自主探究式网络教学的可视化设计

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　　摘 要 自主探究式教学能有效克服网络教学时空分离所带来的弊端，提高网络教学效果。为发挥自主探究式网络教学的优势克服其劣势，应实现教学模式、教学设计、教学内容、教学媒体、教学过程、考核与评价等的可视化。可视化语言、图表、影视资料、自制视频、还原知识产生及应用场景的案例、会议纪要、情景等是可视化教学设计的常用手段;结合探究目标、探究方法编制资源地图以及探究过程地图，是实现自主探究式网络教学的关键;构建多维立体的讨论、交互、应用体系是落实自主探究式网络教学效果的关键。
　　关键词 网络教学 自主探究 可视化
　　0绪论
　　因疫情全面展开的网络教学，对学校、老师和学生而言，既是机遇又是挑战。在教学平台、软件开发公司和技术员的指导、培训和24小时式“服务”下，教师、老师和家长们从云应对挑战，他们在教与学的观念、手段、方式、方法甚至是能力等方面都发生了巨大改变。无论教还是学，都在朝着网络化、创新化、自主化、探究化以及自律化的方向发展。自主探究式教学是教学时空分离下提高网络教学效率的有效法宝，教师的自主探究式教与学生的自主探究式学对对方的可视化程度，是决定自主探究式教学效率的关键。
　　自1987年可视化（ Visualization） 概念提出至今，无论在计算机领域还是教育领域，都得到了广泛的应用与研究。可视化手段的应用，可以帮助人们增强认知能力，理解事物间的联系，降低认知的难度。法国学者魁奈（ F. Quesnay） 认为：可视化并不取代话语，而是使其变得更易理解、更敏捷、更有效率。陈婧雅（2013）指出，教学设计可视化不应只停留在用图文方式来表示，而应该向视频、音频、交互式工具包等多样化方向发展。关于探究式教学，教育家施瓦布的观点被国内学者们广泛引用，在百度中输入施瓦布的观点“教师应该用探究的方式展现科学知识，学生应该用探究的方式学习科学内容”，在首页就有六篇文章引用了该观点。而对于自主探究式网络课程教学的可视化问题，至今还无人对此进行深入研究。
　　1自主探究式网络教学可视化设计的维度
　　结合探究活动的过程和网络教学的相关维度，本文从以下几个方面分析自主探究式网络教学可视化设计的维度。
　　1.1自主探究式网络教学模式可视化
　　模式是行为的一般方式，是可供人参考或者照做的标准样式。教师在开展自主探究式网络教学时，应根据教学目的、教学内容、教学对象的不同，选择不同的模式。与自主探究式教学密切关联的教学模式有很多，比如：以互動为主的小组探索模式、相互探索模式;类似于创造性信息加工过程的科学探索模式、概念获得模式、认知发展模式、先行组织者模式等;从探究思维角度来界定的归纳模式与演绎模式;从学生接受新事物的思维过程或者教学过程的阶段来看，有赫尔巴特的“明了—联想—系统—方法”四阶段模式，工程类课程常用的由“构思（Conceive）——设计（Design）——实现（Implement）——运作（Operate）构成的CDIO四阶段式;根据具体教学方法的种类和结合度不同，又有任务式、项目式、案例式、专题研讨式以及Seminar（专题研讨）-CBT（案例教学）教学模式等。
　　由于教学目标的多重性、教学任务的复杂性、教学内容的多样性以及教师、学生的特殊性，决定了某一门课程甚至某一堂课所选用的教学模式都有可能不同，甚至不是单一的。每一门课程开课前甚至是每一堂课前，都有必要让学生明了要采用的教学模式是什么？在该模式下，他们的关注点应是什么？他们将通过怎样的一个过程（模式）获取知识、经验、技术、能力和观念等。网络教学模式下，教学效果高度依赖于学生的自主、自律和求知欲望，通过多种可视化手段让教学模式对学生可视尤为重要。
　　1.2自主探究式网络教学设计可视化
　　自主探究式教学设计可视化包括两个层面的可视化，一是自主探究式教学诸要素的可视化设计;二是自主探究式教学设计本身对学生可视化。网络教学环境下，教师以及周边环境对学生学习过程的作用方式和作用内容都发生了变化。自由、自主、自愿、自律、自觉、自我引导、自我探究、自我体验、自我实现等成为网络环境下在线学习的鲜明特点。教师在对教学过程、内容、组织形式、方法以及教学手段等进行设计时，应充分考虑教学环境以及教学对象的网络化特点，充分发掘学习者的主观能动作用。在自由、不良网络习惯、内外部以及线上线下等多重干扰的共同作用下，学习的自主、自愿、自律、自觉等都受到影响。教师在进行网络教学设计时，应重点关注可视化策略的作用，以发挥可视化策略在消除网络环境对教学的负面影响，强化自我引导、自我探究、自我体验和自我实现在网络学习中的积极作用。也就是说，基于自主探究网络教学的可视化，应是教学设计的重要要素。教师设计了可视化的自主探究式网络教学诸要素，这些要素的设计机理、设计思路、设计手段以及期望达成的目的等应对学生可视。
　　1.3自主探究式网络教学媒体资源可视化
　　自主探究式网络教学媒体可视化是指自主探究式网络教学中所使用的各类教学媒体，应具有更强的可视化特点，以更好地帮助学生去探究、感知和体验那些经过可视化手段处理后的知识、经验、技能、情感等信息。文字语言、口头语言、视觉符号、静态图表与图像、教学模型、动漫、录像带、光盘、电影、电视、游戏软件、仿真软件、角色扮演、示范者的示范等教学媒体，它们给学生带来的可视化效果不同。同一类媒体，在设计时对可视化效果的关注以及使用的可视化手段不同，其可视化效果也会有明显区别。网络环境下，老师和学生都能很方便地获得海量教学资源。但是教师要提前对海量教学资源进行识别、筛选、分类、分解和可视化整理，形成可视化的学习资源地图，方便学生有针对性地选择资源进行自主学习，这也是网络教学媒体可视化的一个重要方面。在网络环境下，通过多媒体化、数字化、可视化的呈现方式，为网络学习者创造丰富多彩的虚拟学习情境，有利于增强学习者的学习体验。 　　1.4自主探究过程可视化
　　为了更好地发挥自主探究式网络学习的效果，学生的探究过程也应实现两个方面的可视化，一是探究过程对学生自己而言是可视的，也就是说学生很清楚的知道：学习的每一个环节要干什么，要达到什么目的，要通过怎样的方法和手段才能达到目的，通过学习能获得什么，在学生学习前，教师应通过可视化的教学设计让学生明了这些问题的答案;二是学生的探究式学习过程对教师而言是可视的，这一方面让学生明白：所有学习任务的完成情况与效果，老师都知道，其主要目的是为了通过外力提高学生的自我控制力;另一方面是老师能在学生需要时及时提供恰到好处的指导和帮助。按照美国国家科学教育标准对探究的定义，自主探究式网络学习过程的可视化可包括以下几个方面：一是学生观察、浏览书籍和其他信息资源的过程及效果可视;二是学生发现问题、提出问题可视;三是学生制定的探究计划及探究过程可视;四是学生收集、分析、解释数据的过程可视;五是学生根据数据、资料对已有结论作出评价的过程可视;六是学生提出解答、解释和预测，并交流结果的过程可视。
　　1.5自主探究式网络教学效果以及考核方式可视化
　　自主探究式网络教学效果以及考核方式可视化包括以下两个方面，一是学生的自主探究式学习效果对教师而言是可视的;二是在教学开始前应明确告知学生具体的考核方式和指标体系，并通过各种可视手段确保学生能明了考核的方式和指标体系。为了更好地发挥考核对学生自主探究能力和探究效果的主观能动作用，在设计考核过程、考核方式和考核指标体系时，应注重对探究过程的考核，应综合考查学生的探究能力、探究态度和探究效果。为确保学生能及时按要求将学习过程及学习效果做可视化处理并传递给教师，必须设计学习过程可视化的相关考核指标，比如：学生的探究过程（思维）对教师而言是隐藏的，为了让其对教师可视，要求学生将其整个学习过程及收获绘制学习进程图或者思维导图，并在要求时间传递给教师。为此，设计评价指标：及时并正确上传学习进程图（思维导图），该项活动采用百分制评分，评分标准根据具体学习目标和学习进程确定，并明确告知学生该评价指标在评价指标体系中的权重系数。
　　2自主探究式网络教学可视化的实现
　　教学内容、目标、对象等不同，自主探究式教学的模式、教学过程设计等相应的会所不同。下面按常用的“资源呈现——自主探究——讨论互助——考核评价”四步探究式教学来探讨其可视化的具体实现策略。
　　2.1教学媒体资源的可视化处理
　　学生开展探究活动前，教师应提供整合的媒体资源，比如结合学生探究进程及知识体系设计类似于思维导图的资源地图，资源地图的节点对应探究活动的一个环节（维度），为探究活动提供一个虚拟的情境。通过超级链接的方式将经过可视化手段处理的各类媒体资源以及专题讨论、网上论坛等整合到相应的节点。经过分解、可视化加工、整合后的教学媒体资源，是推动、启发、引导、规范学生探究活动的重要载体。教学媒体资源可以是微视频、电影、动漫、录音等影音资料;可以是游戏、参观等实践活动类资料;可以是案例、讨论（会议）纪要、人物传记、事例和问题等文字资料，也可以是教师事先准备好的教学视频和教学PPT。通过转换为易理解的文字语言、绘制图形图表、录制音频、拍摄视频、编制游戏等多种手段，处理抽象的理论知识（信息），以还原知识的本来面目及应用场景，是知识（信息）可视化的常见处理手段。无论采用怎样的手段，其目的不外乎是让学生通过实践、观察、观看、阅读、体验、思考、讨论等方式激發学生的探究兴趣，了解探究问题、探究任务、探究方法，领悟、升华、应用知识，形成能力与素质。
　　2.2学生探究过程可视化的实现
　　结合探究过程与资源地图，设计探究过程地图，以帮助学生按照探究过程有计划分步骤地完成探究地图中的任务点（资源点）。鉴于学生探究过程的复杂性、阶段性、隐蔽性，结合探究目的分解探究过程，结合探究各环节的探究方法和手段设计资源地图，建立在探究资源地图基础上的学生探究过程地图，是探究过程可视化的关键。探究过程地图的设计应体现以下基本思路：一是认知冲突激发环节，可以考虑通过观看视频、尝试完成任务、阅读呈现现实问题的案例与会议等方式激发;二是引导学生在探究地图中输入探究问题，分解探究问题和探究活动并形成探究计划;三是学生按计划、按要求完成探究活动，并将探究结论输入探究地图对话框，供学生自己和老师查阅;四是总结探究结论，初步形成知识架构，并输入探究地图的知识总结对话框;五是进入交互平台，参与讨论与应用，进一步升华知识、实现智慧、能力与情感态度的内化。
　　2.3讨论、交互与应用的可视化
　　鉴于讨论、交互式学习以及知识应用在网络教学中的重要地位，超星、慕课、智慧树、学堂在线等在线教学平台都设置了专门的讨论区，并通过专业的技术手段确保讨论对参与者和教师可视。因探究活动的多维性、多阶段性、隐蔽性以及复杂性，师生以及生生间交互的内容、时间、方式、渠道需要多样化，构建多渠道、立体的、可多方主导的协同交互体系变得非常重要。作为交互体系的一个重要组成部分，QQ群（微信群）对多方实时交互以及信息可视、共享有明显优势，不过需要安排专人对群内讨论进行分析整理，以及时对参与讨论的同学进行统计与奖励，课程教师、助教、专业课程资源提供者作为重要参与者，要能在关键时刻为学生答疑解惑。对需要实时沟通、引导的环节，利用腾讯直播的“在线讨论”、“在线投票”、“举手发言”等，可以开展实时、可视化的交互活动。钉钉在多人通话、去噪音、及时收藏、消息阅读状态汇总与自动提醒、定时的DING通知、公告、日报等多功能的设置决定了钉钉不仅是一个很好的协同办公平台，也是一个有效的、可视化程度比较高的交互学习平台。
　　2.4考核与评价的可视化
　　对于考核与评价的可视化实现，各在线教学平台都做了很多工作，在实现考核指标与考核结果的可视化方面，有很多创新举措。教师们需要在以下几个方面加强：一是全面了解平台“考核与评价”模块的功能设置及实现手段;二是结合探究过程、探究方法、探究目标及可视化需要等设置考核指标体系;三是采用“图形化、表格化、视频化、讨论”等多手段对考核方式和考核指标体系进行可视化处理，并通过多渠道、多方式将考核方式和考核指标体系提前告知学生;四是根据需要，实现考核结果的实时查看与共享。
　　3结论
　　在网络教学成为主流趋势的时代，通过多种可视化手段，充分发挥“自主、自愿、自律、自觉、自我引导、自我探究、自我体验、自我实现”等在网络学习中的重要作用，是网络教学时代教学模式选择、教学过程设计、教学媒体设计、教学内容选择与设计、教学过程监管以及教学效果考核与评价等教学决策的关键要素。结合具体课程，开展可视化手段、技术以及具体策略的研究，是一个重要的研究方向，值得理论研究者和实践工作者们关注。
　　作者简介：刘助忠（1966-），男，湖南新邵县人， 工商管理硕士，湖南女子学院农产品供应链研究所所长，教授，主要从事农产品供应链优化与课程教学改革研究;刘品（1993-），女，湖南长沙市人，硕士， 湖南信息学院助教，主要从事可视化教学技术研究.龚荷英（1969-），女，湖南新邵县人，硕士，湖南涉外经济学院副教授，主要从事网络课程的可视化教学研究。
　　参考文献
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