“可視化”在中職專業(yè)課程教學中的應用

摘? ? 要：可視化是把數(shù)據(jù)、信息和知識轉(zhuǎn)化為可視的表示形式，并獲得對數(shù)據(jù)更深層次認識的過程。課程教學中的可視化，既是一種材料表征形式、語言交流方式，也是一種思維呈現(xiàn)方式。信息化背景下，可視化的形式和方法越來越豐富，中職專業(yè)課程教學中應用可視化，可以幫助學生理解事物間的聯(lián)系、減輕認知負荷、強化認知能力，因而，可視化不失為適合中職專業(yè)課程教學的一種方法。

關鍵詞：可視化;中職專業(yè)課程教學;應用

作者簡介：許偉紅，女，高級講師，碩士，主要研究方向為職業(yè)教育課程與教學。

中圖分類號：G712? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-7747（2019）16-0041-04

中職教育作為現(xiàn)代職教體系中的基礎教育，必須夯實學生的文化基礎和專業(yè)基礎，為學生的可持續(xù)發(fā)展和職業(yè)生涯發(fā)展提供支持。中職專業(yè)課程教學注重技能的同時須強化理論基礎，發(fā)展學生的思維品質(zhì)和能力。由于中職學生理論知識水平低，而專業(yè)理論內(nèi)容抽象、深奧難懂，因而在專業(yè)課程學習中，學生的認知負荷較高，學習過程存在畏難情緒;傳統(tǒng)教學中以教材為主的單調(diào)的、直白的文本呈現(xiàn)方式，更難以激發(fā)學生的學習興趣。教學本質(zhì)上是師生間的交往，強調(diào)遵循學生的身心發(fā)展特點和規(guī)律以及所處的時代特點，需要按照不同階段學生身心發(fā)展的特點，開展教育;需要用學生喜聞樂見的教育方式，解決他們成長中的問題，促進他們?nèi)姘l(fā)展。立足于學生認知風格、認知能力與時代發(fā)展的特點，為學生提供適合其發(fā)展的教學方法，滿足學生的學習需求，從而適應學生的發(fā)展需要，是中職專業(yè)課程教學的基本原則。“可視化”不失為適合中職專業(yè)課程教學的一種方法。

一、可視化及其在課程教學中的應用特點

可視化是一種使復雜信息能夠容易和快速被人理解的手段，是一種聚焦在信息重要特征的信息壓縮語言，是可以放大人類感知的圖形化表示方法。簡單地說，可視化就是把數(shù)據(jù)、信息和知識轉(zhuǎn)化為可視的表示形式，并獲得對數(shù)據(jù)更深層次認識的過程。[1]因此，以圖形圖像等視覺形式對抽象事物和過程的表征都稱為可視化。信息化背景下，可視化的形式和方法越來越豐富，在課程教學中的應用也得到廣泛的關注。可視化在課程教學中的應用有以下三個方面的特點。

（一）可視化是一種材料表征形式

可視化通過視覺表征，運用圖表圖像等來進行知識講解、建構和梳理，促進隱性知識顯性化，顯性知識形象化、生動化。這一表征手段改變了傳統(tǒng)教學材料單一文字的呈現(xiàn)形式，促進課程教學資源形態(tài)由文本文字轉(zhuǎn)化為視覺圖像，圖文并茂，形式更豐富。學習者更容易借助視覺功能建立真實的學習情境、認識事物的本質(zhì)，從而快捷地識別、處理和理解知識信息。

（二）可視化是一種語言交流方式

運用可視化進行教學，學習者通過視覺閱讀，發(fā)現(xiàn)視覺資源形式和內(nèi)容之間的關系，從而理解課程內(nèi)容。還能根據(jù)不同的學習環(huán)境、教學目標的需要來應用視覺語言，借助視覺語言進行歸納、演繹等邏輯性思考，圖文并茂地表達學習體會和想法觀念。可視化不僅是師生間思考教學問題的方式，還是教學交流的語言，豐富了課堂教學語言的表達形式。

（三）可視化是一種思維呈現(xiàn)方式

利用相關的圖示技術將本來看不見、不容易引起人們察覺的問題解決的方式、路徑等過程呈現(xiàn)出來，這樣就將本不可見的思維轉(zhuǎn)化為可以看見的過程。被可視化之后的“思維”過程更有助于學習者對知識的理解和記憶，還能有效提高信息加工和傳遞的效能。

二、可視化在中職專業(yè)課程教學中應用的意義

相比文字文本的呈現(xiàn)方式，可視化表征的觀點被更緊密地壓縮，邏輯關系比文字文本也更直觀、生動和快捷，更加便于交流。中職專業(yè)課程中應用可視化教學，可以幫助學生更易于理解事物間的聯(lián)系，減輕認知負荷，強化認知能力。

（一）順應了中職學生發(fā)展的時代特點

當今社會，網(wǎng)絡化、數(shù)字化、信息化等各種以可視化作為表征和傳播特性的媒介占據(jù)了人們生活的方方面面。正如美國著名思想家貝爾（D .Bell）在《資本主義文化矛盾》一書中所言：“當代文化正在變成一種視覺文化，而不是一種印刷文化。”[2]這意味著，社會已經(jīng)步入以視覺圖像為主導的時代，文字不再占壟斷地位，視覺文化已然改變了人們學習和生活的環(huán)境。可視化以視覺的直觀性遠勝文字的抽象性，讓學習者快速地理解抽象的內(nèi)容，成為最經(jīng)濟、最省力的接受方式。同時，可視化讓學習具有比文字更直接和顯著的快樂、愉悅體驗，因而，可視化已成為中職學生喜愛的一種信息接受方式。

（二）符合中職學生的認知風格

中職學生普遍形象思維好，抽象思維差，而可視化的最大特點就是注重視覺的表現(xiàn)形式，將教學材料視覺化，化抽象為形象，幫助學生跨越認知障礙。因而，可視化是符合中職學生認知風格的教學方法。心理學研究也表明，人接受的全部信息中，83%左右是通過視覺通道獲得的。[3]人類處理視覺信息比處理文字信息大約快6 000倍，利用視覺輔助學習，學習效率可以提高400%左右。[3]可視化以中職學生擅長和喜愛的信息接受方式來呈現(xiàn)學習材料，并借助視覺感官經(jīng)驗促進學生學習，可使學生在短時間內(nèi)接受有效的信息，提高學習效率。

（三）減輕專業(yè)課程學習中的認知負荷

雙重編碼理論認為，視覺和聽覺材料由不同的信息處理系統(tǒng)處理。視覺通道處理來自視覺的信息，最終形成圖像表征。聽覺通道處理來自聽覺的信息，最終形成聽覺表征。如果只用一個系統(tǒng)單通道處理材料，就可能造成認知負荷超載，使得一些信息無法加工。[4]將材料分別用視覺通道和聽覺通道進行加工處理，就有利于學習材料的理解內(nèi)化。中職專業(yè)課程教學中應用可視化，開展多感官、多形式的學習活動，可以減輕學生的認知負荷并促進他們理解信息，提升認知水平。

三、可視化在中職專業(yè)課程教學中的應用

可視化通常分為靜態(tài)可視化和動態(tài)可視化兩種形式，其中，靜態(tài)可視化主要指概念圖、思維導圖等圖解形式的靜態(tài)圖像;而動態(tài)可視化主要指動畫、視頻以及具有交互功能的動態(tài)圖像等。[5]

（一）靜態(tài)可視化的應用

靜態(tài)可視化通過運用圖形、圖畫、圖表的外在形式表達某種關系或過程，從而對復雜信息進行功能性的整理和視覺化。以信息簡化的結構圖，簡單清晰地呈現(xiàn)信息全貌。

以液壓傳動中換向閥的工作原理分析為例，教師通過實物演示，讓學生仔細觀察并記錄三位四通換向閥的閥芯處于不同位置時，各油口的通斷情況和液流方向，以及液壓缸活塞的運動方向。并以圖表直觀表達閥芯位置改變、油口通斷和活塞移動方向之間的內(nèi)在聯(lián)系（見表1），使學生清晰理解換向閥是通過改變閥芯與閥體的相對位置，控制油口接通、切斷或改變油液方向，從而改變執(zhí)行元件（液壓缸）運動方向的。

這樣以圖式直觀形象地將復雜的理論分析展現(xiàn)在學生面前，相比僅靠語言、文字去描述知識，學生更容易理解掌握相關知識間的組織結構和邏輯關系。

專業(yè)課程中故障診斷類問題還可借助魚骨圖進行分析。如分析汽車空調(diào)制冷量不足的故障，教師引導學生由汽車空調(diào)的結構和原理以及故障現(xiàn)象入手，通過推理、分析和判斷，列舉問題產(chǎn)生的可能原因，整理歸納分析所得的原因并在相應的位置進行標注。運用圖解的方式描述各要素間的關系，提煉出正確的影響因素，一步一步完善魚骨圖。（見圖2）

魚骨圖以最簡潔、直觀的方式，將故障產(chǎn)生的可能因素及分析所得的系列觀點連接在一起，形成故障范疇緊湊的知識網(wǎng)絡結構。最后再通過實際的檢測、排查、診斷，進一步驗證分析假設。借助魚骨分析法，圍繞一個主題，開展發(fā)散式討論，還可啟發(fā)學生多角度、多方位思考問題，既培養(yǎng)學生形成“局部分析，整體把握”的故障分析能力，又促進了學生發(fā)散性思維的發(fā)展。

運用魚骨圖分析故障的過程也是一個思維可視化的過程。借助圖式，清晰呈現(xiàn)了學生分析問題、解決問題的過程以及學生的思維脈絡。通過對結構圖的梳理，進而對內(nèi)在圖式進行修整和重構，經(jīng)歷積極思維的過程，科學構建認知結構，更利于學生高效地記憶、理解和應用知識。

（二）動態(tài)可視化的應用

動態(tài)可視化常用于解釋復雜的動態(tài)過程（化學反應、操作流程、活動情景等），還有一些難以從靜態(tài)圖像中推知的信息，能夠帶給學習者更深層次的認知，并通過互動和回應促進學習者構建新知識和解決問題。[5]

如自卸汽車的液壓系統(tǒng)工作原理分析，運用動畫演示其完整的工作過程，清晰展現(xiàn)油液流經(jīng)的油路，各控制元件——工作閥按時序的啟閉狀態(tài)以及執(zhí)行元件——液壓缸的運動方向等，一系列無法直接觀察的現(xiàn)象都被直觀地以數(shù)字媒體展現(xiàn)。不僅清晰表達了自卸汽車液壓系統(tǒng)內(nèi)部各零部件的結構、工作原理，更形象地表達了它們之間的控制時序和相互間關聯(lián)的運動。可視化呈現(xiàn)方式包含很高的信息內(nèi)容， 能幫助學生在問題間建立起具體而清晰的聯(lián)系，減少相關匹配信息的搜索，降低學習過程中的認知負荷。中職專業(yè)課程中有很多以文字符號表征的概念和工作原理，以及無法直接觀察、經(jīng)歷和體驗的現(xiàn)象，都是中職學生高認知負荷的學習內(nèi)容。可視化教學對這些以文字符號表征的內(nèi)容進行數(shù)字化采集，以動畫演示、教學視頻等形式呈現(xiàn)，具有良好的交互體驗，能化抽象為形象，可以快速幫助學生想象整個問題。

隨著信息技術的快速發(fā)展，可視化已融入教師、學生和課程中，成為課程教學的重要要素，不斷地影響著教學關系、教學活動和教學環(huán)境。中職專業(yè)課程教學中應用可視化，一方面可以充分利用視覺技術的補償作用，緊密聯(lián)系課程教學與生活社會，優(yōu)化學習環(huán)境;發(fā)揮視覺表達的交流作用，突破課程教學中交流的局限性，豐富交流的語言和形式，提高學習效率;發(fā)揮視覺資源的支持作用，支持師生間開展多形式活動，提高學習效果。另一方面，在促進知識的理解與內(nèi)化、表達與交流的基礎上，教師還可以通過讓學生創(chuàng)建可視化的知識表征促進知識的應用與創(chuàng)新，促進學生綜合素質(zhì)的發(fā)展，有效幫助學生更好地獲取、存儲、討論、評價和管理專業(yè)理論知識。

參考文獻：

[1] 洪文學，王金甲.可視化和可視化分析學[J].燕山大學學報，2010（3）：95-99.

[2] 丹尼爾·貝爾. 資本主義文化矛盾[M].嚴蓓雯，譯.南京：江蘇人民出版社，2007.

[3] 林慧君.思維可視化及其技術特征[C].全國計算機輔助教育學會第十六屆學術年會，2014.

[4] 楊心德，王小康.認知心理學視野中的認知負荷理論[J].寧波大學學報，2007（6）：11-15.

[5] 陳煥，劉勝杰.基于“圖解”的可視化教學設計研究——以《圖形處理》課程為例[J].中國教育信息化，2018（22）：92-96.

Application of "Visualization" in the Teaching of Secondary

Vocational Courses

XU Wei-hong

（Nanjing Xingang Specialized Secondary School， Nanjing 210046， China）

Abstract： Visualization is the process of turning data， information， and knowledge into visual representations and gaining a deeper understanding of the data. The visualization in the course teaching is not only a form of material representation， a way of language communication， but also a way of thinking. In the context of informatization， the forms and methods of visualization are becoming more and more abundant. The application of visualization in the teaching of vocational courses can help students understand the connection between things， reduce the cognitive load and strengthen the cognitive ability. Therefore， visualization is suitable for the secondary vocational school. A method of teaching professional courses.

Key? words： visualization; teaching of secondary vocational courses; application

[責任編輯? ? 劉? ? 燕]