过课堂提问以及课堂测试的形式来进行。根据学习成绩以及任课教师的评价，确定水平相当的两个班级作为实验进行的实验班和对照班。在进行实验时，对照班按照平时的一般的教学策略进行教授学习。也就是说不做任何改变。对实验班的学生进行知识可视化工具以及知识可视化学习内容的辅助，主要按以下的步骤进行。

4.2 知识框架展示

这一部分是在学习者学习相关内容进行的，主要是帮助学习者对本章节的学习内容有一个大致的了解，帮助学习者建立一个模糊的知识框架图。这一部分的进行往往是使用思维导图来进行辅助的。如在学习细胞的物质基础和结构基础之前，向学习者展示的图如下：

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5 总结与展望

5.1 研究结论

经过对知识可视化工具辅助生物学习的学习结果的评价，结合其理论基础，得出以下几条结论：1.知识可视化能够提高学生的学习热情程度经过研究发现，知识可视化能够激发学习生物的热情。更多的来说，知识可视化帮助学习者“动手”学习，参与学习，走近生活，走进生活。在进行访谈时，一个学生说原来我也可以参与啊，自己动手制作概念图，虽然说花了更多的时间与精力，但是记得更深刻。2.知识可视化可以提高学生的学习生物的效率。概念图、思维导图以及流程图、树状图等图像学习资源比起文字学习资源更加的简练，但是涵盖了更多的内容，更加符合思维的过程，也节省了学习时间。网络化知识点记忆与学习方式也能够帮助学习者进行更加有效的记忆。

5.2 存在的不足

虽然取得了一定的设计成果，但是，总的来说，还是有很多需要改正的地方。知识可视化辅助教学不只是在课后进行，但是本研究中对于课前的部分做的很不足，没有加以分析引导，达到想要的学习目的。1. 实验对象单调。本研究只是对生物教学的一部分内容进行设计，实验有一定的片面性，时间也过短，只有三个星期 12 个课时，但是涉及的内容多于计划安排的学习内容，给教师和学生都造成了很大的压力。另外，知识可视化工具在教学中的应用的研究还不够全面，透彻，有待改进。

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参考文献（略）

本文编号：64380