以問題解決為導(dǎo)向的微課知識地圖構(gòu)建研究_1

1、    以問題解決為導(dǎo)向的微課知識地圖構(gòu)建研究    摘要：近年來，利用知識地圖對微課進(jìn)行組織的研究逐漸增多，但大多停留在構(gòu)建不同學(xué)科知識地圖組織微課這種橫向?qū)用娴难芯可?。本研究提出以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖組織微課的路徑，以認(rèn)知負(fù)荷理論和格拉澤問題解決支持三階段論為理論基礎(chǔ)，首先選擇了流程型知識地圖，然后提出以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖的要素、構(gòu)建原則、構(gòu)建模式和構(gòu)建流程，以及支持微課學(xué)習(xí)的知識地圖功能與策略：組織策略、關(guān)聯(lián)策略、引導(dǎo)策略、定位策略、提示策略和呈現(xiàn)策略。以問題解決為導(dǎo)向的微課知識地圖構(gòu)建研究從問題解決的角度縱向拓展了研究的新路徑，使學(xué)習(xí)

2、者在問題解決過程中學(xué)習(xí)微課，也通過微課學(xué)習(xí)如何解決問題。關(guān)鍵詞：微課，知識地圖，問題解決，問題導(dǎo)向，認(rèn)知負(fù)荷理論，學(xué)習(xí)資源，構(gòu)建模式，構(gòu)建流程一、引言信息技術(shù)的發(fā)展徹底改變了信息獲取和傳播的方式，極為便利的信息獲取和傳播方式使信息呈爆炸式增長。海量的信息雖然為學(xué)習(xí)者提供了便利的學(xué)習(xí)資源，但其碎片化呈現(xiàn)卻使得信息組織和信息管理變得困難，我們稱這一時(shí)代為“碎片化時(shí)代”（姜宛彤，等，2016）。碎片化時(shí)代的時(shí)間、空間、知識和注意力呈碎片化形式呈現(xiàn)，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式也隨之改變。丹尼爾·金在研究個(gè)體學(xué)習(xí)和組織學(xué)習(xí)之間的轉(zhuǎn)移機(jī)制時(shí)提出，當(dāng)個(gè)人心智模式和共享心智模式之間出現(xiàn)斷裂時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生碎片化學(xué)

3、習(xí)（kim，1998）。碎片化時(shí)代的信息和知識具有零散性和碎片性的特點(diǎn)，所以碎片化學(xué)習(xí)中信息和知識的組織就變得尤為重要。如何將碎片化的知識以某種利于學(xué)習(xí)者知識建構(gòu)的方式進(jìn)行組織就成為值得探討的問題。國外以可汗學(xué)院和mooc為代表的微視頻教學(xué)平臺隨著碎片化時(shí)代的大浪潮而興起，我國的微課程也隨之迅速發(fā)展。因此，教學(xué)微視頻如何組織能夠有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者知識建構(gòu)也是本研究的重點(diǎn)。二、問題的提出（一）知識地圖在微課組織中的利用目前，國內(nèi)外的微視頻教學(xué)平臺多利用知識地圖對微視頻進(jìn)行組織，比較有代表性的如可汗學(xué)院。在課程組織方面可汗學(xué)院就如同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源超市，擁有數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理、金融、計(jì)算機(jī)科學(xué)、天文學(xué)、

4、法律等5，500多個(gè)視頻，但是可汗學(xué)院的部分知識地圖依然存在知識點(diǎn)數(shù)量龐大、知識點(diǎn)之間關(guān)系復(fù)雜等缺點(diǎn)，無疑會(huì)增加學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。除了可汗學(xué)院以外，日本的share wis也是一個(gè)基于知識地圖的微視頻教學(xué)網(wǎng)站（姜宛彤，等，2016），但是share wis的知識地圖無連接線，而是通過右下角的加減號放大縮小知識點(diǎn)以控制知識呈現(xiàn)的界面，只能從知識層級關(guān)系對知識點(diǎn)進(jìn)行處理，為學(xué)習(xí)者提供局部的知識關(guān)聯(lián)，而無法提供完整知識體系。我國的學(xué)生網(wǎng)也具有知識地圖功能，但是與可汗學(xué)院和share wis不同的是，學(xué)生網(wǎng)的知識地圖只用于課后問題的組織，未對微視頻進(jìn)行組織，無法在學(xué)習(xí)者利用微視頻進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)呈現(xiàn)知識間的

5、關(guān)聯(lián)，也無法幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)行知識建構(gòu)。除此之外，我國比較有代表性的幾大微課程網(wǎng)站如微課網(wǎng)和微課之家等均未引入知識地圖功能。自2011年胡鐵生基于區(qū)域優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)提出“微課”一詞，微課程就作為一種新型教學(xué)嘗試進(jìn)入我國教育教學(xué)領(lǐng)域，得到各部門的大力支持和推廣。微課程在發(fā)展中不斷完善，但也暴露出諸多問題。從微課程實(shí)踐及應(yīng)用調(diào)查來看，存在微課零散、缺乏有效組織的問題（王偉，2014；詹春青，等，2014；陳婧燕，等，2015），針對此問題也有學(xué)者提出利用思維導(dǎo)圖（謝永朋，等，2015；陳如麗，等，2015；崔春陽，等，2016）、知識地圖等方式組織微課（任遠(yuǎn)紅，2016；胥果，2016）。但思維導(dǎo)圖更適

6、合頭腦風(fēng)暴等發(fā)散思維的組織，而微課是既有事物，需要的是基于某種關(guān)聯(lián)的有效組織。而且思維導(dǎo)圖只有一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，但知識點(diǎn)之間可能存在多種關(guān)聯(lián)，所以思維導(dǎo)圖并不十分適合知識點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)的呈現(xiàn)。而近年來利用知識地圖對微課進(jìn)行組織的研究，大多是構(gòu)建不同學(xué)科的知識地圖，而且存在諸多問題。其中較為突出的就是注重概念性知識，多是利用知識地圖呈現(xiàn)知識之間的從屬關(guān)系，對程序性知識缺少關(guān)注。程序性知識是關(guān)于“怎么辦”的知識，是問題解決過程中不可缺少的。（二）知識地圖在微課組織中的新探索以問題解決為導(dǎo)向問題解決是人類學(xué)習(xí)中最重要的獲取和建構(gòu)知識的手段，21世紀(jì)也以培養(yǎng)具有問題解決能力和創(chuàng)新能力的人才為目標(biāo)。目前，世界上

7、很多國家頒布的綱領(lǐng)性文件都體現(xiàn)出培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力的重要性。如日本文部省頒布的“學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)”中規(guī)定，中小學(xué)各學(xué)科課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容都要重視培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力（陳靜靜，2008）；美國國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)也指出，具備良好科學(xué)素養(yǎng)的人必須具有較高的問題意識和問題解決能力（國家研究理事會(huì)，1999，p. 28）；韓國和我國基礎(chǔ)教育課程改革也均指出要加強(qiáng)對學(xué)生科學(xué)探究精神和問題解決能力的培養(yǎng)?？梢妼W(xué)校的教育教學(xué)工作也應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力為目標(biāo)。微課程作為一種新型學(xué)習(xí)方式，近兩年在基礎(chǔ)教育中非?；馃?，所以利用知識地圖對微課進(jìn)行組織的研究不能僅僅停留在組織不同學(xué)科的微課這種橫向?qū)用妫斜匾?/p>

8、換一個(gè)角度縱向拓展新路徑?；谝陨峡紤]，我們提出以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖組織微課的思路。三、以問題解決為導(dǎo)向的微課知識地圖構(gòu)建的理論基礎(chǔ)（一）認(rèn)知負(fù)荷理論以問題解決為導(dǎo)向的微課知識地圖組織研究以認(rèn)知負(fù)荷理論為基礎(chǔ)，認(rèn)知負(fù)荷理論又以資源有限理論和圖式理論為基礎(chǔ)。1.資源有限理論資源有限理論認(rèn)為，人類的認(rèn)知資源是有限的，如果加工信息所需的認(rèn)知資源超過個(gè)體的認(rèn)知資源，就會(huì)對個(gè)體造成認(rèn)知負(fù)荷。從資源有限理論來看，在微課程的學(xué)習(xí)中需要對微課資源進(jìn)行組織，有效的微課資源組織能夠降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。2.圖式理論圖式理論認(rèn)為，知識是以圖式形式存儲(chǔ)在長時(shí)記憶中的，個(gè)體在學(xué)習(xí)新知識時(shí)，已存儲(chǔ)的圖式可以根據(jù)具

9、體情境進(jìn)行處理，降低個(gè)體的認(rèn)知負(fù)荷。認(rèn)知負(fù)荷理論認(rèn)為，教學(xué)的主要功能是在長時(shí)記憶中存儲(chǔ)信息，而利用圖式對所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行構(gòu)建可以降低短時(shí)記憶的負(fù)荷，知識可以以圖式的形式儲(chǔ)存于長時(shí)記憶中。所以認(rèn)知負(fù)荷理論強(qiáng)調(diào)，學(xué)習(xí)內(nèi)容不宜一次性呈現(xiàn)過多和過于復(fù)雜，否則將增加學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，影響學(xué)習(xí)效果。從圖式理論來看，利用圖式對學(xué)習(xí)資源進(jìn)行組織也可以降低學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，所以利用知識地圖對微課資源進(jìn)行組織，使微課資源以圖式的方式呈現(xiàn)，可以加深學(xué)習(xí)者的印象，減輕學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，改善學(xué)習(xí)效果。（二）格拉澤解決問題支持三階段論格拉澤對于新手解決問題支持的研究中曾提出三階段論，這三個(gè)階段分別是外界支持期、過渡期和自我

10、調(diào)整期。其中第一個(gè)階段就指出，若是教師或父母為學(xué)習(xí)者構(gòu)建學(xué)習(xí)支架，給予學(xué)習(xí)者來自外界的支持，將會(huì)促進(jìn)新手解決問題的能力。羅伯森也指出，在一個(gè)不熟悉的領(lǐng)域中，是不容易從問題中歸納出一個(gè)原理圖示的，因此用從源問題那里模仿來的行動(dòng)，將有助于解決問題（轉(zhuǎn)引自金慧，2010，pp. 20-22）。所以學(xué)習(xí)者進(jìn)入問題情境中試圖解決問題之前，最好給學(xué)習(xí)者一個(gè)可供模仿的問題解決模式，學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)進(jìn)行模仿，再將所學(xué)的問題解決過程應(yīng)用于新的問題情境中完成學(xué)習(xí)遷移。利用知識地圖對微課進(jìn)行組織，不僅可以減輕學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷，還可以在學(xué)習(xí)者進(jìn)入學(xué)習(xí)情境時(shí)給予一個(gè)及時(shí)的學(xué)習(xí)支持，即以知識地圖呈現(xiàn)問題解決步驟給學(xué)習(xí)者提供

11、一個(gè)可供模仿的問題解決模式，促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移。四、流程型知識地圖的選擇（一）以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖選擇依據(jù)隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，知識地圖衍生出各種不同的形態(tài)，其呈現(xiàn)方式和功能以及應(yīng)用領(lǐng)域也不盡相同。以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖至少要滿足以下要求：1.呈現(xiàn)知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)揭示關(guān)系可以說是知識地圖最基本的功能，又可分為揭示知識之間的關(guān)系和揭示人員之間的關(guān)系。本研究將重點(diǎn)放在揭示知識之間的關(guān)系上。因此，以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖，首先應(yīng)能將知識之間的關(guān)聯(lián)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，幫助學(xué)習(xí)者理解知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)。2.呈現(xiàn)問題解決流程吳才喚（2012）曾經(jīng)指出，知識地圖是解決問題的需求者在創(chuàng)新

12、實(shí)踐中尋找到解決特定問題的方法或答案的一種知識管理工具。知識地圖的本質(zhì)在于使得知識需求者找到解決某項(xiàng)特定問題的方法或答案，因此，它的建構(gòu)應(yīng)該以問題為導(dǎo)向，而不是以知識為導(dǎo)向。問題解決是一個(gè)有順序的多階段過程，因此，以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖，要能夠呈現(xiàn)問題解決的過程，為學(xué)習(xí)者提供問題解決步驟的學(xué)習(xí)支持。3.支持知識點(diǎn)定位梁定彭認(rèn)為，知識地圖是一個(gè)與知識搜索有關(guān)的概念（轉(zhuǎn)引自陳強(qiáng)，等，2006）。mu和wang（2009）也認(rèn)為知識地圖是資源獲取、組織和檢索的工具。問題解決過程中需要應(yīng)用不同類型的知識，能夠快速地對所需知識進(jìn)行定位就顯得尤為重要。因此，以問題為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖，要能夠支持知識點(diǎn)

13、定位，學(xué)習(xí)者能夠根據(jù)需要搜索知識點(diǎn)，同時(shí)也能搜索到與其相關(guān)聯(lián)的知識點(diǎn)。（二）流程型知識地圖的優(yōu)勢logan和caldwell按照知識的構(gòu)成將知識地圖分為概念型知識地圖、流程型知識地圖和能力型知識地圖（如表1）（轉(zhuǎn)引自蘇新寧，2014，pp. 156-166）。首先，流程型知識地圖可以呈現(xiàn)事物進(jìn)行順序過程中的布置和安排。問題解決也是一個(gè)有序的過程，解決問題過程中所需的資源也需要一定的布置和安排。因此，流程型知識地圖可以呈現(xiàn)問題解決的過程，以及問題解決過程中所需知識和資源的布置和安排。其次，在流程型知識地圖中，知識地圖揭示關(guān)系的功能還可以按照問題解決的過程提供問題解決所需知識之間的關(guān)聯(lián)，為問題解決

14、提供支持。同時(shí)，流程型知識地圖的知識點(diǎn)定位功能也可以對問題解決所需知識進(jìn)行搜索和定位，并呈現(xiàn)其關(guān)聯(lián)知識點(diǎn)。最后，logan和caldwell也指出，流程型知識地圖由概念型知識和流程型知識組成，而問題解決過程中所需的知識也具有一定的層次性，程序性知識要建立在概念型知識的基礎(chǔ)上，才能更好地解決問題，因此，在問題解決所需知識的提供方面也要按照一定順序，從低級知識到高級知識。綜上所述，對于問題解決來說，最適合的當(dāng)屬流程型知識地圖，下文中的知識地圖均表示流程型知識地圖。五、以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖的要素要素是構(gòu)成一個(gè)客觀事物最基礎(chǔ)的單位。知識地圖的組織也是由各種不同的要素構(gòu)成的。本研究認(rèn)為，知識地圖的

15、要素主要可以分為基本要素和支持要素。（一）基本要素知識地圖的基本要素是指在知識地圖組織中最基本的構(gòu)成，也是整個(gè)系統(tǒng)中最小的單位?；疽鼐哂衅毡樾?，是所有知識地圖都具備的要素，主要包括知識節(jié)點(diǎn)、知識關(guān)聯(lián)和知識鏈接。1.知識節(jié)點(diǎn)知識節(jié)點(diǎn)是知識地圖組織中提煉出的知識對象，也是知識地圖的核心要素。一個(gè)知識節(jié)點(diǎn)可以分解成多個(gè)相關(guān)聯(lián)的子知識節(jié)點(diǎn)；一組相關(guān)聯(lián)的知識節(jié)點(diǎn)也可以代表知識點(diǎn)的集合；多個(gè)知識節(jié)點(diǎn)根據(jù)其知識關(guān)聯(lián)共同構(gòu)成一個(gè)完整的知識地圖。2.知識關(guān)聯(lián)在知識地圖中知識節(jié)點(diǎn)所代表的知識之間的關(guān)系就是知識關(guān)聯(lián)。知識關(guān)聯(lián)將獨(dú)立的知識點(diǎn)根據(jù)一定的內(nèi)在關(guān)系串聯(lián)在一起，形成一個(gè)關(guān)系清晰的知識網(wǎng)絡(luò)。學(xué)習(xí)者可以通過知

16、識關(guān)聯(lián)了解知識點(diǎn)之間的關(guān)系。知識關(guān)聯(lián)也可以用于表示流程和演化的過程。3.知識鏈接知識鏈接可以指向鏈接對象的具體位置，在鏈接源和鏈接目標(biāo)之間建立聯(lián)系。知識地圖本身是不呈現(xiàn)知識點(diǎn)內(nèi)容的，只呈現(xiàn)知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，通過知識鏈接可以找到以知識節(jié)點(diǎn)所代表的知識點(diǎn)的具體內(nèi)容。（二）支持要素知識地圖的支持要素是指在知識地圖中除了基本要素之外的“填充要素”。缺少支持要素的知識地圖只能呈現(xiàn)知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)，而無法用于學(xué)習(xí)。支持要素將知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)內(nèi)容“填充”到知識地圖的知識節(jié)點(diǎn)中，支持學(xué)習(xí)者利用知識地圖進(jìn)行學(xué)習(xí)。這里的支持要素主要包括微課學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)引導(dǎo)。1.微課學(xué)習(xí)資源以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建的知識地圖中知識節(jié)點(diǎn)直

17、接鏈接微課學(xué)習(xí)資源，學(xué)習(xí)者點(diǎn)擊知識節(jié)點(diǎn)就可以進(jìn)入相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源所在的文件夾。2.微課學(xué)習(xí)引導(dǎo)由于知識地圖主要是由一個(gè)個(gè)知識節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，無法直觀呈現(xiàn)相關(guān)知識描述，在學(xué)習(xí)者利用知識地圖進(jìn)行微課學(xué)習(xí)時(shí)，可能會(huì)造成困擾。因此，有必要在知識地圖中建立微課學(xué)習(xí)引導(dǎo)。微課學(xué)習(xí)引導(dǎo)可以包括知識點(diǎn)描述和知識意義等信息。六、以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖構(gòu)建原則（一）以問題解決為導(dǎo)向以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖最大的特點(diǎn)就是知識地圖是以問題解決過程為依據(jù)進(jìn)行構(gòu)建的。因此，在構(gòu)建知識地圖之前首先要明確問題，然后根據(jù)問題解決步驟組織構(gòu)建地圖，知識地圖中的知識節(jié)點(diǎn)都是解決問題過程中所需掌握的知識點(diǎn)。（二）結(jié)構(gòu)性與關(guān)聯(lián)性關(guān)聯(lián)主

18、義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)就是在知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行關(guān)系和節(jié)點(diǎn)的重構(gòu)和建立（王佑鎂，等，2006）。奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)也強(qiáng)調(diào)，學(xué)習(xí)是符號所代表的新知識與學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)觀念建立起非人為的實(shí)質(zhì)性聯(lián)系（謝永朋，等，2015）?？梢娭R之間的關(guān)聯(lián)在學(xué)習(xí)中尤為重要。因此，構(gòu)建知識地圖要注意其知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)和結(jié)構(gòu)。（三）導(dǎo)航性與定位性知識地圖作為一種知識導(dǎo)航定位工具，其導(dǎo)航功能可以為學(xué)習(xí)者提供問題解決的步驟支架。同時(shí)，定位功能也可以對問題解決所需知識進(jìn)行搜索和定位。因此，知識地圖構(gòu)建要注意其導(dǎo)航性和定位性。（四）要素性與簡潔性美國心理學(xué)家miller對短時(shí)記憶的研究表明，人類的短時(shí)記憶廣度為7±2組塊。認(rèn)知負(fù)荷理論也強(qiáng)