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摘要：知識圖譜能夠借助可視化圖形的形式，把知識之間的關系予以呈現。它可揭示出復雜知識之間動態的發展規律以及結構關系。自知識圖譜被提出之后，知識圖譜于諸多相關領域，作為技術手段、分析工具以及知識管理的方法，受到廣泛的關注以及研究。在教育領域之中，也出現了教育知識圖譜、學科知識圖譜等相關概念。經由對知識圖譜在教育領域的研究以及應用展開分析，提出知識圖譜應用到物理實驗教學里的方法和思路。
關鍵詞:教育知識圖譜；物理實驗教學；知識結構關系
在大數據時代的背景情形之下，人們對于知識的組織以及加工愈發予以重視，2003年，美國國家科學院依據知識計量、知識管理等相關技術以及相應方法的發展狀況，提出了知識圖譜這一概念，知識圖譜能夠借助知識抽取、知識融合、還包括知識推理等諸多方式，把復雜領域的知識，轉變成為一種可視化的網格形態下的樣子，進而將知識之間的結構以及發展態勢直觀地展現表達出來，呈現顯現出各個領域知識動態的發展規律情況 。正因為知識圖譜于呈現知識結構之際，以及在展現知識發展進程之時，具備直觀、清晰且可視化的獨特優勢呀，所以自打知識圖譜這一概念被提出來之后呢，就受到了廣泛的關注，并且得以被應用啦。比如說，可視化工具VO - ，它能夠借助于對導入的文獻展開引文分析、共引分析，以及耦合分析等計量分析方式 ，從而可以直觀地呈現出某一個領域的研究熱點、研究趨勢 ，這對于研究人員明晰某一領域研究方向的把握是有益處的 ；知識圖譜里的知識推理 ，它為構建客觀世界里人類實體知識與計算機語言之間的聯系 ，提供了全新的思路 ，推動著人工智能從感知智能朝著認知智能的方向邁進 ，在優化計算機自然語言處理、智能推薦、問答系統等領域 ，均展現出了極大的優勢 。教育領域中有教育知識圖譜、學科知識圖譜等概念出現，這些概念主要是針對某一學科來構建與應用知識圖譜。在教育領域，知識圖譜的研究主要聚焦于線上教育，其中涵蓋學科知識點查詢，學科知識關聯查詢，學科知識自動問答，學科知識資源推薦，個性化學習路徑推薦和查詢，以及學習興趣遷移教育平臺的使用實踐，它推動了“互聯網 + 智能 + 教育”的發展。然而，把知識圖譜運用到線下物理課堂教學方面的研究是比較少的，到作者撰寫稿件的時候，以中國知網也就是CNKI作為樣本來看初中物理知識圖譜，只有2篇相關論文對知識圖譜在物理線下課堂教學里的應用展開了研究，。其一，是薛鈺康名為《運用知識圖譜指向核心素養的物理復習課教學設計——以初中物理力學綜合復習教學為例》的內容，它闡述了搭建立體化的力學知識圖譜，能讓學生的物理知識框架得以豐滿地展現出來，將認知結構立體、關聯地呈現出來；其二，是高晉陽的《知識圖譜對中學生創新能力培養的實踐研究》，它講述了學生借助知識圖譜進行相關知識的學習，從而提高了創新能力，提升了學習成績。當前，知識圖譜于學科教育里的研究以及應用尚處在初始階段，然而，不管是在線上，還是在線下，知識圖譜都展現出學生于個性化學習、合作學習、掌握系統知識結構方面的優勢。物理學是一門憑借實驗作為根基的學科，作者會去探究怎樣于線下搭建知識圖譜，還會把搭建好的知識圖譜運用到物理實驗教學當中，以此讓學生領會物理實驗知識的動態變化規律以及結構方面的特征，進而提升學生個性化展開學習以及合作學習的能力，推動學生更出色地掌握實驗原理，強化學生的實驗動手本領，從而給物理實驗教學提供一種更為優質的教學思路 。
1知識圖譜在教育領域的研究與應用
1.1知識圖譜的概念和內涵
當前，學術界針對知識圖譜的概念存有不一樣的認知，魏瑞斌在他所著的《機構知識圖譜的建構及其應用》里，依據國內外學者的研究辦法以及思路，覺得知識圖譜能夠劃分成“知識發現說”，再者是“圖形說”，還有“方法說”，另外是“圖形說+方法說”這四種類型。“知識發現說”覺得，繪制知識圖譜要達成的目標，乃是把知識、方法、科學技術等多個方面的內容，進行有機整合，從而給我們展現出清晰的知識結構，以此方便去發現以及獲取信息；“圖形說”覺得，知識圖譜能夠把知識的結構關系，還有演進規律，以一種可視化的形式呈現出來；“方法說”覺得，知識圖譜是一種能夠展示出知識結構體系以及發展規律的研究方法；“圖形說+方法說”是前兩種觀點的結合 。無論屬于哪一種類型，總體而言，都是把知識單元借助不同類型的圖形，通過圖像、網格等方式。以可視化方式展現、呈現出知識的內容以及結構，進而揭示知識的。動態發展過程與規律，并且在知識構建的期間演變成不同學科的理論和方法。
1.2教育知識圖譜的研究與應用
1.2.1知識圖譜于線上教育里的研究，把知識圖譜自動構建系統及時更新成各類教育資源，接著對這些資源予以分析、歸納以及總結。使得國內外不少自適應學習系統出現，像指向高等教育的教育平臺。指向高等教育、職業教育的教育平臺等，都借助了知識圖譜聯系與發展知識的特性。通過知識圖譜構建的教育平臺初中物理知識圖譜，在助力學生篩選適合自身學習的內容、資源和以及上有很強的適用性。使用知識圖譜自動構建系統在線教育平臺兩學期之后，在美國亞利桑那州立大學的2000名學生，其畢業率從64%提升到了75%，并且數學成績也有了大幅提高。在兩篇有關物理知識圖譜的文獻里，存在著針對知識圖譜在線下教育的研究，其中高晉陽以高一物理《相互運動》以及《牛頓運動定律》這兩章知識內容作為樣本，借助Protégé這個工具建構起了物理學科知識圖譜。圖1將知識圖譜學習界面予以展示，當學生借助把那界面去學習某一知識點之際，會有跟此知識點相關的內容出現，這會推動學生關聯相關知識，讓頭腦里的知識體系變得豐富起來。實踐研究顯示，把構建好的物理知識圖譜運用到教學里，在一定程度上能夠讓學生的學習成績以及創新能力得到提升，給知識圖譜應用于物理實驗教學給予了借鑒 。薛鈺康拿初中力學的復習課當作例子，借由啟發學生進行思考，以及師生之間、生生之間互動的辦法，搭建起了力學的知識圖譜，也就是圖2，呈現出系統知識之間的關聯以及相互關聯的關系。他持有這樣的看法，經由老師和學生之間的交流互動以及反思，來形成學生自身立體的、有關聯的、系統的認知結構，在這個進程當中涵蓋了文化、自主、合作的要素，對學生學科核心素養的提升是有促進作用的。知識圖譜是一種思維可視化的關鍵表征方式，是提升學生高階思維能力，達成深度學習的有效路徑。一個物理實驗，在其過程里涉及諸多因素，要是學生對實驗原理的整體知識結構未曾有深入了解，那就很難把這些因素分析得透徹。要是能把物理實驗過程中知識點間的關系用知識圖譜的方式展現出來，便能夠極大增進學生對實驗原理的理解，促使學生思考各個知識點間的聯系，提升學生實驗動手能力。所以，建構物理實驗知識圖譜對學生理解實驗、提升實驗操作能力有著重要意義。
2知識圖譜在物理實驗教學中的應用
先以關于探究加速度與力、質量的關系的這樣一個實驗作為例子，來探討知識圖譜在物理實驗教學當中的應用情況。這個實驗是新課標對此所嚴格硬性要求必須要完成的實驗，同時它也是能夠有效提高學習的學生的實驗動手方面能力的具有典型代表性的探究實驗。結合知識圖譜擁有的聯系以及發展知識的突出特點，借助打造構建物理實驗知識圖譜辦法，以直觀的網格結構形式把力、加速度以及質量等一系列相關知識的聯系和發展情況生動全面呈現出來，以此方便利于學生理解以及掌握相關知識內容，可以設計構思出合理的實驗操作方案，進而由此為提高學生的實驗操作能力奠定下良好基礎。
2.1實驗前，聯系舊知，探索新知
在“探究加速度與力、質量的關系”這個實驗里，從“物體的運動狀況以及形態”著手構建一部分知識圖譜，就如同圖3所展示的那樣。把已學的各類知識聯系起來，引領學生去思索全新的知識內容。借助圖3能夠發現，知識圖譜能夠以一種直觀的方式把速度、加速度以及運動之間的關系展現出來。比如說，速度是用于描述物體運動狀態的物理量，然而加速度是用于描述物體速度變化快慢程度的物理量，所以加速度能夠用來描述物體運動狀態發生變化的快慢情況。根據上一節所學的“牛頓第一定律”內容可知，力是致使物體運動狀態發生改變的原因，并且物體運動狀態改變的難易狀況關聯著物體的質量，由此導出物體運動的加速度、所受的合外力以及物體質量之間必定存在著 關系。教師借助知識圖譜以直觀的形式給學生講解，促使學生思索并探究知識點之間的聯系。另外，以圖 3 所展示的知識圖譜為核心，從 v、a 部分能夠拓展運動學知識；從 F、m 部分可拓展力學知識；經由加速度 a 把力與運動的知識結合到一起。借助知識圖譜，把碎片化知識予以組織，呈現知識點間動態發展規律，于學生頭腦里形成系統的實驗前期知識結構，實驗之后，將實驗所得結果與規律，以文字、圖表等樣式補充至知識圖譜中，使學生于自主構建知識圖譜進程里，領會知識的系統結構與發展關系。
2.2實驗中，基于知識圖譜，把握實驗環節
陳悅等人覺得知識圖譜所描繪的對象涵蓋了研究問題，以及解決問題的過程與方法。在實驗教學的每個環節里，學生進行自主探究物業經理人，還開展合作交流，借此激發學生的學習興趣，充分彰顯學生學習的主體地位。在實驗知識圖譜的指引下，教師的角色轉變成教學的“引導者”、“輔助者”，學生于各學習環節中自主構建知識體系，成為實驗教學的“主體”。學生在完善知識圖譜相應內容之際，結合圖3思考a、F、m的相互關系，進而確認實驗目標 。圖4是實驗教學的流程圖，此圖以實驗目標作為導向，它揭示了實驗所含各環節之間的聯系，它呈現出教學的完整整體框架，它對實驗的教以及學均具備宏觀指導作用。
2.3實驗后，構建系統知識，促進深度學習
學生繪制知識圖譜之時，是一個針對所學知識付諸深入思考的進程，教師能夠憑借由學生所繪制的知識圖譜來知悉學生對知識的掌握狀況，因而能夠針對學生開展個性化的指導。于繪制實驗知識圖譜的進程當中，學生各自發表見解，一同探討出最佳方案，進而加深了學生對所學知識的認知，切實推動了學生的合作學習形式。
3總結
物理實驗教學進程里，知識圖譜能充任實驗原理跟實驗操作的橋梁，也能夠當作學生籌備實驗、開展實驗、總結實驗的工具。借助知識圖譜實施物理實驗教學，教師要先給學生滲透知識圖譜的思想方法，引領學生構建起物理實驗的知識圖譜。實驗進程中，學生憑借知識圖譜將實驗原理和實驗操作關聯起來，且在實驗報告里繪制出實驗的知識圖譜。學生借助知識圖譜，能夠發現實驗中的問題，還能加深對整個實驗的理解，與此同時，教師也能夠清晰知曉學生的思路以及對知識的掌握狀況，進而在教學里予以改進。所以，建構物理實驗知識圖譜，對學生理解整個實驗以及對實驗的拓展而言，都具備重要意義，能夠提升學生的核心素養。
作者分別是王華鈺，林卓婷，周庭艷，支啟軍，吳波，其中王華鈺、林卓婷、周庭艷、支啟軍屬于貴州師范大學物理與電子科學學院，而吳波來自遵義師范學院物理與電子科學學院。