1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 信息化时代背景下“微学习”的兴起
伴随着数码产品和无线网络工具的快速发展时代的发展，我们的学习方式也在发生着变化，移动学习、混合学习变得越来越普及。同时社会节奏的加快使我们越来越倾向于简单、有趣、针对性较强的学习方式。近年来伴随着微信、微博、微电影等等“微”现象的到来，微课作为一种新的数字化学习资源，在学科教学中刮起一股“微”风，微课以其短小精悍的特点解决了学习者对学习的微型化需求。早在教育部颁发的《教育信息化十年发展规划（2011—2020）》指出：教育信息化要以教育理念创新为先导，以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础，以学习方式和教育模式创新为核心。在“微学习”、“碎片化学习”的时代背景下，微课的建设与应用方兴未艾，为推进优质化教学资源和学习环境的建设在学科教育建设内里的运用起着关键作用。
1.1.2 视觉时代学习资源的“可视化”
从造纸技术的出现，人们承载文化的媒体发生了根本性的变化。这些承载媒体允许将许多问题、自然现象、人类社会等关系进行记载，并且挖掘出了一种非常经典的人类记载事物之间关系的方法：逐步将问题从现象进行归纳，将千万种现象连接起来，形成一种模式，从模式到概念，从概念到定义，最后逐渐将若干同类现象进行定义化描述。这种通过规范化、学术化的语言将知识以纸介媒体传播的方式，使得现代人们需要花费很大的精力去完成对书上承载的定义进行解释性教学。学生大量的精力花费在记忆上，产生了不理解型的记忆学习效果。麦克卢汉曾经说：“媒介的发展是身体的延伸，媒体的承载影响了新事物的发展和对新事物的描述。”传播技术的变革，知识的传播形式也在发生变革。从原始图画、文字到电影电视再到如今的数字技术与艺术，知识的载体越来越可视化、多媒体化、趣味化。
因此，在此时代背景下，对教学资源的传播形式也提出了新的要求。伴随着国外可汗学院模式的成功（KhanAcademy），如何结合学习者角度将教学者的教学思维、将教学内容进行可视化的传播是微课学习内容的关键所在，这将对学习者自主学习知识、对知识形成形象思维并进行思维扩展形成重要意义。现如今，Moocs、微课的盛行，从某种意义上来说，是视听类学习媒体重新在学习者学习生活中发挥重要作用的体现，近年来，无论是在基础教育、还是高等教育，都开展了微课开发与教学实践，微课作为一种可视化的知识制品，对其设计的探讨一直是教育一线工作者关注的焦点问题。
1.1.3 大学计算机基础课程教学改革的召唤
大学计算机基础是高校非计算机专业学生的必修课，其主要内容包括有：计算机基础知识、计算机系统知识、文字处理软件 Word 2010、电子表格软件 Excel 2010，演示文稿制作软件PowerPoint 2010、数据库基础和计算机维护。其主要目的是通过系统的计算机基础知识学习，掌握用计算机处理问题的能力与方法，在对非计算机专业的学生掌握 21 世纪必备的信息素养与专业发展中的计算机素养方面具有举足轻重的作用。2004 年教育部颁发了《计算机基础教育白皮书》，再次在高校掀起了计算机基础教育改革的高潮。
在高校计算机基础课程教学当中，对于学生思维能力的培养和运用工具解决实际问题的能力是教学所追求的目标。在实际教学过程中，学习者的基础水平之间的差异、课程内容与学习者之间的适应性、传统的教学授课方式对学习者作为学习主体的忽视、老师自身的计算机水平跟不上学习者的期望，这些因素都使得课程教学需要做出相应的教学改革。现阶段大学计算机基础课程教学改革也一直在强调建设数字化的学习资源和对教学模式的创新探讨，比如许多高校都针对这门课程开设了网上学习平台，以培养学生的自主学习、自主探究的能力，开始结合一些翻转课堂的教学方式探索以学习者为中心的学习手段。在这些教学改革过程中，对优质化学习资源的需求一直是影响实际教学关键的因素。微课，作为一种短小、精悍、能多元化呈现知识内容的学习资源，一方面能够满足学习者的自主学习、随时学习、针对性学习，另一方面，也能够为课堂教学带来活力，能够给一些非计算机专业背景的任课老师提供教学辅助。
1.2 国内外研究综述
1.2.1 相关概念界定
1.微课的概念界定
2010 年，广东省佛山市教育局胡铁生基于现有教育信息资源利用率低的现状，率先提出了以微视频为重心的新型教学资源——“微课”，并对中小学优质微课区域资源的开发进行实践活动。胡铁生老师认为：“微课”是按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频微主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源的有机组合。同时他认为将微课程的受众从学生扩展到老师，不仅学生可以自主选择有针对性的学习内容，教师也可以选择针对性的微课程作为教学资源并促进其专业发展。微课程是传统课堂学习的一种补充和拓展性资源，并且契合移动学习、泛在学习等理念。
上海师范大学黎家厚教授认为：“微课程”是指实践在 10 分钟以内，有明确的教学目标，内容短小，集中说明一个问题的小课程。内容包括教师讲授教学内容的微视频，学习单，学生学习活动安排。华南师范大学焦建利教授认为：“微课”是以阐述某一知识点为目标，一段短小精悍的在线视频为表现形式，以学习或教学应用为目的的在线教学视频。焦建利指出：“微课的出现，微课的设计、开发与应用，对于移动学习时代的学校教育乃至社会教育具有即为重要的战略意义和现实价值。”
百度百科上对微课的定义是：“微课（Micro Learning Resource），是指运用信息技术按照认知规律，呈现碎片化学习内容、过程及扩展素材的结构化数字资源。”综合现有的研究，对“微课”概念的理解，围绕着“微课”是“资源”还是“课程”的定位问题，许多研究者对此展开了系列讨论。通过以上定义可以看出，微课的核心是要提供一段微视频或者其他教学材料为主的教学资源。在我国教育管理信息中心先后举办的全国中小学教师“中国微课大赛”、全国高校教师网络培训中心举办的两届“全国高校微课教学比赛”中，其比赛要求主要是让参赛者提交视频类的教学作品。此外，传统的教学模式和现有的微课平台的功能局限，还未能实现真正将微课作为一门课程自主学习的模式大规模开展，目前微课在实际教学中最主要的运用形式就是通过微视频让学习者对学习重点、难点进行深入学习，因此，在当前教育情境中，微课更多的表现为一种以微视频为主要载体的学习资源。
结合以上探讨，在本研究中笔者对微课的定义是：“微课，是针对某一教学内容或教学目的而进行开发设计的、以微视频为主要形式的数字化学习资源，通常配有针对具体教学活动设计的其他学习辅助材料。”笔者对微课的定义更偏向于微课的“资源定位”，并且，在本论文中，笔者主要就微课作为一种视听类的学习资源的设计展开重点阐述，但是如果将基于微课的教学看作是一个系统，作为一种学习资源，微课仅是输入，教学的目标是要实现学习者知识、技能、态度和情感这三者某一方面的变化，因此要想让微课在教学中发挥作用，还
必须得考虑学习者的输出，在本研究中，对基于微课的教学应用也是本文探讨的一方面。
2.知识可视化的概念界定
Martin J.Eppler 和 Remo A.Burkhard 于 2004 年首次提出了知识可视化（Knowledge visualization），并将知识可视化定义为：“The field of knowledge visualization examines the use of visual representation to improve the creation and transfer of knowledge between at least two people.Knowledge visualization thus designates all graphic means that can be used to construct and convey complex insights。”即“知识可视化领域研究的是视觉表征在改善两个或两个以上人之间的知识创造和知识传递中的应用。知识可视化是指所有用来建构和传递复杂见解的图解手段。”
Dansereau 认为，知识可视化是个体通过某种自由画图的方式将知识表达出来。即知识可视化是为了帮助学生通过自主学习的方式获取知识或者理解知识，将专家的知识结构展现给学生的一种途径。
在国内，北京师范大学的赵国庆博士指出知识可视化是指应用视觉表征手段促进群体知识的传播与创新。其实质是将人们的个体知识（认知知识制品）以图解的手段表示出来，形成能够直接作用于人的感官的知识外在表现形式（物理知识制品），从而促进知识的传播与创新。其中，认知知识制品（cognitiveknowledge）是指对真实物理世界的了解和理解，通常被简化为“知识”，物理知识制品则是认知知识制品的表示法，认知知识制品和物理知识制品是知识制品的两种类型。
赵慧臣认为，知识可视化是用来建构、传达和表示复杂知识的图形图像手段，通过视觉表征的形式帮助人们重构、记忆与运用知识，促进知识的传播与创新。
由以上定义我们可以得出以下信息：（1）知识可视化在目的上，强调知识的传播效率与知识的创新；（2）知识可视化的对象是较复杂、隐性的知识，是难以直接用语言文字表述的知识；（3）知识可视化的手段是通过视觉表征，具体即各种图解手段。综上，可以对知识可视化下如下定义：知识可视化就是对知识进行图像化的视觉描述，主要是通过可视化的方式，使人们可以更好地对知识获取、存储、讨论、评价和管理，能够帮助人们创造新知识、帮助人们学习、
认知与合作
1
。同时，作为知识可视化的核心要素——视觉表征，有关学者指出：“视觉表征则
是通过图片、影像等对各种概念产生意义，具有对符号和文化进行编码、解码的功能
2
。”从上
面定义也可以看出，视觉表征是知识可视化的具体实现途径，即各种图解手段。
通过对微课与知识可视化的定义可以看出，微课的设计与制作也是一种知识可视化的过
程，借助知识可视化的理念与方法，对微课的可视化呈现具有重要的参考意义。
1.2.2 国内外对知识可视化的研究现状
1.国外对知识可视化的研究现状
国外对知识可视化的研究主要有四个方面：知识库与知识服务平台的构建、知识可视化在教学中的应用、知识可视化的心理认知机制、知识管理与决策支持。早在 2004 年，Eppler 和Burkard R 提出知识可视化定义的时候，重点是基于知识管理的角度对知识可视化进行研究。将知识可视化运用于教学内，主要是为了帮助学习者知识构建和解决问题。其中，比较有代表性的如托尼·巴赞（TonyBuzan）、大卫·海尔沃（DavidHyerle）、诺瓦克（Novak）和 Jonassen等人。
托尼·巴赞的思维导图主要用来进行思维发散，比如用于“头脑风暴”式的创意活动。大卫·海尔沃开发了思维地图，用来促进学习效率。 诺瓦克根据教育心理学家奥苏贝尔的有意义学习理论开发了知识可视化工具——概念图。Jonassen 等人描述了各种各样的可视化方法，认为知识可视化视觉表征主要有：概念图（Concept Map）、思维导图(Mind Map)、认知地图(Cognitive Map)、语义网络(Semantic Network)、思维地图(Thinking Map)等。Wang M 等人提供了一个计算机虚拟学习环境，设计了一个可视化认知工具，将思考和学习过程可视化，从而帮助学生更好地解决问题、掌握知识。杜克大学的研究人员在 2009 年开始在艺术与建筑史的课堂上应用可视化技术，极大地促进了学生的学习和理解，他们还提出了“历史与文化可视化”的建议，以促进知识可视化在教学中的推广应用
1
。
2.国内对知识可视化的研究现状
国内对知识可视化的研究主要就知识可视化的内涵、形式、方法以及应用方式进行探讨。在研究的早期阶段，不同的学者就知识化的手段提出了不同的知识可视化手段，但主要的手段为各种“图解”手段。国内学者邱婷将知识可视化的形式划分为知识地图、示意图、图画、连续性图表、离散性图表、矩阵图、流程图、组织者和树形图这 9 类。直至现阶段，国内教学中对知识可视化探讨最多的就是思维导图和概念图的应用。随着对知识可视化研究的深入，有些学者已经不满足于仅仅采用这种图形图解的方式，赵国庆指出：“知识可视化”并不只包括“图解表征”，而是包括各种能够促进知识“创造”与“传递”的各种视觉表征手段，如知识动画等。赵慧臣也指出视觉表征的基本形式，应该包括“视觉隐喻”。显然，“图像”和“影视动画”等作为现代视觉符号的更为丰富的形式，不应该被排除在视觉表征方式之外。朱永海结合符号学、心理学等理论，进行了基于知识分类的视觉表征研究。再次突破传统知识可视化的“图形学”方式处理，延伸到“图像”、“影视”、“视觉隐喻”等视觉媒体形式和手段，并且还探讨了“隐性知识”和“情感类知识”的视觉表征设计。
对于视觉表征的研究，初期的研究主要探讨的是视觉表征可以表达什么样的知识内容，侧重于视觉表征的功能。逐渐研究者开始根据知识传播的属性和视觉认知的角度，探讨视觉表征如何表达知识内容的方法。肖文根据知识的内容特征，将知识分为陈述性知识和程序性知识、感性知识与理性知识两大维度，并分别探讨不同知识表达中视觉表征的设计方法，并从认知心理学的角度分析视觉表征在教学过程中可以发挥优势的领域及运用的策略。赵慧臣依据信息科学中对知识的分类，将知识分为形态性知识、内容性知识和效用性知识，并结合符号的性质采用不同类型的符号讨论知识可视化视觉表征的内容建构方法，并提出视觉表征的设计可分为：形式设计、内容设计、效用设计三个方面。
3.研究总结
由国内外对知识可视化研究的现状来看，知识可视化的概念和方法逐渐从早期的“图形”转向更大范围的“图像”、“影视”等手段。对于知识可视化的研究似乎进入到一个瓶颈期，对比早期的理论研究，现阶段研究者开始将视角转向如何结合知识属性的特点、受者认知规律的特点进行视觉表征的设计，对于知识可视化的研究开始结合认知心理学、符号学包括视觉设计的相关理论。另外，对于图形图像化的视觉表征手段探讨得较多，即静态的知识可视化制品，而对于知识可视化的影视化方法还有待探讨。