1、KM教学法与教学创新 北京科技大学 杨炳儒教授,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,提纲,9.辅助实现 10.典型范例,7.能力培养 8.,5.,3.,2. 理论依据基本内涵 4.,1.,立论背景,教学模式,结构优化 6.方法改革,评价模型,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,一、背景时代背景,20世纪90年代后期，受全球化和信息化双方面的强力推动，人们可获取的信息量按几何级数增长，呈信息爆炸之势。 随着时间的推移，人类学习时间的有限性与知识积累的极大丰富性之间的矛盾日趋尖锐。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,一、背景教与学方式的变革势
2、在必行,美国，教学代理教学法 (animated pedagogical agents, APAs) 芬兰，替代教学法(Alternative Teaching Method) 英国，图形符号教学法 中国，反思型教学、专题式教学、问题教学法 国内外，还有 社会建构教学方法 (Social constructivist teaching methods)、 引导发现教学法 瘦型知识体系教学法,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,一、背景认知分析,解决这个矛盾的有效途径是在教学中不能机械地重复前人的认识，不能从最原始的观念出发，组合全部知识细节去构成特定学科的教学内容；而要用较短
3、的时间，恰当的方法去获得认识上的“飞跃”。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,一、背景提出KM教学方法论(2010年底),指经深层逻辑思维加工， 通过抽点连线成网扩展嵌入概型等步骤， 分别在宏观架构与微观演绎层面上， 形成 知识逻辑结构（Knowledge Logic Structure） 与 思维形式注记（Learning in Mind Form） 相融合的 教学方法论,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,一、背景KM教学方法论研究的历史沿革,首篇论文发表于1989年2月，提出“知识（逻辑）结构核心论教学观” ，在数学分析等课程中实践。 经过近20年在
4、离散数学、数理逻辑、知识工程、专家系统等课程中实践、改进和总结，2006年独立提出了KM 教学法； 2006年至2010年，主持 中国高等教育学会“十一五”教育科学研究规划重点课题“教育创新工程中KM教学方法论系统的研究”， 专家鉴定会的结论为“该课题研究成果丰富，应用效果良好，在高等教育教学改革领域取得了高水平的原创性成果，具有示范推广价值。” 2010年，主持科技部委托全国高等学校教学研究中心管理项目KM教学法的研究与实践。 以1+X+Y模式，在全国高校推广应用,开展网上研讨。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,二、理论依据系统论,根据系统论的思想，把教学工作视为一个复
5、杂系统，则要深刻揭示一般存在诸规定性的内在联系形式、即系统的结构与系统层次。 这就要求讲授者在对教学内容与结构有深刻认识的基础上，抓住知识逻辑结构这个核心，形成知识的逻辑系统，按照不断深化的层次去展开教学内容。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,二、理论依据信息论,信息概念是一个最广泛、最深刻、最富有概括性的哲学范畴。 单就教学语言而言，是一种基本的社会信息，它是由物质材料声音、词汇、词的形式以及有规律地用词造句构成系统，它与思维直接联系着，是教学过程中师生进行思想交流的手段。 讲授者应指导学生去认识具体学科的全部丰富内容，指导学生去“分析”、“综合”关于所论对象的知识内容
6、，概括其整体性，形成系统的知识。 这种教学语言的组织，显然必须以揭示知识的内在逻辑结构，提供注释与归纳的剖析方法与记忆方法为核心。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,二、理论依据控制论,按照控制论的思想，可把教学过程看作一个控制过程， 根据维纳理论，可把教学中的语言系统看作是一个通讯网路，分为三级：语音级、语义级、语言的行为方面（表现为外部可见动作、讲话或书面语言等）。 为使学生思维过程中知识信息延迟时间持久，便于顺乎逻辑思维规律的信息加工、整理，就必须使教学的语言系统与知识的逻辑结构系统统一起来，使揭示与阐明知识的内在逻辑结构成为组织教学语言与教学内容的核心。,Compa
7、ny Logo,KM教学法研究与实践课题组,二、理论依据视觉认知理论,视觉认知理论的一个基本问题是：人的视觉认知过程究竟从哪里开始？是局部首先，还是整体首先。 2005年，中国科学家提出的以整体论为核心观念的拓扑性质初期视觉理论得到国际认知学科主流学术界的理解和认可。 KM教学论正是根据人的视觉认知过程是“ 大范围首先 ”，也就是“ 整体论 ”的思想，从知识逻辑结构出发，建立整体的认知基础，然后配以思维形式注记的细节描述, 与视觉认知理论相吻合。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,二、理论依据多家学说,著名的教育心理学家罗伯特加涅、法国的布尔巴基学派及恩格斯等人的理论和学说
8、都说明了： 揭示与阐明知识的内在逻辑结构，已成为组织教学内容与概括科学内容的核心这一必然趋势。 加涅的信息加工理论把学习看作信息的加工和贮存，是近代认知心理学家最为强调的一个观点。 其学习可分为：信号学习、刺激-反应学习、连锁学习、语言联想学习、辨别学习、概念学习、规则学习等， 这些学习形式成为KM教学方法论中构建知识逻辑结构与思维形式注记的理论依据。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,三、KM教学方法论的基本内涵（机制）,KM教学方法论是将知识逻辑结构与思维形式注记相融合、 将知识逻辑结构核心论的宏观思想落到实处的教学方法论。 在知识逻辑结构核心论的宏观实施过程中融入微观
9、的针对概念、分类、推导、证明、反驳、归纳的思维形式注记，其宗旨是发挥教师的主导作用,以学生学习为主体，提升学生创新能力，是使学生掌握如何快速并牢固获取、记忆与运用知识 ，从而提高教学质量的教学方法论。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,三、KM教学方法论的基本内涵（机制）,KM教学论中，“ 知识逻辑结构”与“思维形式注记” 对应的图分称谓K图即知识逻辑结构图和M图即思维形式注记图。 思维形式注记图是在教学领域中微观演绎层面上，具有特定结构、形式与功能的图。 例如，在理工科教学中思维形式注记图包括基本形式（概念型、符号型、类化型、证明与求解型、辐射型、森林型、赋权树型、混合型
10、等），并且随着教学内容的不断丰富，会有更多的表现形式。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,三、KM教学方法论的基本内涵（机制）,KM教学方法论是囊括了教学模式、教学内容结构、教学方法、学生能力培养、教学评价、现代化教学手段等全方位、多元化的教学方法论体系。 KM教学方法论不仅体现了面向教学内容和课堂教学组织的创新性研究，而且体现了课程体系建设的创新性研究。 简单概括其基本特征：1.“双图融合”（机制）；2.“教学回路”（模式）；3.“塔式结构”（内容）；4.“厚薄粗精”（方法）。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,四、KM教学方法论的自主创新教学模式,从
11、宏观层面而论：知识逻辑结构的主要表达形式是知识逻辑结构图，具有结构清晰、融会贯通等特点，可使我们对于知识的全貌有一个宏观的认识，并且理清在知识总体上所归纳出的几条线索;这样只要牵动一点就可带动一串，便于记忆与运用。 具体而论，给出了所论知识系统的总体架构，表征了各知识子系统间（如章与章间的）的内在联系、各子系统内部（如以章为单元）的概念、分类、命题（定理）、推演、证明、问题求解等内在联系。 从微观层面而论：思维形式注记的主要表达形式是思维形式注记图，它要融入到每一节的概念、推理、证明、问题求解等环节中,表征其具体、细致、动态、发展的逻辑构成与逻辑推演特征，揭示其形成概念、证明与问题求解的思路，
12、揭示其逐步精化的过程。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,四、KM教学方法论的自主创新教学模式,从认知科学出发，讲授者在科学、严谨的教学大纲的规范下，按照理论发展的内在逻辑性，确立以讲授知识的逻辑结构、理论框架和内在联系为主和对思维活动加以诱导的指导思想；坚持“先搭架，后填充，再诱导”和“少而精”的原则。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,四、KM教学方法论的自主创新教学模式,具体描述为“搭粗框架展开填充启发诱导章节知识逻辑结构图跨章知识逻辑结构图”。(篇章节知识点注记章篇） 一般讲来，基于KM教学方法论的基本教学模式诠释如下： 给出课程（或篇）的总体粗
13、架构（展现各章的分布与联系）； 给出按章的总体粗架构（展现各节的分布与联系）； 本着少而精的原则按节展开与填充重点、难点、关键的内容；次要的枝节性的由学生自学或粗讲，充分调动学生学习的主观能动性； 通过思维形式注记图等形式进行启发诱导； 通过知识逻辑结构图（按章）的形式提升到全章的总体精架构（展现了丰富生动的知识点及其复杂的内在联系）； 对于有内在逻辑联系的不同章间的对比与联系，通过扩展性的跨章（全篇）的知识逻辑结构图（精架构）加以实现。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,五、KM教学方法论的教学内容结构优化,“塔式分层递阶”结构图,Company Logo,KM教学法研究
14、与实践课题组,五、KM教学方法论的教学内容结构优化,这种“塔式分层递阶” 优化结构的教学内容组织线路是： 需要将整个教学内容“撕碎”后进行充分“搓揉”、“聚类”与“重组”, 然后按照知识点之间层次属性建立不同层上的“知识剖面 ”，不同层之间则按知识的类化系统向下扩展，同时也标示出异层知识间的联系。 此构造过程，注重知识逻辑结构的核心作用与知识间的内在逻辑联系，并按照认知心理学的规律与信息加工理论组织教学内容，打破了传统的按章节平面铺展的演绎结构；这是站在一种新的视角上对教学内容重新审视和思考的过程，这一过程的实施要求教师对教学内容及其内在联系有较深厚的认识与经验的积累，既能从宏观上把握整体知识
15、体系，也能从微观上描述思维的逻辑过程。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,五、KM教学方法论的教学内容结构优化,这种“塔式分层递阶” 优化结构的典型表征就是知识逻辑结构图与思维形式注记图的融合结构（简称为KM图）。 其构造流程与方法是： 抽点连线成网扩展嵌入概型,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,六、KM教学方法论的教学方法改革,KM教学论的教学模式构建与教学内容结构优化的过程 ，从本质上讲是宏观上构建知识逻辑结构图，微观上用思维形式注记图演绎铺展的相互融合的过程，KM教学论的教学方法必然地与此协调一致，即形成交互式、结构化的“三段论”（薄-厚-薄）教学
16、方法。 教学过程可分为三级（体现了教学内容与教学方法的联系） “薄厚薄”的结构化教学方法 抽点连线成网称为“粗薄级” 扩展嵌入称为“厚级” 概型称为“精薄级”,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,七、 KM教学方法论的学生创新能力培养,KM教学方法论的教学模式、教学内容的优化结构与交互式、结构化的“ 三段论 ”教学方法都为学生创新能力的培养提供了先决条件和优良环境。 第一，在组织教学过程和实施 “三段论”教学方法时,在粗框架中仅填充重点、难点与关键的知识，而一些枝节与次要的知识点通过学生自学和自己讲解的形式充实，这使得学生加深对知识的理解和掌握，提高学生的学习能力和学习兴趣；
17、,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,七、 KM教学方法论的学生创新能力培养,第二， 总括的知识逻辑结构与思维形式注记可以用“图表”（KM图）的形式给出，这样使学生对于知识的全貌有一个整体、形象的认识，且成系统、成套地学习知识，便于理解、记忆与运用；有利于提高学生的学习能力、记忆能力和分析问题解决问题能力，从而为学生的创新能力提高起到非常积极的作用；,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,七、 KM教学方法论的学生创新能力培养,第三，教师在教学过程中，可有意识地启发诱导学生练习自己从模仿到较为独立地设计K图、M图、KM图，这无疑对培养学生的创新能力大有裨益；
18、第四，思维形式注记图呈现的是一个逻辑思维与发散思维合成的表达过程，学生能够借助于它提高抽象思维能力与创新能力。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,八、KM教学方法论的教学评价模型,评价模型首先评价KM教学方法论是否被正确的使用，然后评价KM方法教学论的使用效果，最后发现KM方法教学论及其支持体系的不足从而进行改进。 通过教师提供的教案、课件和听课、评课等方式，可以评估教师是否正确地使用了KM教学方法论-适用课程、内涵理解、教学模式、内容结构、教学方法、能力培养等。这一层面的评估可以发现教师是否存在粗浅地理解、简单、生硬地使用该方法论的问题，也可以发现选用了不适合使用KM教学
19、方法论的课程的问题,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,八、KM教学方法论的教学评价模型,教师自评问卷和学生自评问卷分别调查教师和学生在不使用KM教学方法论和使用KM教学方法论两种情况下的主观感受与客观考核。 教师通过作业、课堂练习或期末考试评价学生对一个知识点、知识单元或一个学期的知识掌握情况在使用KM教学方法论的实验班和未使用KM教学方法论的对照班是否存在显著差异。 学生对教师和课程的评价以各学校教学评估成绩为基本依据或进行相应改进，以比较同一位教师、同一门课程在使用KM教学论前后的差异是否显著。,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,九、KM教学方法论的
20、数字化实现,基于图库（K图、M图、KM图）的可视化教学辅助平台初步设计基于KM教学方法论的可视化教学辅助平台业务流程,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,十、典型范例知识逻辑结构图(高等数学),Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,十、典型范例知识逻辑结构图(离散数学),Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,十、典型范例知识逻辑结构图(离散数学数理逻辑),Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,十、典型范例知识逻辑结构图(离散数学集合论),Company Logo,KM教学法研
21、究与实践课题组,十、典型范例知识逻辑结构图(离散数学代数结构),Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,十、典型范例知识逻辑结构图(离散数学图论),Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,十、典型范例知识逻辑结构图(数据结构),Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,十、典型范例思维形式注记图(a.概念型),从记忆、理解的角度，以思维形式注记的方式对概念进行分析，整理出概念链，并分层扩展。“先导性概念主体概念扩展性概念” 例如：,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,十、典型范例思维形式注记图(b.符号型与c.类化型),b.符号型 针对
22、符号表达的知识用思维导图的方式理解、记忆。如极限定义： 0 | x - x0 | | f(x)-A | 或 | x - x0 | | f(x)-A | lim f (x) = AX X0 c.类化型 针对特定的因果联系、种属关系、上下位关系、类化关系等知识，用树型图作为思维导图较为适宜，如下例所示：-,-,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,十、典型范例思维形式注记图（d.证明与求解型）,针对证明题以综合分析作为思维导图加以诱导，见下： 综合： 假设 中间结论 结论 分析： 结论 中间结论 假设 两头： 假设 结论 例：,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,十、典型范例思维形式注记图（ e.辐射型）（f.森林型与g.赋权树型从略）,Company Logo,KM教学法研究与实践课题组,十、典型范例思维形式注记图（h.混合型）,Thank You !,
