以“语义图示”实现可视化知识表征与建模的理论与实践研究

1．项目名称：以“语义图示”实现可视化知识表征与建模的理论与实践研究
2．团队成员：
顾小清、李利、王为杰、王天蓉、唐军、张晓文、傅伟、许哲、蔡慧英、胡艺龄、罗九同、张茹、王华文、陈婧雅、高金丽
3．研究内容：
随着数字化阅读对教育领域的影响和渗透，教育领域涌现了“电子课本”的研发和相应的应用实践。作为一类特殊的电子书，教学用的“电子课本”绝非是简单的无纸化阅读，针对当前教育领域对电子课本应用所呈现的迅速增长的需求，如何为其提供满足教育应用需求的电子课本，成为一个迫切需要解决的问题。因此，本课题主要关注数字阅读时代所涌现的新问题，即如何突破浅层的“读图”，通过“语义图示”进行知识层面的可视化信息加工和知识建构。其中，研究内容包括：（1）建立语义图示规则库。通过对可视化知识表征与建模过程的语义要素分析，对要素、要素间的关系、操作、规则进行分析，建立相应的知识可视化“要素-过程”模型，建立语义图示规则库。（2）以语义图示进行电子课本的知识可视化表征。结合前期电子课本研发的基础，进行电子课本知识的结构化分析，通过语义图示规则库进行“知识-规则”的匹配，以此指导课程内容的可视化设计，形成电子课本内容可视化表征的设计。（3）开发用于可视化知识建模的语义图示工具。研发语义图示工具，将其作为电子课本的配套工具，学习者使用该工具进行个人知识的可视化表征和建模，从而促进反思学习和知识共享。（4）基于语义图示的电子课本实验研究。对所研发的以“语义图示”进行知识可视化表征的电子课本及配套的用于可视化知识建模的语义图示工具开展实验研究。对语义图示的教学效能进行实证研究，并抽象出典型教学情境下知识组织的语义模板和应用案例

4．研究特色：
本研究课题结合数字阅读与数字学习发展趋势，以电子课本为支撑，研究特色主要包括：（1）以数字阅读领域浅阅读及碎片化倾向为关注点，将“语义图示”应用于电子课本知识表征和建模，为电子课本研究提供了新的视角。（2）结合教育需求，建立不同知识类型的可视化表征模型，并为其提供语义规则库，既为本研究提供强大的理论支撑和应用指导，也为e-learning领域的知识可视化研究提供理论基础。（3）通过语义图示工具，既能帮助教师根据语义模板进行知识可视化表征的预处理，也能帮组学生建构个人的知识结构。
5．目前进展：
本课题已经获得了全国教育科学“十二五”规划2012年度“国家一般”课题立项。该项目目前的进展有：
（1）团队成员正在对“语义图示”的国内外文献进行系统的分析与研究；并组织团队对国内外“知识可视化”相关项目进行了系统调研。
（2）从理论角度完成了电子课本中的信息模型和规范工作，为基于电子课本的知识可视化表征设计奠定了基础。具体地，完成了国家标准草案《电子课本信息模型规范》和发表了论文《连接阅读与学习：电子课本的信息模型设计》。
（3）依托了英国埃克塞特大学的“Learning to learn together: A visual language for social orchestration of educational activities”项目中设计完成的metafora平台，在小学科学课中进行了对学生学习过程进行可视化协作讨论的初步研究，为后续开发语义图示工具奠定了基础。