浅谈电子书包支持的可视化与教学应用
所谓可视化就是从抽象到具体的过程，实践表明，可视化技术可运用到 教学过程中，并能给我们的教学带来新的活力，而随着信息技术与教育的不 断融合，可支持可视化技术的电子书包应运而生，那么在教学过程中电子书 包的可视化技术能起到什么作用呢？我们该如何应用呢？下面我将和大家 一起来分享一下我的粗浅看法。
一、认识可视化
可视化，原意为“可使看得见的，清楚地呈现”。通常，将任何抽象的 事物、过程等变成图形图像等形象化的表示，都可以称为可视化。简单来说， 就是将“不可见”变为“可见”。
“可视化”作为专业术语首次出现是在美国自然科学基金会（National
Science Foundat ion，简称NSF）在1987年召开的一个专题研讨会。会上 给出了科学计算可视化的定义、覆盖的领域以及近期、长期发展的方向，标 志着科学计算可视化作为一个学科在国际范围内已经成熟。在我国可视化 的定义是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在 屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图 形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据 表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。目前，可视化已被运 用到多个领域中，为其注入了新的活力。当然教育也不例外，那么在教育 教学过程中可视化技术有什么作用呢？
二、可视化在教学中的作用和优势
教学过程是一种特殊的认识过程，它涉及许多知识、数据，乃至学生的 思维过
程，这些往往是抽象的、不直观的，对于学生学习而言，他们的认知 多以形象思维为主，对于抽象的知识、概念和数据的学习、认知是有一定的 难度的；对于教师教学而言，大多数教师主要采用灌输式教学的方式，在课 堂上教师讲解相关的理论知识，然后通过大量试题的训练使学生加深对理 论知识的理解和运用，从而在考试中取得良好的成绩。虽然通过大量试题的 训练，学生可以在考试中取得良好的成绩，但是这种做法，显然不符合教育 的真正目的。同时，在这种机械的学习过程中，不仅加重了教师的负担，而 且磨灭了学生学习的兴趣、抹杀了学生的创新精神。而这时如果我们用一张 图片、一段视频或图表等可视性化的手段和技术去帮助学生们理解那些抽 象难懂的概念、数据等，会变得轻松自如；甚至对于抽象的思维，我们也可 以通过让学生绘制脑图，来追溯学生的思维发展过程。例如，我们在历史教 学中，将清明上河图动态化，声音和动画相结合，帮助学生更好地体会与理 解清明时节，北宋都城东京汴梁的繁华景象。又如在地理课中，讲到等高线 地形图时，可以根据不同的海拔，将同一地区或不同地区的海拔不同等数据, 以不同颜色的形式表现出来，这就是通过分层设色地形图；这样让学生可以 直观地看出各个地区的海拔情况，加深了学生对海拔的印象与理解。这就是 可视化技术优化教学活动的魅力所在。因此，可视化技术为教学活动提供了 一种从抽象到具体的处理方法，能够将教学中原本抽象、难懂的内容以形象、 生动的形式呈现，从而使学生利用已有的知识储备认知工具去消化、吸收未 知的知识内容，这符合人类的认知理论和学习理论，能有效促进学生的认知 发展。
三、电子书包支持的可视化如何助力教学
目前，可视化技术应用于教育教学活动中主要依托于信息技术产业下 的新型的科技产品，特别是电子书包的出现，为我们的可视化教学带来了新 的活力。那电
子书包究竟是如何支持可视化的呢？电子书包支持的可视化 分为三个种类，有数据可视化、思维可视化和知识可视化。
1、电子书包支持的数据可视化，让我们的课堂更高效、更精准。
什么是数据可视化呢？它是指借助图表、图像形象地呈现数据，支持用 户直观了解数据本身，分析蕴含在数据背后的信息与数量关系。也就是说， 数据可视化旨在“通过图形化的手段清晰有效地传达信息”，帮助人们“揭 示趋势、探索来源、获取新知”。目前我们总结出电子书包支持的可视化主 要有四种：支持行为数据可视化、支持认知数据可视化、支持情感数据可视 化、支持教学数据可视化。
那么电子书包的数据可视化能为我们的课堂做些什么呢？首先，在课 前，我们可以利用电子书包平台发布预习任务，包括视频、练习、互动问题 等，通过电子书包教学云平台记录学生的课前预习情况，包括使用时间、资 源访问情况、交互情况等，并可自动生成可视化的图表数据，通过这些数据 的分析，教师可以获得直观而精准的学情分析，即学生的兴趣点、疑难点、 学习风格、学习方式等，并以此来调整和确定具体的教学目标、教学重难点、 教学方法及优化教学环节的措施等，从而使我们更加精准地找到的适合学 生学习的教学方法，从而提高教学效率。另外，我们根据学生学习中的具体 问题，提供有针对性的建议和指导意见，实现个性化教学，促进学生的发展。 此外，在这个过程中，教师也可对自己的教学过程和教学成果有一个直观的 审视，以此促进教。比如，小学数学《三角形的分类》一课中，教师通过云 平台课前推送微课，让学生们利用电子书包观看微课，对三角形进行初步分 类，并完成自主学习任务单，通过电子书包的记录数据统计，教师获得了可 视化的统计反馈，对学生的学习进度和疑难点有了明确的把握，教师看到学 生们虽然能初步分类，但对三角形的分类准则理解各不相同，于是教师根据 这一反馈，将课堂的
第一个环节设置为明确三角形的分类准则，这在很大程 度上使教师精准地把握了重难点，大大提高了教学效率和教学的针对性。 另外，课堂教学中，数学、物理、科学等学科中的很多知识是通过数据分析 获得的，我们可以利用电子书包不同情况下数据的状态或变化过程，将数据 进行可视化，并为学习者提供数据分析的工具，帮助学生对数据进行统计汇 总、找出规律。如：小学科学课《我们的相貌》案例中，电子书包中将 学生们现场调查的数据以柱形图的形式展示给同学们，同学们看到直观的 柱形图很自然地就针对“人的哪种性状居多”这个问题总结出了结论。
2、电子书包支持的思维可视化，有效提高教学效能。
思维可视化(Thinking vi sua l izat ion)是指运用一系列图示技术把本 来不可视的思维(思考方法和思考路径)呈现出来，使其清晰可见的过程。被 可视化的
“思维”更有利于理解和记忆，因此可以有效提高信息加工及信息传 递的效能。我们
的教学过程就是一个信息加工和信息传递的过程，因此思维 可视化就显得尤为重要了。为什么这么说呢？举个例子，在教学过程中我们 经常会遇到这样的学生，相同类型的题目，换个数字学生可能就无法应对了, 这是因为教师和学生都更多关注答案，忽视答案的生成过程，而答案生成的 过程就是“知识加工”和“问题解决”的思考过程，“答案的累积”只是增加学 生的“感性答题经验”，而不能提高学生的“理性解题能力”，所以当题目或 题型一变，学生便无法应对，因为“感性经验”对不上号了。而在传统教学 模式中，思考过程答案生成的过程往往是不可见，作为老师，我们看不到学 生的思维方式，只能通过课堂不断的摸索，让学生跟上我们的思路。而作为 学生呢，他们也看不到老师的思维方式，只能跟着老师的步调走，但是往往 跟不上。更重要的一点是，学生思维的发展并不来自于“答案的累积”，而 来自于“生成答案的思维方法和过程”。因此，要提高教学效能，我们就必 须变
“强调答案”为“强调答案的生成过程”，变“依靠感性经验答题”为 “运用理性思考解题”，而这就要求我们必须要把“看不见的”思维的过程 和方法清晰地呈现出来，以便更好地理解、记忆和运用。这就是思维可视化 对教育教学的重要意义所在。
随着电子书包走进课堂，思维可视化已成为可能。电子书包可支持分 析、比较、分类、归纳和演绎、推理、概括与综合、逻辑七个方面的思维活 动，并提供相应的可视化工具与呈现形式，满足不同的可视化需求。首先， 电子书包可支持图示的绘制与显示，提供可触摸的显示屏，以及Prezi、 Popplet、Sharemind等绘制思维图示的工具，学生可轻松开展思维活动， 绘制思维图示，将思维进行可视化。其次，电子书包可支持思维的交互与 分享。可为其提供论坛、云平台等，学生可将思维作品上传到云端，进行交 流、分享，及课后反思。为了让学生在思考情境问题时更具有逻辑性和直 观性，也为了方便学生交流分享，通过制作可交互式的思维可视化工具—— W线图，让学生有机会呈现自主探究中的思维过程，通过电子书包截图在 全班分享交流。此外，电子书包同样支持空间的移动与扩展。电子书包的 可移动性使学生能灵活、便捷地在组内、组间进行分享，优化和拓展了思维 发展的互动空间。例如，在小学科学《我们的相貌》一课中，我们可以通过 电子书包发布课前预习的微课，并布置预习任务根据自学内容绘制思维导 图整理出有关性状的内容，并将思维导图分享、交流，教师通过学生们分享 的思维导图更加直观地了解了学生课前的自学情况，了解学生们学会了多 少，还有哪些问题需要解决，了解同学们的思维过程，从而判断他们的思维 水平，为课堂教学提供更精准地定位，也有利于教师对于不同思维水平的孩 子进行有针对性的指导从而大大提高教学效能。
3、电子书包支持的知识可视化，让教学知识看得见、摸得着。
浅谈电子书包支持的可视化与教学应用
