基于知识树的多媒体课件

黄万艮

摘 要：为了充分发挥多媒体的作用，提高教学质量,本文提出了基于知识树的课件。知识树课件使用树描述知识点之间的逻辑关系，使用引入原因、多视点和外部特征等对知识进行演绎和描述，它既可以作为教学课件，也可以作为学习课件解决课件制作和教学中的一些棘手的问题，如内容之间的逻辑关系表示问题和学生创造性能力培养问题。

关键词：知识点；知识树；多媒体课件

中图分类号：G431文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2009）14-0056-03

随着应用多媒体课件教学的普及，课件的质量对教学效果的影响越来越大，如何开发高质量的课件也就越来越受到教育界的关注。[3] 一般来说，课件不仅要支持教材，还要充分发挥多媒体的作用，并考虑教学本身的特点以及与传统教学手段的不同。为此，本文提出了基于知识树的课件。知识树课件使用树描述知识点之间的逻辑关系，使用引入原因、多视点和外部特征等对知识进行演绎和描述，强调知识点之间的逻辑关系、显示知识与隐含知识的对接；[6] 知识树课件既可以作为教学课件，也可以作为学习课件，还可以解决课件制作中一些棘手的问题，如内容之间的逻辑关系表示问题和学生创造性能力培养问题。

本文第一部分对与多媒体课件相关的问题进行了探讨，第二部分介绍了知识树课件，第三部分分析了知识树课件的特点，第四部分进行了总结。

一、与多媒体课件相关的问题

一方面，课件要支持教材；另一方面，课件不能照搬教材。在教材中，有一些表述，如“根据第八章的例2”，对于读者来说是不方便的;在多媒体课件中可以创建一个超链接来方便读者。用动画来演示时间序列事件，用不同的颜色、字体来描述不同的内容，灵活的界面布局使表述的问题一目了然，这些都是教材和传统板书无法做到的。

教学包含多项活动：教师写，学生看、思考；教师讲解，学生听、理解；师生讨论。写和看、讲和听在速度方面差别很大，其中写和讲，比看和听慢很多。使用传统教学方法，学生看的内容十分有限。然而，视觉冲击不仅是知识的主要来源，而且有助于记忆，丰富多彩的视觉材料还能激发学生的学习兴趣。[4] 多媒体课件淡化了速度慢的板书，增加了丰富的直观图形和动画，这不仅为学生提供丰富多彩的视觉材料成为可能，还加快了教学的速度，因此，丰富的案例、及时的总结、练习和实践以及知识之间的逻辑性就显得格外重要（有些学生可能是因为没有掌握知识之间的逻辑关系，在一门课程结束后很快就忘记了课程的内容，这严重影响了后继课程的学习）。课件内容应该与学生已经掌握的隐含知识实行对接，而不同的学生其隐含知识不同，一些学生需要更详细的资料以弄清已学的知识，而另一些学生则需要进一步的资料以探索新的知识。加上学生需要学习的知识越来越多，而一门课程的课堂教学时间又十分有限。所以，课件应该是教学课件，尽可能在有限的教学时间内传授更多的知识，并培养学生的创造性能力；课件也应该是学习课件，方便学生快速地获得所需要的资源。

二、基于知识树的课件

1.知识树

描述教学领域知识的完整的教学单元称为知识点。知识点包括元知识点和复合知识点。在结构上不可分割的知识点称为元知识点，由一组知识点聚合而成的知识点称为复合知识点。知识点关系是指知识点之间存在的各种关联，它包括组成关系：一个（父）知识点可以由若干（子）知识点聚合而成；前驱关系：若学习知识点A，必须先掌握知识点B，则B称为A的前驱；相关关系：在内容或逻辑上存在相关性的知识点互为相关的关系。 知识树是知识点及其关系的集合，即KTREE={知识点集合，知识点关系集合}。其中知识点关系集是指知识点之间的父子关系集合。[1] 知识点之间的其他关系隐含在知识树中。

知识树可以看作知识图的简化形式，它有利于建立知识体系中的关联和推理机制，利于知识的组织、管理和可视化，能够满足大多数学科知识表示的需求。[2] 在教学的过程中，需要经常对教学的内容进行取舍。需要强调的是，经过取舍后的教学内容应该仍然能够构成一棵知识树。无论是对知识的掌握，还是对知识的应用，与离散的知识集合或线性的知识链相比，知识树都有明显的优势。

2.基于知识树的课件

基于知识树的课件的主要思想是用一棵知识树来组织知识点课件。图1是一个知识点课件模板。其中，引入原因包括：对已学的知识进行分析，发现问题，探讨解决问题的方法，指出学习本知识点的必要性。知识点是上课时需要讲解的内容，通过视点和外部特征来进行讲解。视点可以简单地理解为对知识的解释以及不同解释之间的关系。知识之间的相关关系通过视点显示地表述出来。外部特征可以简单地理解为对知识的描述。例如，解决一个问题可以有多种方法，即多视点；每一种解决方法的过程可以用自然语言，或者数学语言，或者计算机语言，或者图形语言来描述，即多外部特征。

视点是用元知识点或复合知识点来描述的。为了言之有据和方便学生进一步的学习，应该给出各个视点的参考文献。不同的视点和外部特征，可以满足不同层次的学生的需求；丰富的例题，可以加深对知识的理解；及时的总结不仅是使用多媒体课件教学的需要，还可以明确知识的结构，达到融会贯通的目的。使用多媒体后，应把更多的时间用于练习和实践，达到积累经验并及时把知识转换成能力的目的。注意，把图1中的知识点放在一门课程的知识树上，就形成了这门课程的基于知识树的课件，简称为知识树课件。

3.课件在屏幕上的表示

知识树课件应该在屏幕上清晰地表示领域知识树，并以领域知识树作为导航图。如果一个知识点由很多子知识点组成，需要将这些子知识点进行分类，因为根据相关心理学原理，人同时处理的对象最好不要超过九个。

例如，如果一门课程有很多章，则可以将其分为预备知识、基本原理和应用三类。对于即将要学习的知识点，必须使用暖色显示给出，表示将在课堂上讲解；对于超出课程范围的知识点，例如非计算机专业学习计算机知识就会涉及到超出课程范围的知识点，应该使用冷色给出相关链接。视点在屏幕上显示地给出，如果视点很多，也需要分类，并使用暖色突出重点。使用超链接指向子知识点，既保持了屏幕显示的简洁，又保证了内容的完整性。

4.知识树课件的使用方法

知识树课件的使用方法实际上就是树的遍历方法，一般有两种：先根遍历，即先学习父知识点，然后再学习子知识点；后根遍历，即先学习子知识点，然后再学习父知识点。在子知识点比较多的时候，使用先根遍历比较困难。建议在整体上使用先根遍历，在局部有选择地使用后根遍历。

知识树课件的使用要特别强调学生的预习。通常，一门课程的序言是对整个课程各章的关系进行描述，而此时各章的内容还未学，如果没有预习，要学好这部分内容是相当困难的。很多的知识相互关联，很难给出严格的前趋后继关系，而且使用多媒体后教学速度加快，因此要求学生必须搞好预习。

三、知识树课件的特点

1.统一了学习型课件和教学型课件

在知识树课件中，使用暖色调链接起来的知识点是教学内容，使用冷色调链接起来的知识点是供学生自学的。

2.增强了知识表示的逻辑性

知识树课件从三个方面增强知识表示的逻辑性。知识树本身显示地给出了知识点之间关系，任何一个知识点在知识树中都有明确的位置；新知识点的引入原因部分，分析了该知识点前驱的特点与不足，显示地把前驱知识点与该知识点关联起来；总结部分总结了该知识点特点，并指出了进一步需要学习的知识点，这样又把当前知识点与其后继知识点关联起来了。

3.在教学中使用知识树课件有利于培养学生的创造性能力

在知识树课件中，由于显示给出了即将讲述的内容，能使学生的思维超前；冷色调表示的知识点之间的链接，可以满足不同知识层次的需求，可以促进学生全面、完整地掌握知识；用一棵知识树把课程的内容置入到学生的记忆中，有利于知识的掌握和应用，从而减轻了学习负担，激发了学习兴趣；由于引入了多视点，有利于培养学生观察的能力和解决问题的能力；由于课件要求有“引入原因”，这有利于培养学生发现问题和分析问题的能力。兴趣、完整地掌握知识以及各种能力是进行创造必不可少的。[5]

4.为相互依赖的知识的表示提供一种途径

有些知识是相互依赖的（例如操作系统中的内存管理和进程），在决定教学次序时就会产生困难。在知识树课件中，如果先讲述内存，对涉及的进程知识点使用暖色调创建一个超链接表示进程将要讲述，避免了学生不安和急躁。

5.知识树课件具有广泛的适应性和内容表示的一致性

显示说明每一门学科所包含的课程以及各门课程之间关系是必要的。这既可以防止课程设置的随意性，又可以使学生明确每一门课程在学科中的地位，防止关键课程被轻视。然后，每一门课程的各章节之间关系被显示说明。所以，知识树课件可以有效地、一致地把整个学科的知识组织为一棵知识树。

6.使用知识树对知识进行度量

纵向可以判断是否掌握了相关知识的细节；横向可以判断是否了解相关知识的最新进展；从纵横两个方向上可以判断是否了解相关知识的全部。

四、总结

一个学科或一门课程所包含的知识点是有关联的，这种关联隐含在知识点所包含的知识之中。知识树把这种关联显示地表示出来了，知识树课件进一步描述了这种关联。使用知识树课件教学可以使学生在记忆中种植一棵知识树；使用冷暖色调表示知识点之间的连接，可以有效地把教学课件和学习课件结合起来；基于知识点的课件模型有利于培养学生的创造性能力。我们将在教学实践中进一步完善知识树课件。

参考文献：

[1]吕皖丽，陈宁江，钟诚.教学知识树算法的研究与应用[J] .计算机工程与应用，2002，4.

[2]于海涛，高一波等. 基于知识树的领域知识组