運(yùn)用知識圖譜促進(jìn)高中生深度學(xué)習(xí)的策略研究

［摘" 要］ 部分學(xué)生缺乏復(fù)習(xí)總結(jié)的習(xí)慣，導(dǎo)致事倍功半，而知識圖譜能夠?qū)⒅R點組合，形成結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò). 文章通過研究知識圖譜在高中數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)課教學(xué)中的應(yīng)用，呈現(xiàn)知識圖譜在梳理整合知識方面的重要作用，以期促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí).

［關(guān)鍵詞］ 知識圖譜；深度學(xué)習(xí)；復(fù)習(xí)課

■ 問題的提出

《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》對學(xué)生的學(xué)習(xí)水平、學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)能力等提出了更高的要求，不難看出教育對學(xué)生的要求不再停留在簡單的低階認(rèn)知上，這說明當(dāng)今的教育改革注重的是對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和實踐能力的提升，而深度學(xué)習(xí)正是促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的方式之一，未來學(xué)生的學(xué)習(xí)方式將逐步從被動的接受學(xué)習(xí)向高級的深度學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變［1］.

高中數(shù)學(xué)的邏輯性較強(qiáng)，知識點分布零散，學(xué)生較難處理綜合性問題，再加上大部分學(xué)生缺乏整合知識的觀念，很難建構(gòu)自己的學(xué)科知識結(jié)構(gòu)，長此以往，學(xué)生的思考和創(chuàng)新能力就會停滯不前. 由此可知，無論是傳統(tǒng)教學(xué)還是現(xiàn)代教學(xué)，都需要對學(xué)科知識點的相互關(guān)系進(jìn)行分析. 知識圖譜是一種新興信息管理手段，其可視化技術(shù)展示了知識點的分布情況及其相互關(guān)系，這樣就可以幫助學(xué)生建構(gòu)起知識間的聯(lián)系. 基于此，本文主要探討如何將知識圖譜運(yùn)用于高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，以提升學(xué)生的深度學(xué)習(xí)能力.

■ 理論基礎(chǔ)

1. 知識圖譜概述

知識圖譜（Knowledge Graph）是谷歌公司在2012年提出的一個概念，其目的是提高搜索引擎的性能，幫助用戶獲得更好的搜索體驗［2］. 比如用谷歌搜索某個偉人，會呈現(xiàn)出與他相關(guān)聯(lián)的一些人物、事件等，用戶就可以根據(jù)這些信息和數(shù)據(jù)來全方位了解這位偉人，這利用的正是知識圖譜的信息組織功能.

在教育領(lǐng)域，知識圖譜常常作為一種工具用來分析某個領(lǐng)域的研究情況，幫助學(xué)者了解學(xué)科的基本知識和發(fā)展情況，推進(jìn)教學(xué)新模式的探索和知識的高效利用. 例如崔京菁等人以知識圖譜為依據(jù)創(chuàng)建了“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式，提高了教學(xué)成效［3］；余勝泉等人基于知識圖譜開發(fā)了“AI好老師”育人助理系統(tǒng)，幫助教師提升育人能力［4］；郭琴芳構(gòu)造了初中數(shù)學(xué)題目知識圖譜，有力輔助教師的課堂教學(xué)［5］；蒲菲創(chuàng)建了小學(xué)二年級數(shù)學(xué)的知識圖譜，幫助教師及時診斷學(xué)生學(xué)習(xí)過程中存在的困難，在此基礎(chǔ)上實行有針對的教學(xué)［6］. 這說明知識圖譜是一種能夠及時診斷學(xué)生知識水平的有效手段.

通過查閱文獻(xiàn)可知，近三年來越來越多的學(xué)者嘗試將知識圖譜引入教育領(lǐng)域，不過與其他領(lǐng)域的知識圖譜的構(gòu)建和應(yīng)用相比，知識圖譜在教育領(lǐng)域的應(yīng)用范圍較小，還有很大的研究空間.

2. 深度學(xué)習(xí)概述

深度學(xué)習(xí)（Deep Learning）源于機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，把它的概念遷移到教育領(lǐng)域中，可以給教學(xué)理論與實踐一些重要啟示. 國外學(xué)者弗倫斯·馬頓與羅杰·薩爾橋最早提出了深度學(xué)習(xí)的概念，他們通過實驗發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會依據(jù)不同的學(xué)習(xí)需求選擇不同的信息處理方法［7］. 國內(nèi)則是在2010年后才逐步引起學(xué)者們的重視，成為課堂教學(xué)的一種教學(xué)理念. 黎加厚等人認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者在理解的基礎(chǔ)上，批判性地學(xué)習(xí)新知識，并能夠?qū)F(xiàn)有知識遷移到新的情境中，從而做出決定并解決問題的學(xué)習(xí)［8］；張浩等人在文章中將深度學(xué)習(xí)界定為積極的、批判性的有意義學(xué)習(xí)［9］；龔妍靜以SOLO分類理論為評價框架，構(gòu)建了深度學(xué)習(xí)的評價標(biāo)準(zhǔn)，為評價高中生的深度學(xué)習(xí)提供了方法［10］.

面向核心素養(yǎng)改革的深度學(xué)習(xí)，解決了“培養(yǎng)什么樣的人”這一問題，回歸到了學(xué)習(xí)的本質(zhì)，而知識圖譜則有利于學(xué)生深入思考，凸顯學(xué)生的主觀能動性，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，提升學(xué)生的批判性思維，更好地實現(xiàn)深度學(xué)習(xí).

■ 知識圖譜用于教學(xué)過程的優(yōu)勢

1. 轉(zhuǎn)變思維模式，培育創(chuàng)新型人才

培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，需要打破學(xué)生一貫的解決問題的程式. 高中生在學(xué)習(xí)中容易形成思維定式，而知識圖譜可以利用選擇節(jié)點和建構(gòu)關(guān)聯(lián)的方式，將零散的知識點串聯(lián)起來，形成“小知識框架”，便于學(xué)生按照知識點的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行學(xué)習(xí). 更重要的是，它可以讓學(xué)生從宏觀的角度把握知識的來龍去脈，重新組合既定的感覺體驗，不斷地追本溯源，這有利于學(xué)生發(fā)散思維的培養(yǎng)和問題解決能力的提升.

2. 強(qiáng)化邏輯推理能力，培養(yǎng)高階思維

目前國內(nèi)大多數(shù)課堂采用的還是“題海戰(zhàn)術(shù)”和“灌輸式教育模式”，長期采用類似的教學(xué)方式，學(xué)生的邏輯推理能力只會下降. 而“知識圖譜建構(gòu)學(xué)習(xí)法”是提高邏輯思維能力的有效工具，它巧妙運(yùn)用閱讀、記憶以及思維的規(guī)律，通過圖文結(jié)合的方式，用層級圖把數(shù)學(xué)中的各主題間的關(guān)系表示出來，既可以提升學(xué)習(xí)深度，又可以強(qiáng)化學(xué)生的邏輯推理能力.

3. 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提升學(xué)習(xí)效果

在以往的教育模式下，教師如果想要了解學(xué)生掌握知識的狀況，就要針對每一個知識點出題，這樣做的結(jié)果就是耗時耗力，學(xué)生的作業(yè)時間被大大延長了. 其實學(xué)生可能對80％的知識點都已經(jīng)熟練掌握了，只剩下20％的知識點還較為生疏，需要加強(qiáng)訓(xùn)練. 如果要找出那些生疏的知識點就需要花費(fèi)大量的時間，而知識圖譜可以將章與章、節(jié)與節(jié)的知識點完整地展現(xiàn)出來，學(xué)生對照著查漏補(bǔ)缺，哪個模塊不會就針對它學(xué)習(xí)，可以有效地避免重復(fù)“刷題”.

■ 運(yùn)用知識圖譜促進(jìn)高中生深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略

1. 復(fù)習(xí)課中運(yùn)用知識圖譜的可行性分析

在高中數(shù)學(xué)課堂上，學(xué)生普遍比較安靜，缺乏與教師的互動. 從學(xué)生的年齡層面來看，他們正處于青春期，是強(qiáng)烈表達(dá)個人想法的時期，那么高中生為什么會在課堂上如此沉默寡言呢？這是由他們獨(dú)特的心理特點所決定的. 一方面，部分學(xué)生在初中階段沒有打好基礎(chǔ)，導(dǎo)致他們對數(shù)學(xué)有畏難情緒. 另一方面，學(xué)生雖然已經(jīng)掌握了單個知識點，但還沒有把握好數(shù)學(xué)學(xué)科的整體知識結(jié)構(gòu)和內(nèi)在邏輯，就好像是學(xué)生已經(jīng)擁有成堆的磚，卻無屋可建.

為了改變這種狀況，教師應(yīng)該轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，嘗試著將知識圖譜融入高中數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)課中. 復(fù)習(xí)課不同于新授課，它的教學(xué)內(nèi)容不再是對新知識的簡單重復(fù)和加強(qiáng)記憶，而是一種將分散的、相關(guān)聯(lián)的知識進(jìn)行意義構(gòu)建的過程. 因此，復(fù)習(xí)課的本質(zhì)是通過學(xué)生主動構(gòu)建知識來理清知識間的關(guān)系.

在復(fù)習(xí)課上，學(xué)生可以在課前預(yù)習(xí)時自主繪制章節(jié)的知識圖譜，課上根據(jù)教師的評價，再修改完善. 或者在上課的過程中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下用筆繪制出章節(jié)知識圖譜. 通過這兩種教學(xué)方式，學(xué)生將模糊的概念與公式結(jié)構(gòu)化、清晰化，達(dá)到主動參與知識凝練過程的目的，促進(jìn)知識的正遷移.

2. 運(yùn)用知識圖譜的復(fù)習(xí)課教學(xué)流程

著名教育家戴維·梅瑞爾提出，第二代教學(xué)設(shè)計應(yīng)當(dāng)以問題為中心進(jìn)行設(shè)計，問題就像是魚餌，你不知道什么樣的魚會上鉤［11］. 從這個視角出發(fā)，建立新的復(fù)習(xí)課教學(xué)模式，就需要這種問題型“魚餌”. 位于知識圖譜中心的主題就像是一個大魚餌，學(xué)生可以據(jù)此發(fā)揮自己的想象. 學(xué)生冒出的想法，無論是一針見血的，還是不著邊際的，都是一種收獲.

融入知識圖譜后的教學(xué)模式，教師不再是講述者，而是變成了指導(dǎo)者和評價者. 教師活動逐漸變得豐富起來，例如劃分小組，分配任務(wù)，對學(xué)生活動進(jìn)行巡視、指導(dǎo)和評價等. 學(xué)生也不再是被動回答問題，而是積極主動參與小組討論，一點點回顧知識，親手繪制知識圖譜，構(gòu)建屬于自己的知識結(jié)構(gòu).

3. 案例分析

案例 “對數(shù)運(yùn)算與對數(shù)函數(shù)”復(fù)習(xí)課模式（節(jié)選）.

環(huán)節(jié)1：分組討論.

通過團(tuán)隊協(xié)作，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式得到優(yōu)化，學(xué)習(xí)效率也大大提高. 學(xué)生若要單獨(dú)完成知識圖譜的繪制，就會耗費(fèi)大量時間，而小組討論可以節(jié)省許多時間. 讓學(xué)生在合作探究中理解知識間的邏輯關(guān)系，相互之間取長補(bǔ)短，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的合作意識和學(xué)習(xí)能力，同時還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī).

環(huán)節(jié)2：提出主題.

教師給出一個復(fù)習(xí)課的中心主題“對數(shù)運(yùn)算與對數(shù)函數(shù)”，并給出學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生根據(jù)這個主題開始思考，整理出和它相關(guān)的知識點.

環(huán)節(jié)3：頭腦風(fēng)暴.

各小組在組內(nèi)頭腦風(fēng)暴，并選擇一人作為記錄者，將組員們的想法記錄下來，對比優(yōu)中擇優(yōu). 此時教師作為巡視員，應(yīng)當(dāng)鼓勵學(xué)生發(fā)散思維，形成更多的想法，但不做過多的評價.

環(huán)節(jié)4：繪制知識圖譜.

小組的記錄者將上環(huán)節(jié)組員討論后的結(jié)果進(jìn)行整理，找出知識間的關(guān)聯(lián)性，進(jìn)而繪制知識圖譜. 在此環(huán)節(jié)中，教師的角色是指導(dǎo)員、咨詢者，在巡視課堂時，如果發(fā)現(xiàn)組內(nèi)討論有需要，就及時給予建議.

環(huán)節(jié)5：展示、評價.

各小組派人展示本組的知識圖譜，并作闡述，各小組間互相評價，教師作為點評者，對學(xué)生繪制的知識圖譜做出最后的評價，學(xué)生根據(jù)評價再對知識圖譜進(jìn)行修改.

從繪制知識圖譜的流程來看，學(xué)生似乎“退回”到了最原始的手工繪圖時期，而著名的數(shù)學(xué)家華羅庚先生曾說過，“善于‘退’，足夠地‘退’，退到最原始而不失去重要的地方，是學(xué)好數(shù)學(xué)的一個訣竅. ”通過這樣的手動繪制過程，順應(yīng)了高中生的學(xué)習(xí)心理，既可以提高學(xué)生的課堂參與度，又能夠讓學(xué)生對自己所學(xué)的知識點有系統(tǒng)性的把握. 隨著學(xué)生對知識點的熟練度的增長，在后期可以進(jìn)行對比和模塊復(fù)習(xí)指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)等，歸納總結(jié)函數(shù)部分的題型以及關(guān)鍵點，在知識圖譜中加入習(xí)題，實現(xiàn)對知識的綜合運(yùn)用的目的，有效推進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí).

■ 總結(jié)與展望

高中數(shù)學(xué)是一座宏偉的大廈，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中看到的往往是一塊塊磚頭，卻沒法理解大廈的結(jié)構(gòu)，而師生共同繪制的知識圖譜，是一幅知識的“全景圖”，它將知識點間的關(guān)聯(lián)性以圖譜的方式可視化顯示，學(xué)生看圖梳理知識，能更好地掌握學(xué)習(xí)的內(nèi)容，真正做好“知識存儲”的工作. 本文探究了如何將“對數(shù)運(yùn)算與對數(shù)函數(shù)”的知識點以知識圖譜的方式串聯(lián)起來，并講述了在復(fù)習(xí)課中構(gòu)建知識圖譜的具體流程.

綜上所述，知識圖譜在高中數(shù)學(xué)課堂中有很大應(yīng)用價值. 作為一種直觀且高效的可視化工具，知識圖譜不僅適用于復(fù)習(xí)課，還適用于習(xí)題課、新授課等課型. 教師可以結(jié)合具體的教學(xué)特點和學(xué)情來選擇恰當(dāng)?shù)睦L圖時機(jī)，并設(shè)計合理的繪圖策略，以增強(qiáng)學(xué)生參與數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)活動的積極性，進(jìn)一步促進(jìn)教師的深度教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的深度學(xué)習(xí)水平.

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