姜宛彤　錢松嶺　萬超

【關(guān)鍵詞】? 微課;知識地圖;問題解決;問題導(dǎo)向;認知負荷理論;學(xué)習(xí)資源;構(gòu)建模式;構(gòu)建流程

【中圖分類號】? G434????? 【文獻標(biāo)識碼】? A????? 【文章編號】 1009-458x（2019）3-0043-08

一、引言

信息技術(shù)的發(fā)展徹底改變了信息獲取和傳播的方式，極為便利的信息獲取和傳播方式使信息呈爆炸式增長。海量的信息雖然為學(xué)習(xí)者提供了便利的學(xué)習(xí)資源，但其碎片化呈現(xiàn)卻使得信息組織和信息管理變得困難，我們稱這一時代為“碎片化時代”（姜宛彤， 等， 2016）。碎片化時代的時間、空間、知識和注意力呈碎片化形式呈現(xiàn)，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式也隨之改變。丹尼爾·金在研究個體學(xué)習(xí)和組織學(xué)習(xí)之間的轉(zhuǎn)移機制時提出，當(dāng)個人心智模式和共享心智模式之間出現(xiàn)斷裂時，就會產(chǎn)生碎片化學(xué)習(xí)（Kim， 1998）。碎片化時代的信息和知識具有零散性和碎片性的特點，所以碎片化學(xué)習(xí)中信息和知識的組織就變得尤為重要。如何將碎片化的知識以某種利于學(xué)習(xí)者知識建構(gòu)的方式進行組織就成為值得探討的問題。國外以可汗學(xué)院和MOOC為代表的微視頻教學(xué)平臺隨著碎片化時代的大浪潮而興起，我國的微課程也隨之迅速發(fā)展。因此，教學(xué)微視頻如何組織能夠有效促進學(xué)習(xí)者知識建構(gòu)也是本研究的重點。

二、問題的提出

（一）知識地圖在微課組織中的利用

目前，國內(nèi)外的微視頻教學(xué)平臺多利用知識地圖對微視頻進行組織，比較有代表性的如可汗學(xué)院。在課程組織方面可汗學(xué)院就如同一個網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源超市，擁有數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理、金融、計算機科學(xué)、天文學(xué)、法律等5，500多個視頻，但是可汗學(xué)院的部分知識地圖依然存在知識點數(shù)量龐大、知識點之間關(guān)系復(fù)雜等缺點，無疑會增加學(xué)習(xí)者的認知負荷。除了可汗學(xué)院以外，日本的Share Wis也是一個基于知識地圖的微視頻教學(xué)網(wǎng)站（姜宛彤， 等， 2016），但是Share Wis的知識地圖無連接線，而是通過右下角的加減號放大縮小知識點以控制知識呈現(xiàn)的界面，只能從知識層級關(guān)系對知識點進行處理，為學(xué)習(xí)者提供局部的知識關(guān)聯(lián)，而無法提供完整知識體系。我國的學(xué)生網(wǎng)也具有知識地圖功能，但是與可汗學(xué)院和Share Wis不同的是，學(xué)生網(wǎng)的知識地圖只用于課后問題的組織，未對微視頻進行組織，無法在學(xué)習(xí)者利用微視頻進行學(xué)習(xí)時呈現(xiàn)知識間的關(guān)聯(lián)，也無法幫助學(xué)習(xí)者進行知識建構(gòu)。除此之外，我國比較有代表性的幾大微課程網(wǎng)站如微課網(wǎng)和微課之家等均未引入知識地圖功能。

自2011年胡鐵生基于區(qū)域優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)提出“微課”一詞，微課程就作為一種新型教學(xué)嘗試進入我國教育教學(xué)領(lǐng)域，得到各部門的大力支持和推廣。微課程在發(fā)展中不斷完善，但也暴露出諸多問題。從微課程實踐及應(yīng)用調(diào)查來看，存在微課零散、缺乏有效組織的問題（王偉， 2014; 詹春青， 等， 2014; 陳婧燕， 等， 2015），針對此問題也有學(xué)者提出利用思維導(dǎo)圖（謝永朋， 等， 2015; 陳如麗， 等， 2015; 崔春陽， 等， 2016）、知識地圖等方式組織微課（任遠紅， 2016; 胥果， 2016）。但思維導(dǎo)圖更適合頭腦風(fēng)暴等發(fā)散思維的組織，而微課是既有事物，需要的是基于某種關(guān)聯(lián)的有效組織。而且思維導(dǎo)圖只有一個中心節(jié)點，但知識點之間可能存在多種關(guān)聯(lián)，所以思維導(dǎo)圖并不十分適合知識點之間關(guān)聯(lián)的呈現(xiàn)。而近年來利用知識地圖對微課進行組織的研究，大多是構(gòu)建不同學(xué)科的知識地圖，而且存在諸多問題。其中較為突出的就是注重概念性知識，多是利用知識地圖呈現(xiàn)知識之間的從屬關(guān)系，對程序性知識缺少關(guān)注。程序性知識是關(guān)于“怎么辦”的知識，是問題解決過程中不可缺少的。

（二）知識地圖在微課組織中的新探索——以問題解決為導(dǎo)向

問題解決是人類學(xué)習(xí)中最重要的獲取和建構(gòu)知識的手段，21世紀(jì)也以培養(yǎng)具有問題解決能力和創(chuàng)新能力的人才為目標(biāo)。目前，世界上很多國家頒布的綱領(lǐng)性文件都體現(xiàn)出培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力的重要性。如日本文部省頒布的“學(xué)習(xí)指導(dǎo)要領(lǐng)”中規(guī)定，中小學(xué)各學(xué)科課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容都要重視培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力（陳靜靜， 2008）;美國《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》也指出，具備良好科學(xué)素養(yǎng)的人必須具有較高的問題意識和問題解決能力（國家研究理事會，? 1999， p. 28）;韓國和我國基礎(chǔ)教育課程改革也均指出要加強對學(xué)生科學(xué)探究精神和問題解決能力的培養(yǎng)?？梢妼W(xué)校的教育教學(xué)工作也應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力為目標(biāo)。

微課程作為一種新型學(xué)習(xí)方式，近兩年在基礎(chǔ)教育中非?；馃幔岳弥R地圖對微課進行組織的研究不能僅僅停留在組織不同學(xué)科的微課這種橫向?qū)用?，有必要換一個角度縱向拓展新路徑。基于以上考慮，我們提出以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖組織微課的思路。

三、以問題解決為導(dǎo)向的微課知識地圖構(gòu)建的理論基礎(chǔ)

（一）認知負荷理論

以問題解決為導(dǎo)向的微課知識地圖組織研究以認知負荷理論為基礎(chǔ)，認知負荷理論又以資源有限理論和圖式理論為基礎(chǔ)。

1. 資源有限理論

資源有限理論認為，人類的認知資源是有限的，如果加工信息所需的認知資源超過個體的認知資源，就會對個體造成認知負荷。從資源有限理論來看，在微課程的學(xué)習(xí)中需要對微課資源進行組織，有效的微課資源組織能夠降低學(xué)習(xí)者的認知負荷。

2. 圖式理論

圖式理論認為，知識是以圖式形式存儲在長時記憶中的，個體在學(xué)習(xí)新知識時，已存儲的圖式可以根據(jù)具體情境進行處理，降低個體的認知負荷。認知負荷理論認為，教學(xué)的主要功能是在長時記憶中存儲信息，而利用圖式對所學(xué)的內(nèi)容進行構(gòu)建可以降低短時記憶的負荷，知識可以以圖式的形式儲存于長時記憶中。所以認知負荷理論強調(diào)，學(xué)習(xí)內(nèi)容不宜一次性呈現(xiàn)過多和過于復(fù)雜，否則將增加學(xué)習(xí)者的認知負荷，影響學(xué)習(xí)效果。從圖式理論來看，利用圖式對學(xué)習(xí)資源進行組織也可以降低學(xué)習(xí)者的認知負荷，所以利用知識地圖對微課資源進行組織，使微課資源以圖式的方式呈現(xiàn)，可以加深學(xué)習(xí)者的印象，減輕學(xué)習(xí)者的認知負荷，改善學(xué)習(xí)效果。

（二）格拉澤解決問題支持三階段論

格拉澤對于新手解決問題支持的研究中曾提出三階段論，這三個階段分別是外界支持期、過渡期和自我調(diào)整期。其中第一個階段就指出，若是教師或父母為學(xué)習(xí)者構(gòu)建學(xué)習(xí)支架，給予學(xué)習(xí)者來自外界的支持，將會促進新手解決問題的能力。羅伯森也指出，在一個不熟悉的領(lǐng)域中，是不容易從問題中歸納出一個原理圖示的，因此用從源問題那里模仿來的行動，將有助于解決問題（轉(zhuǎn)引自金慧， 2010， pp. 20-22）。所以學(xué)習(xí)者進入問題情境中試圖解決問題之前，最好給學(xué)習(xí)者一個可供模仿的問題解決模式，學(xué)習(xí)者通過學(xué)習(xí)進行模仿，再將所學(xué)的問題解決過程應(yīng)用于新的問題情境中完成學(xué)習(xí)遷移。

利用知識地圖對微課進行組織，不僅可以減輕學(xué)習(xí)者的認知負荷，還可以在學(xué)習(xí)者進入學(xué)習(xí)情境時給予一個及時的學(xué)習(xí)支持，即以知識地圖呈現(xiàn)問題解決步驟給學(xué)習(xí)者提供一個可供模仿的問題解決模式，促進學(xué)習(xí)遷移。

四、流程型知識地圖的選擇

（一）以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖選擇依據(jù)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，知識地圖衍生出各種不同的形態(tài)，其呈現(xiàn)方式和功能以及應(yīng)用領(lǐng)域也不盡相同。以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖至少要滿足以下要求：

1. 呈現(xiàn)知識點之間的關(guān)聯(lián)

揭示關(guān)系可以說是知識地圖最基本的功能，又可分為揭示知識之間的關(guān)系和揭示人員之間的關(guān)系。本研究將重點放在揭示知識之間的關(guān)系上。因此，以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖，首先應(yīng)能將知識之間的關(guān)聯(lián)進行可視化呈現(xiàn)，幫助學(xué)習(xí)者理解知識點之間的關(guān)聯(lián)，促進有意義學(xué)習(xí)。

2. 呈現(xiàn)問題解決流程

吳才喚（2012）曾經(jīng)指出，知識地圖是解決問題的需求者在創(chuàng)新實踐中尋找到解決特定問題的方法或答案的一種知識管理工具。知識地圖的本質(zhì)在于使得知識需求者找到解決某項特定問題的方法或答案，因此，它的建構(gòu)應(yīng)該以問題為導(dǎo)向，而不是以知識為導(dǎo)向。問題解決是一個有順序的多階段過程，因此，以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖，要能夠呈現(xiàn)問題解決的過程，為學(xué)習(xí)者提供問題解決步驟的學(xué)習(xí)支持。

3. 支持知識點定位

梁定彭認為，知識地圖是一個與知識搜索有關(guān)的概念（轉(zhuǎn)引自陳強， 等， 2006）。Mu和Wang（2009）也認為知識地圖是資源獲取、組織和檢索的工具。問題解決過程中需要應(yīng)用不同類型的知識，能夠快速地對所需知識進行定位就顯得尤為重要。因此，以問題為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖，要能夠支持知識點定位，學(xué)習(xí)者能夠根據(jù)需要搜索知識點，同時也能搜索到與其相關(guān)聯(lián)的知識點。

（二）流程型知識地圖的優(yōu)勢

Logan和Caldwell按照知識的構(gòu)成將知識地圖分為概念型知識地圖、流程型知識地圖和能力型知識地圖（如表1）（轉(zhuǎn)引自蘇新寧， 2014， pp. 156-166）。

首先，流程型知識地圖可以呈現(xiàn)事物進行順序過程中的布置和安排。問題解決也是一個有序的過程，解決問題過程中所需的資源也需要一定的布置和安排。因此，流程型知識地圖可以呈現(xiàn)問題解決的過程，以及問題解決過程中所需知識和資源的布置和安排。

其次，在流程型知識地圖中，知識地圖揭示關(guān)系的功能還可以按照問題解決的過程提供問題解決所需知識之間的關(guān)聯(lián)，為問題解決提供支持。同時，流程型知識地圖的知識點定位功能也可以對問題解決所需知識進行搜索和定位，并呈現(xiàn)其關(guān)聯(lián)知識點。

最后，Logan和Caldwell也指出，流程型知識地圖由概念型知識和流程型知識組成，而問題解決過程中所需的知識也具有一定的層次性，程序性知識要建立在概念型知識的基礎(chǔ)上，才能更好地解決問題，因此，在問題解決所需知識的提供方面也要按照一定順序，從低級知識到高級知識。綜上所述，對于問題解決來說，最適合的當(dāng)屬流程型知識地圖，下文中的知識地圖均表示流程型知識地圖。

五、以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖的要素

要素是構(gòu)成一個客觀事物最基礎(chǔ)的單位。知識地圖的組織也是由各種不同的要素構(gòu)成的。本研究認為，知識地圖的要素主要可以分為基本要素和支持要素。

（一）基本要素

知識地圖的基本要素是指在知識地圖組織中最基本的構(gòu)成，也是整個系統(tǒng)中最小的單位?；疽鼐哂衅毡樾裕撬兄R地圖都具備的要素，主要包括知識節(jié)點、知識關(guān)聯(lián)和知識鏈接。

1. 知識節(jié)點

知識節(jié)點是知識地圖組織中提煉出的知識對象，也是知識地圖的核心要素。一個知識節(jié)點可以分解成多個相關(guān)聯(lián)的子知識節(jié)點;一組相關(guān)聯(lián)的知識節(jié)點也可以代表知識點的集合;多個知識節(jié)點根據(jù)其知識關(guān)聯(lián)共同構(gòu)成一個完整的知識地圖。

2. 知識關(guān)聯(lián)

在知識地圖中知識節(jié)點所代表的知識之間的關(guān)系就是知識關(guān)聯(lián)。知識關(guān)聯(lián)將獨立的知識點根據(jù)一定的內(nèi)在關(guān)系串聯(lián)在一起，形成一個關(guān)系清晰的知識網(wǎng)絡(luò)。學(xué)習(xí)者可以通過知識關(guān)聯(lián)了解知識點之間的關(guān)系。知識關(guān)聯(lián)也可以用于表示流程和演化的過程。

3. 知識鏈接

知識鏈接可以指向鏈接對象的具體位置，在鏈接源和鏈接目標(biāo)之間建立聯(lián)系。知識地圖本身是不呈現(xiàn)知識點內(nèi)容的，只呈現(xiàn)知識點之間的關(guān)聯(lián)，通過知識鏈接可以找到以知識節(jié)點所代表的知識點的具體內(nèi)容。

（二）支持要素

知識地圖的支持要素是指在知識地圖中除了基本要素之外的“填充要素”。缺少支持要素的知識地圖只能呈現(xiàn)知識點之間的關(guān)聯(lián)，而無法用于學(xué)習(xí)。支持要素將知識點的學(xué)習(xí)內(nèi)容“填充”到知識地圖的知識節(jié)點中，支持學(xué)習(xí)者利用知識地圖進行學(xué)習(xí)。這里的支持要素主要包括微課學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)引導(dǎo)。

1. 微課學(xué)習(xí)資源

以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建的知識地圖中知識節(jié)點直接鏈接微課學(xué)習(xí)資源，學(xué)習(xí)者點擊知識節(jié)點就可以進入相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源所在的文件夾。

2. 微課學(xué)習(xí)引導(dǎo)

由于知識地圖主要是由一個個知識節(jié)點構(gòu)成的，無法直觀呈現(xiàn)相關(guān)知識描述，在學(xué)習(xí)者利用知識地圖進行微課學(xué)習(xí)時，可能會造成困擾。因此，有必要在知識地圖中建立微課學(xué)習(xí)引導(dǎo)。微課學(xué)習(xí)引導(dǎo)可以包括知識點描述和知識意義等信息。

六、以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖構(gòu)建原則

（一）以問題解決為導(dǎo)向

以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖最大的特點就是知識地圖是以問題解決過程為依據(jù)進行構(gòu)建的。因此，在構(gòu)建知識地圖之前首先要明確問題，然后根據(jù)問題解決步驟組織構(gòu)建地圖，知識地圖中的知識節(jié)點都是解決問題過程中所需掌握的知識點。

（二）結(jié)構(gòu)性與關(guān)聯(lián)性

關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論認為，學(xué)習(xí)就是在知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中進行關(guān)系和節(jié)點的重構(gòu)和建立（王佑鎂， 等， 2006）。奧蘇貝爾的有意義學(xué)習(xí)也強調(diào)，學(xué)習(xí)是符號所代表的新知識與學(xué)習(xí)者認知結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)觀念建立起非人為的實質(zhì)性聯(lián)系（謝永朋， 等， 2015）?？梢娭R之間的關(guān)聯(lián)在學(xué)習(xí)中尤為重要。因此，構(gòu)建知識地圖要注意其知識點之間的關(guān)聯(lián)和結(jié)構(gòu)。

（三）導(dǎo)航性與定位性

知識地圖作為一種知識導(dǎo)航定位工具，其導(dǎo)航功能可以為學(xué)習(xí)者提供問題解決的步驟支架。同時，定位功能也可以對問題解決所需知識進行搜索和定位。因此，知識地圖構(gòu)建要注意其導(dǎo)航性和定位性。

（四）要素性與簡潔性

美國心理學(xué)家Miller對短時記憶的研究表明，人類的短時記憶廣度為7±2組塊。認知負荷理論也強調(diào)在學(xué)習(xí)中學(xué)習(xí)內(nèi)容不宜一次性呈現(xiàn)過多和過于復(fù)雜，否則將增加學(xué)習(xí)者的認知負荷，影響學(xué)習(xí)效果。因此，在構(gòu)建知識地圖時要注意不能同時呈現(xiàn)過多的知識模塊，盡量保持知識地圖的簡潔性。

（五）醒目性與提示性

知識地圖主要是由若干知識節(jié)點構(gòu)成的。從知識地圖呈現(xiàn)頁面來看，這些知識點都是相同的，并沒有什么特殊性。學(xué)習(xí)內(nèi)容根據(jù)難易程度和重要程度可以分為重難點知識點，根據(jù)知識類型可分為事實性知識、概念性知識、程序性知識和元認知知識，這些不同的知識都應(yīng)該加以區(qū)分。因此，知識地圖的構(gòu)建應(yīng)該對不同知識點進行標(biāo)注，既能夠使知識點變得醒目，也能夠幫助學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行區(qū)分。

七、以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖構(gòu)建模式與流程

（一）以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖構(gòu)建模式

為厘清“如何以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖組織微課”的問題，本研究提出以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖構(gòu)建模式（如圖1）。學(xué)習(xí)者進入問題情境中，利用流程型知識地圖按照問題解決過程組織微課，不僅給予學(xué)習(xí)者一個可供參考的問題解決步驟，而且可以為學(xué)習(xí)者提供問題解決過程中所需的知識。在此過程中，學(xué)習(xí)者不僅掌握了問題解決過程所需的知識，同時也掌握了問題解決的步驟。

（二）以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖構(gòu)建流程

構(gòu)建知識地圖是一項程序性任務(wù)，需要按照一定的步驟來實現(xiàn)。本研究試圖構(gòu)建以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖架構(gòu)流程（如圖2），作為知識地圖構(gòu)建的參考步驟，同時也說明了構(gòu)建知識地圖應(yīng)從哪幾個方面進行。以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖組織微課的研究涉及三個關(guān)鍵詞，分別是問題解決、微課和知識地圖。因此，以問題解決為導(dǎo)向的知識地圖架構(gòu)可以分別從微課問題層、微課資源層和知識地圖應(yīng)用層三部分架構(gòu)流程進行探討。

1. 微課問題層

微課問題層是以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖的第一階段，也是后續(xù)制作微課的依據(jù)。以問題解決為導(dǎo)向不僅體現(xiàn)在知識地圖的構(gòu)建中，同時也體現(xiàn)在微課的學(xué)習(xí)內(nèi)容上，即將學(xué)習(xí)內(nèi)容以問題的形式分成若干專題以及若干相關(guān)聯(lián)的子問題，以此為依據(jù)制作微課，再根據(jù)問題解決過程利用流程型知識地圖對其加以組織。

（1）微課問題專題化

微課問題專題化是指將某學(xué)科的學(xué)習(xí)內(nèi)容劃分為幾大問題專題，每個專題著重解決一個與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的問題;專題和專題之間都具有一定的關(guān)聯(lián)，專題里包含的也是問題解決過程中需要的知識。

（2）微課問題分解化

微課問題分解化是指將專題中包含的學(xué)習(xí)內(nèi)容繼續(xù)分解成若干相關(guān)聯(lián)的子問題，先解決子問題，通過逐個攻克子問題的方法，最終解決總問題。微課問題專題化與分解化密切相關(guān)，專題化強調(diào)將零散微課按照其內(nèi)容和聯(lián)系集合成為一個專題;而分解化強調(diào)將復(fù)雜問題劃分為子問題逐步解決。專題化和分解化并不矛盾，專題化的目的是有效組織微課，分解化的目的是小步子促進問題解決，二者都是為了促進學(xué)習(xí)。

（3）問題解決模式

問題解決能力并不是與生俱來的，而是后天學(xué)習(xí)的結(jié)果。所以問題解決的學(xué)習(xí)往往以某些問題解決支架作為參考。流程型知識地圖可以呈現(xiàn)問題解決的過程，以及問題解決過程中所需知識和資源的布置和安排，為學(xué)習(xí)者提供一個問題解決步驟的學(xué)習(xí)支架。本研究的知識地圖構(gòu)建主要是在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)如何解決某一問題的外界支持期介入，給予學(xué)習(xí)者問題解決的學(xué)習(xí)支架，幫助學(xué)習(xí)者進行學(xué)習(xí)。

2. 微課資源層

微課資源層是以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建微課知識地圖的第二階段。首先要可視化呈現(xiàn)微課專題之間和知識點之間的關(guān)聯(lián);然后將微課學(xué)習(xí)所需資源進行封裝，即為知識節(jié)點添加相應(yīng)的學(xué)習(xí)資源的知識鏈接。微課問題層和資源層都是后續(xù)以問題解決為導(dǎo)向構(gòu)建知識地圖的基礎(chǔ)。