歷史教學中學習圖譜的設計策略

【摘要】圖表的設計與使用，可以幫助學生突破知識理解的困境。學習圖譜作為承載知識的學習資源、培養(yǎng)高階思維的學習工具，應當廣泛運用于歷史課堂的主題教學中。設計學習圖譜時，必須結合最新的媒體技術，厘清學習理念和實際使用情況等必要因素，以確保順利實施提取知識構件、建立知識表征、厘清知識規(guī)則、實現(xiàn)知識建模四個步驟，實現(xiàn)學習意義的可視化?！娟P鍵詞】學習圖譜；知識可視化；知識整合在信息數(shù)字化的今天，人們已無法簡單滿足于增強獲取知識的技術，而是更多地關注于知識的實質內容及表現(xiàn)形式、內在邏輯和整體質量。在這樣的情況下，教師若想完成從淺層學習到深度學習的轉變，就必須進行教學媒體數(shù)字化的變革。教學媒體的數(shù)字化是一套思維、方法和工具的有機結合，借助新媒體技術的支持設計內容，以此突破知識構件的冗贅、知識表征的冗雜、知識規(guī)則的冗亂和知識建模的冗辭，達成深度學習。在這一轉變的過程中，教師應順應教學媒體數(shù)字化的發(fā)展趨勢和深度學習的現(xiàn)實要求，思考如何將教學媒體數(shù)字化應用于實際課堂中。以符號學、認知負荷、圖式編碼、建模理論為基礎而設計的學習圖譜可以作為今日歷史教學中承載知識的學習資源，也可作為培養(yǎng)高階思維的學習工具，促進學習者進入更深層的學習。課堂中，使用圖表的主要目的是幫助教師講解知識。學習圖譜是以帶有語義內涵的符號依語義規(guī)則將教學中的抽象知識可視化的教學工具，它有利于學習者對知識形成整體、形象的理解和內化，同時也有利于知識的外化、交流、應用和傳播。對學習圖譜的理解分為四個層次：第一，從圖的角度出發(fā)，學習圖譜是一種知識網(wǎng)絡，其中的每個構件都表示知識世界的一個概念，故學習圖譜是對知識世界的符號化表達；第二，從學習個體的角度出發(fā)，學習圖譜是一種個性化的表征，其中的符號表達和符號間的語義關系有多種表現(xiàn)方式；第三，從其自身結構出發(fā)，學習圖譜的每個構件都要互相支撐為一個穩(wěn)定的整體，因此所有構件都必然按照一定的科學規(guī)則形成鏈接關系；第四，從應用價值出發(fā)，通過建模實現(xiàn)知識庫的建立和圖形化分類貯存，能將淺層學習變?yōu)樯疃葘W習。綜合以上分析可見，學習圖譜作為一種極具潛力的知識可視化教學工具，應該積極與我們的教學實踐相結合。教師可以通過提取知識構件、建立知識表征、厘清知識規(guī)則、實現(xiàn)知識建模幾個步驟完成學習圖譜的設計（見圖1）。一、提取知識構件從本質上來看，人類對事物的認知是對存在的事物范疇化、關聯(lián)化以及符號化。人類將認知的對象轉化為語義單元（符號化），利用語義單元范疇化轉變?yōu)檎Z義類別，再利用語義類別存在的關聯(lián)性建立語義結構。由此可知，所有事物都是通過相應的傳播單元進行傳播，符號是最小的傳播單元，也就是說符號是傳播的起源。人類記憶知識，包括利用知識展開相應的實踐活動，都是以符號為主要工具。那么，如果想要利用好符號這個工具，前提條件便是設計者能夠合理地解釋符號的定義，以正確的闡釋產生可學習的知識。不同設計者對符號有不同的詮釋和演繹，既可以直接以文字表達某個概念，也可以間接地以圖形或其他方式呈現(xiàn)知識。同時，符號多樣的表現(xiàn)形式也代表學習圖譜的設計有多種可能性。學習是多維的，沒有固定的符號可以適用于所有的學習情境。作為開放的學習對象，符號為教師和學習者提供了靈活的可視化方式以滿足教學需求。在課堂教學實踐中，符號是具有一定學習目標且承載了一定知識量的知識大構件，這一知識大構件由若干個知識小構件組成，并具有層次性。以“西歐的思想解放運動”為例，近代科學興起后，代表性的思想解放運動有三個，每個運動下又有不同的知識小構件，形成了層級有序的知識結構（見圖2）。在符號的層次構件模型中，知識基元、知識元件、知識組件、知識模板構成模型的主體，上層的知識構件在下層知識構件組合的基礎上完成。知識基元是構成符號的最小單元，在歷史學科中指被賦予特定意義的概念化對象，它是不可見，或者說是難以用形象化實體表示的對象，是抽象化的語義符號。如圖2所示，根本原因、條件、主張、成就、興起、高峰和擴展就是知識基元。背景、內容、影響、過程、概況是該學習圖譜中具有特殊性語義的知識元件，它以知識基元為基礎，由數(shù)個知識基元組成。通俗地說，知識元件是包括了一定語義信息的符號。以概況這一知識元件為例，興起、高峰、擴展三個知識基元的組合，使得它可以用來表示一個歷史事件不同階段的基本信息。知識組件反映的是一個基本的、完整的語義關系，主要以知識元件為基礎，圖2中的文藝復興、宗教改革和啟蒙運動就是知識組件。教學中，一個知識元件可以在相似組件中加以運用。假如學生在學習類同的主題知識時發(fā)現(xiàn)能夠直接使用已知知識元件，那么學生就可以結合實際情況，以原有知識組件為基礎修改知識元件，以便快速適應另一學習情境。另外，圖2中近代科學的興起在學習圖譜中也是一個知識組件，由于在此情境中并不是學習重點，因而教師在設計時沒必要詳細展開。知識組件之上，西歐的思想解放運動就是圖2的學習圖譜中最高的層級——知識模板。它在知識組件的基礎上實現(xiàn)知識的展現(xiàn)，填充了具體的學習內容、知識點和意義化概念。教師可以引導學生將熟悉的知識模板進行修改，加入自己的見解。如果在學習中發(fā)現(xiàn)新知識符號與已學知識符號具有相同的特征，學生就能利用知識模板的結構納入更多學習內容。因為學習圖譜是特定知識領域內的符號所使用的一種更加簡便的表達方法，并沒有被傳統(tǒng)知識構件所束縛，因此學生可以在不同知識領域中挪用。這樣的表達方式是生成式、構造式的，具有相對明確的結構，能夠使學習內容清晰地加以呈現(xiàn)，也就利于學生更好地掌握新知識。二、建立知識表征二十世紀八十年代，澳大利亞學者Sweller提出了認知負荷理論：用戶的認知是一種資源消耗，因此在學習時，內在認知負荷越小越好［1］。換言之，如果自身具備的認知資源不足以解決具體問題，那么學習者就會出現(xiàn)認知超載的情況，導致學習效率不斷降低。具體而言，認知負荷還分為三種類型，分別是內部認知負荷、外部認知負荷及相關認知負荷［2］。學習材料的組織形式和外部認知負荷有一定程度的聯(lián)系，信息及學習內容的復雜程度與內部認知負荷有一定的聯(lián)系，而學習的過程又與相關認知負荷有一定程度的聯(lián)系。如果能充分利用相關資源，從三個角度盡可能減輕學生的認知負荷，就能取得更好的學習效果。學習圖譜獨有的特性就是能有效減輕學生的認知負荷。第一，圖譜具有信息并行處理機制，可以有效整合零碎的知識，學生解讀成整體的知識可以有效減少認知負荷；第二，圖譜外顯的表征特性能為學生直接感知，一定程度減少了學生的認知困難；第三，圖譜具有的形象感知特性可以幫助學生記憶，因此在記憶方面學生的負擔得以減輕。表征為顯示出來的現(xiàn)象或表現(xiàn)出來的特征，本文特指在心理活動中重現(xiàn)知識。學習圖譜的使用就是為了幫助學生更好地建立知識表征，盡可能降低認知負荷。知識表征的建立就是在學生的大腦中記錄和回憶知識，它在一定程度上能反映學生的內部思維。從人類的認知角度而言，一張圖就是信息的內部表征與外部表征的有機統(tǒng)一。學習圖譜的設計主要涉及外部表征，是內部思維的外顯。外部表征的一個重要形式就是運用具象的符號或者信息來對學習內容進行表達，它可以通過物理實體、符號、圖形、表格等形式可視化，在特定情境中發(fā)揮認知工具的作用。以“第二次世界大戰(zhàn)與戰(zhàn)后國際秩序的形成”的教學為例，如果將時間線作為排序標準，第二次世界大戰(zhàn)基本進程的學習圖譜可以如下圖這樣設計（見圖3）：圖3以時間為線索整理了二戰(zhàn)的主要事件，不僅傳達事實信息，還幫助學生獲取、記憶、傳遞、應用這些信息。知識以學習圖譜的方式進行表征，形成能直接作用于人感官的外在表現(xiàn)形式，從而促進對知識的理解和記憶，知識表征得以建立。作為一種學習工具，學習圖譜通過時間軸的方式加以展現(xiàn)，改變了知識表征冗雜的局限性，促進學習圖譜的實用化，幫助學習者減少認知負荷。三、厘清知識規(guī)則從信息組織的角度出發(fā)，圖式主要有八種類型：整體—部分圖式、連接圖式、中心—邊緣圖式、起點—路徑—目標圖式、上—下圖式、前—后圖式、線性圖式、力圖圖式。無論是哪種圖式，都說明圖式中的各個構件表征之間都會按照一定規(guī)則連接。加拿大心理學家Paivio于1971年提出雙重編碼理論，他認為人的認知系統(tǒng)由語言編碼、非語言編碼兩套編碼組成，而相對于單一言語代碼，非言語代碼能在學習者腦中形成多種類型的意象使學習效果提高［3］。簡單地說，人有兩類相互獨立，但有一定關聯(lián)的信息處理系統(tǒng)：一類是以部分與整體的關系同步進行組織的圖像單元，一類是以多層級聯(lián)想關系連續(xù)組織的語言實體單元。設計學習圖譜時，教師具體采用何種規(guī)則構建表征主要由知識類型來決定，需要依據(jù)具體情況進行調整。在歷史學科的教學中，主要涉及的是事實性知識、概念性知識和原理性知識，且在高中階段最主要的是概念性知識及原理性知識。歷史課堂中要將這些知識轉變成學習圖譜，就是借由概念之間存在的關聯(lián)和原理，依照規(guī)則對知識進行解釋。以“影響世界的工業(yè)革命”為例，依照知識之間的關聯(lián)設計學習圖譜如圖4所示。觀看圖4可知，該學習圖譜包含知識節(jié)點、連線、連接詞。知識節(jié)點是具體的概念，可以直接用文字表示，也可以用幾何圖形或是其他符號作為表征。各知識節(jié)點間的連線表示兩個概念之間存在某種邏輯關系，連線可以是單向、雙向或是其他含義，目的是進一步明確兩個知識節(jié)點的聯(lián)系。連接詞即連線上的文字，是兩個知識節(jié)點間關系的描述。當然，教師也可以不提供連接詞，引導學生按照一定的邏輯推理出連線兩端概念之間的關系。通過使用學習圖譜，教師幫助學生用圖解的形式在大腦中組織出成整體的主題知識體系，體系中概念與概念間的連接符合規(guī)則，體現(xiàn)出知識學習的科學性。四、實現(xiàn)知識建模學習圖譜對知識的結構可視化其實就是完成了對知識的建模。概念系統(tǒng)體現(xiàn)了人類對世界的認知，它是各種知識的總和。想要達成深度學習，重點在于轉變原有概念，在教與學的過程中為知識建模。簡單地說，就是對存在于概念系統(tǒng)中的知識規(guī)則以及表征、構件做出相應的表達。從符號的角度出發(fā)，所謂的建立知識模型，指的是產生知識產品；從學習的角度出發(fā)，指的則是學生學習知識并由此進入深度學習的過程。知識構成的模型主要通過知識可視化的方式幫助人們在腦中形成知識系統(tǒng)，系統(tǒng)的組成包含抽象的概念以及具體的物質，但更主要的是依照一定規(guī)則將抽象的知識或信息進行重組。知識圖譜的構建方式可以分為自頂向下和自底向上兩種［4］。而重組的規(guī)則有二，一是以思維可視化為基礎進行組織，二是以學科知識為基礎進行可視化組織。以“遼宋夏金元的文化”為例，如果采用自頂向下的構建方式，可以設計出如圖5的學習圖譜。在實際建模過程中，教師可遵循三個具有普適性的步驟：首先定好建模目標，確定知識的類型，明確相關知識間的關系以及知識的具體形成過程；其次確定建模要素，也就是確定知識構件的數(shù)量、表征和層次；最后依據(jù)實際情況確定表征工具，明確構件的關系以定位建模系統(tǒng)。由于歷史學科的教學內容多是靜態(tài)知識，因此大多數(shù)時候會使用靜態(tài)的表征工具建立知識間的語義關聯(lián)。靜態(tài)表征工具包含語義網(wǎng)絡、概念圖、思維導圖、認知地圖等形式。如圖5就是使用了語義網(wǎng)絡和概念圖進行建模，利用括弧以及節(jié)點形成的語義網(wǎng)絡對主題知識內部的關聯(lián)進行結構性的表達，各要素之間有規(guī)則地連接但不嚴格限制在固定層次結構上。這樣的語義網(wǎng)絡可以非常大，每個構件都可以再行擴充、延伸，包含成百上千的關聯(lián)概念。具體使用時，學生可只截取自己需要的獨立的部分，避免牽涉知識建模中不相關的部分，僅關注學習的重點?！缎乱淮斯ぶ悄馨l(fā)展規(guī)劃》中提到，要形成涵蓋數(shù)十億實體規(guī)模的多源、多學科和多數(shù)據(jù)類型的跨媒體知識圖譜，重點突破跨媒體統(tǒng)一表征，關聯(lián)理解與知識挖掘，知識圖譜構建與學習，知識演化與推理等技術，建立以學習者為中心的教育環(huán)境［5］。伴隨著學習媒體數(shù)字化