基于知识地图的小学数学微课知识管理研究

胥果

摘 要：微课作为一种新的教学资源形式，发展非常迅速，相关微课网站制作了大量的微课视频供学习者使用。但微课资源数量太多，学习者不能通过传统导航方式快速准确找到资源，对微课怎样进行导航成为了难题。文章引入知识地图工具来管理微课资源。通过构建微课资源管理知识地图模型，绘制了小学数学微课知识地图，为学习者提供更多样化的选择，促进微课的进一步发展。

关键词：知识地图；微课；小学数学

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2016）08-0076-03

一、引言

随着信息技术飞速发展，新时期、新环境下传统教育方式、学习方式与个性化、多元化的学习需求之间的矛盾不断加剧。微课以其“短、小、精、趣”的特征适应了信息化时代的需求，适应现在个别化学习、碎片化学习、移动学习的发展趋势，得到了迅速发展。[1]

微课的核心是将针对某个知识点开展教与学活动的各方面资源进行有机整合，10分钟以内的课堂教学视频与教学主题相关的教学设计、课件、练习结合，以一定的结构关系和呈现方式共同组成微型视频课程。微视频课程是按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节开展教学活动的各种教学资源有机的组合。[2]微课是对以前的视频课程的一个有益补充，其特点有：①主题突出，指向明确，围绕某个学科知识点而展开；②资源多样，统合了教学设计、教学素材和课件、评价等多种资源；③短小精悍，使用非常方便，符合中小学生的认知特点；④半结构化，非常易于扩充。[2]微课的这些特点使它能够让学习者按个人需求选择不同的微视频学习，可以让学习者更具针对性的学习。

2013年，教育部全国高校教师网络培训中心主办了全国高校微课比赛，教育信息管理中心主办了中国微课大赛，大力推动了微课的发展。在相关部门的努力下，微课在全国范围内迅速推广开来。随着用户对微课的认可度越来越高，国内也出现了中小学微课程、微课网、微课慕课等众多专门的微课网站，这些网站的微课程制作都相当精美，吸引了大量用户使用。

笔者对现有微课网站进行对比分析，以了解微课资源的使用情况。经过初步研究发现，资源建设过程中只注重资源的建设，而忽视了资源管理。微课视频资源是基于一个个知识点开发的，必然会导致一门课程包含数以百计的微课视频，而这些视频在网站上以何种方式呈现就成为了一个问题。部分网站所有的微课视频资源都在同一个栏目下面，查找资源非常困难。相对好点的，按照年级进行分类，以顺序方式呈现。但按照认知风格理论，学习者不仅有序列型还有整体型认知风格。对于整体型认知风格学习者来说，小学数学一门课程就有数以百计的知识点，这些知识点之间没有相应的联系，他们难以建立自己的知识结构体系。按照现有的序列展现的方式呈现微课视频，不能完全满足使用者的需求。因此笔者引入了知识管理领域的知识地图工具对微课资源进行管理。

二、知识地图

随着计算机信息技术发展，信息与知识呈指数级增长状态，学术及企业界对知识管理投入了越来越多的关注目光。知识管理的概念是由管理学大师彼得·德鲁克（Peter F.Drucker）提出的，他在《知识社会的兴起》一书中指出，“100多年来，人类经历过三次革命，即工业革命、生产力革命和管理革命，这三次革命都是由知识意义的根本转变驱动的。”[3]知识管理工具可分为三类：生成、编码和转移工具，其中知识编码工具包含知识仓库和知识地图。知识地图起源于地理上的地图，美国捷运公司开发了最早的知识地图。不过它本质上是一张附有信息的地理地图，与普通地图相比上面充满了知识资源，附有带索引的表格和文件，还有信息资源管理和分布图，[4]这是知识地图的早期形式。

知识地图的概念最早是由布鲁克斯（B. C. Brooks）提出的：“人类客观知识的知识结构可以绘制成以各个知识单元概念为节点的学科‘认识地图，通过对文献中的逻辑进行分析，找到人们创造与思想的相互影响及联系的结合点，从而为用户提供知识之间关系的一种知识组织的理想状态”。布鲁克斯认为知识地图利用知识的网络来解释知识变化的过程，促进知识的理想变化[5]。广义的知识地图认为韦恩图、思维导图、概念图、认知地图、层次树、同心圆、流程图、蜘蛛网图、决策树、时间线、甘特图、价值图以及各种视觉隐喻技术等均是映射知识的可视化工具，是知识地图的不同形式[6]。

不同学者依据不同的划分依据对知识地图进行了不同的分类：Anderson1998年依据知识形态将知识地图划分为静态知识地图和动态知识地图[7]；Logan和Caldwell2000年依据对象将知识地图划分为概念型知识地图、流程型知识地图、能力型知识地图[8]；Eppler2001年依据功能将知识地图划分为知识资源地图、知识资产地图、知识结构地图、知识应用地图、知识开发地图[9]。

本文尝试将知识地图引入小学数学微课建设，对微课资源进行管理，以知识地图的形式呈现给学习者。从知识形态来讲是静态知识地图，小学数学的知识不是动态变化的。从对象来说是概念型知识地图，针对的都是小学数学的一个个知识点，都是概念而不是生产流程或员工能力类型。从功能上来讲，本文想要建立的是小学数学知识关系地图，当然也指向知识资源。

数学这门学科具有层次结构，根据数学知识的心理表征，我们可以通过知识地图来组织数学知识。数学是一颗有着树根、树干和树枝，树枝按照分学科进行标记，随着时间成长的树。知识地图的结构也可以是一棵树，中间的树干展示主题，主题之间的线条就像树枝一样把子主题联结起来。出于大树要从根部开始生长的考虑，本文选择小学阶段的数学，这样能够更好的描述知识之间的关系。

三、微课知识地图模型

完整的微课包含有微课视频、微课课件、案例资源、演示练习以及讨论区等五方面内容，每一节微课都包含有以上几方面内容。因此，绘制的知识地图上的每一个知识节点可以链接唯一对应的一节微课，两者是一一对应关系。因此建立了如图1所示的小学数学微课知识地图结构模型。

小学数学微课知识地图结构模型分为图表层、描述层和资源层三个层次。在图表层建立知识地图，知识地图由知识节点和知识关系构成，每一个知识节点都对应一个小学数学知识点，而知识关系表示了小学数学知识点之间的关系。描述层主要是对知识节点上所包含的小学数学知识的描述，可以对知识节点内容做一些概述。资源层则包含知识节点所对应的一节微课内容，其中有微课视频、微课课件、案例资源、演示练习及讨论区。

资源层所包含的小学数学微课视频、微课课件、案例资源、演示和讨论区的建设不在本文的研究范围，本文主要建立图表层的知识地图，然后通过知识节点链接指向相关的微课资源。

四、小学数学知识地图的构建

1.小学数学知识的识别与组织

本文以人教版小学数学为研究对象进行分析。在该版小学数学教材的各个年级中，安排了四个方面的课程内容：“数与代数”，“ 空间与图形”，“统计与概率”，“综合与实践”。整个小学数学阶段，六个年级一共有258个知识点，不同年级的知识点用颜色区分，不同类型的知识点可以用形状区分。

2.建立知识关系

本文采用知识地图的其中一种工具概念图来制作。Joseph D.Novak于1970年代在康奈尔大学研发出概念图绘制技巧，当时，Novak将这种技巧应用于科学教学上作为一种增进理解的教学技术。Novak的设计是基于大维·奥苏伯尔的同化理论。奥苏伯尔根据建构式学习的观点，强调先前知识是学习新知识的基础框架，并有不可取代的重要性。Novak在著作《习得学习》中指出：“有意义的学习，涉及将新概念与命题同化于既有的认知架构中。”

知识地图中的思维导图通常只注重描绘阶层的树状架构的关系，概念图则可以突出概念节点和关系线。因此在绘制小学数学知识地图时，考虑到数学知识节点之间关系的复杂性，必须要采用概念图来绘制。用于绘制概念图的软件很多，如IHMC Cmap Tools、The Brain、易思认知助手、Inspiration。这几种软件各有千秋，易思认知对中文的支持很好，但多年未更新不是很好用，The Brain更适合于数据量超大的时候，最后在比较IHMC Cmap Tools和Inspiration后，因不需要使用IHMC Cmap Tools提供的关系说明模式，决定采用易用性更好的Inspiration。启动Inspiration即可打开一个新窗口，默认形式为无标题的图表。利用Inspiration创建知识点之间的关系，如图2所示。

3.知识地图展现

下面在基于笔者对于小学数学知识内部逻辑关系认知的基础上，使用Inspiration绘制小学数学知识地图。图3是小学数学知识地图的完整展现。

五、小学数学知识地图功能实现

利用知识地图将小学数学课程结构可视化地呈现，学习者可以快速了解课程知识结构，帮助学习者组织和记忆小学数学知识。小学数学各知识点相关内容都能够透过知识地图快速找到，这一导航作用将能够有效的提高微课使用效率。小学数学知识关系地图将整个小学数学知识都呈现在一张图上，有利于学生通过一个知识点的学习理解相关知识点。知识地图按照课程知识点之间的内在逻辑规律，建立了知识节点之间的关系，有助于学习者理解知识点内在的联系规律，为学习者建立正确的知识结构体系，更好的促进学习。

知识地图可视化的特性，可以作为知识评估工具，评估个人所掌握知识，帮助教师诊断学习者的学习情况。由于知识地图将整个知识体系之间的关系描绘了出来，一旦学习者学习某个知识点出现了问题，通过知识地图可以迅速找到学习者哪些前置知识点没有掌握，导致现有知识点的学习出现了困难，从而可以让教师有针对性的进行辅导。还可以利用知识地图来指导知识的获取，向学习者推荐下一步应该学习的知识点。

六、展望

知识地图与Web 技术相结合， 用Web 页面将知识结构体系及各个知识点网络图用示意图方法表示出来， 用户需要访问哪个页面时， 可以直接选中示意图上对应的节点[10]。由于示意图的直观性较好，其导航速度快、效果好，知识关系清晰明确，便于用户了解相关知识、知识背景，并扩大检索范围。

传统的教师很难也没有那么多精力对每个学生的知识掌握情况都了解的一清二楚。知识地图不仅仅能够充当了解知识结构的工具，或者用来查看知识关联性，还可以与学习历史数据库关联起来。通过网络学习平台内的数据库能够记录全体学生的整个学习历史数据，把学习历史数据库里学生对知识节点的掌握情况，通过描述性语言或者信息提示，在知识地图上每一个知识节点的描述情况展现出来。学习者或者教师透过图上的信息，可以快速了解学习者对知识结构体系的掌握情况，并帮助教师和学习者有效解决教学和学习中的问题，知识地图在实现这一设想的过程中将发挥有力作用。

参考文献：

[1]梁乐明，曹悄悄，张宝辉.微课程设计模式研究[J].开放教育研究，2013（2）.

[2]胡铁生.“微课”：区域教育信息资源发展的新趋势[J]电化教育研究，2011，10.

[3]张润彤，曹宗媛，朱晓敏.知识管理概论[M].北京：首都经济贸易大学出版社，2005：16.

[4]Salamander Organization. Knowledge Map and Knowledge Management[M].The salamander Organization Ltd，2002.

[5]苏新宁等.组织的知识管理[M]北京：国防工业出版社，2004.

[6]李丹，张会平.知识地图理论研究[J].科技情报开发与经济，2008（33）.

[7]American Productivity and Quality Center（APQC） and Arthur Anderson [DB/OL].The Knowledge Management Assessment Tool. http：//www.kwork.org/white%20papers/KMAT-BOKDOV. pdf.2008-01-15.

[8]Logan D， Caldwell F. Knowledge Mapping： Five Key Dimensions to Consider [M].Gartner Group，2000.

[9]Eppler M J. Making knowledge visible through intranet knowledge map： concept， elements， cases. USA： Proceedings of the 34th Hawaii international conference on system sciences[C].2001.

[10]马大川，马越.知识地图技术的发展趋势及评价研究[J].情报科学，2006（8）.

（编辑：鲁利瑞）