Візуалізації знань: місце в навчальному курсі та методичні основи

Автор(и):

DOI: https://doi.org/10.32782/2307-9770.2023.11.02.04

Мова статті: UKR

Завантажити статтю

Анотація

В роботі розглянуто літературу з акцентом на навчальні застосування візуалізації. На потребу в них вказують скарги студентів на труднощі зі сприйняттям концепцій, існуючих на мікрорівні (ДНК, гени), або таких, що описують невидимі об’єкти та властивості (розподіли фізичних величин). Ефективність сприйняття користувачами результатів візуалізації є ключовим чинником успіху її методу. Якісна візуалізація сприяє інтуїтивному розумінню представленої інформації та отриманню й аналізу необхідних знань. В роботі, за можливістю, цитований матеріал із текстової форми перетворено на візуальну. Перспективним методом дослідження візуалізації вважається окулографія, оскільки сприяє розумінню витоків знань, які ми отримуємо за посередництва візуалізації. Найважче студентами сприймається візуалізація знань, в тому числі самостійна. Тому вони мають навчитись виконувати правильний вибір відповідного способу на основі класифікації типів знань. Далі вони мають переходити від розуміння наявного матеріалу (даних, інформації, знань) через постановку когнітивної задачі до пошуків та надбання нового знання. Таким чином, мета даної роботи – виявити підґрунтя та розробити приклади для створення розділу навчального курсу з вивчення особливостей візуалізації знань. В роботі наведено схему сформованого навчального курсу з вивчення методів візуалізації. Більш детально розглянуто розділ, присвячений візуалізації знань. Наводиться демонстраційний методичний приклад такої візуалізації. Відмічається, що для навчання коректній побудові карт знань студенти повинні спочатку працювати з тими знаннями, якими вони добре володіють. Тому студентам надається відомий їм текст з елементарної математики за темою «Рівність трикутників». На першому етапі на основі аналізу тексту вони будують схему знань. Далі відбувається її аналіз, та робиться висновок, що ця схема не є повною. Вона відповідає не на всі питання (немає відповіді на питання «Чому?»). Але вона слугує за постановку когнітивної задачі для пошуку відповіді, що забезпечать повноту знань. Задача формулюється питанням «Чому немає четвертої ознаки рівності?». Відповідь на це питання вимагає від студентів переформулювання методів доведення (у вигляді задачі на побудову) для отримання відповіді, яка візуалізується на другому етапі у вигляді розширеної схеми знань. У доступній літературі, нажаль, дуже мало розглядаються процеси аналізу знань (у тому числі й їхнього текстового подання) з подальшим вибором засобів та способів візуалізації та подальшим формуванням відповідної карти. Там здебільшого наводяться результати експериментів чи наукових досліджень авторів. Нам бачиться, що особливу цінність могли б представляти публікації з елементами методики, які показували б, як відбувається процес не лише візуалізації знань, а й попереднього їх аналізу, постановки проміжних когнітивних задач тощо.

Ключові слова

засоби візуалізації, когнітивна візуалізація, візуальне мислення, графічна компетентність, візуальна компетентність, рівність трикутників

Бібліографічні посилання

  1. Arnheim R. Art and Visual Perception. Berkeley: University of California Press. 2004. 518 pp.
  2. Arnheim R. New Essays on the Psychology of Art. Berkeley: University of California Press. 1986. 348 pp.
  3. Coggle. Online software for creating and sharing mindmaps and flowcharts. URL: https://coggle.it/ (дата звернення: 17.04.2023).
  4. Eppler M., Burkhard R. Visual Representations in Knowledge Management: Framework and Cases. // Journal of Knowledge Management 2007. Vol. 11. No. 4. pp. 112–122. https://doi.org/10.1108/13673270710762756. (дата звернення: 17.04.2023).
  5. Gelb M. J. How to Think like Leonardo da Vinci: Seven Steps to Genius Everyday. Delacorte Press. 2004. NY: Delta Trade Paperback. 256 pp.
  6. IHMC CmapTools software. Empowers users to construct, navigate, share and criticize knowledge models represented as concept maps. // Florida Institute for Human & Machine Cognition (IHMC). URL: https://www.ihmc.us/cmaptools/ (дата звернення: 17.04.2023).
  7. Keller T., Tergan S.-O. Visualizing Knowledge and Information: An Introduction. // Tergan S.-O., Keller T. (eds.) Knowledge and Information Visualization. Lecture Notes in Computer Science, Vol. 3426. Berlin, Heidelberg: Springer. 2005. pp. 1–23. https://doi.org/10.1007/11510154_1. (дата звернення: 17.04.2023).
  8. Klerkx J., Verbert K., Duval E. Enhancing Learning with Visualization Techniques. In: Spector J., Merrill M., Elen J., Bishop M. (eds.) Handbook of Research on Educational Communications and Technology. Springer, New York, NY. 2014. pp. 791–807. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-3185-5_64
  9. Kudryavtsev D., Gavrilova T. From Anarchy to System: A Novel Classification of Visual Knowledge Codification Techniques // Knowledge and Process Management. 2017. Vol. 24, No. 1, pp. 3–13. https://doi.org/10.1002/kpm.1509. (дата звернення: 17.04.2023).
  10. Kudryavtsev D., Gavrilova T., Leshcheva I. One Approach to the Classification of Business Knowledge Diagrams: Practical View. // Proc. of the 2013 Fed. Conf. on Computer Science and Information Systems (Sept. 8–11, 2013. Kraków, Poland). pp. 1247–1253. URL: https://annals-csis.org/Volume_1/pliks/40.pdf. (дата звернення: 17.04.2023).
  11. Lengler R., Eppler M. A Periodic Table of Visualization Methods. URL: http://www.visual-literacy.org/periodic_table/periodic_ table.html (дата звернення: 17.04.2023).
  12. Liew A. Understanding Data, Information, Knowledge and Their Inter-Relationships // Journal of Knowledge Management Practice. 2007. Vol. 8, No. 2. URL: http://www.tlainc.com/articl134.htm (дата звернення: 17.05.2023).
  13. Mnguni L. E. The Theoretical Cognitive Process of Visualization for Science Education. SpringerPlus. 2014 Vol. 3, Art. 184. https://doi.org/10.1186/2193-1801-3-184. (дата звернення: 17.04.2023).
  14. Naps T., Cooper S., Koldehofe B., Leska C. et al. Evaluating the Educational Impact of Visualization (Report of the Working Group on Evaluating the Educational Impact of Visualization). // ACM SIGCSE Bulletin. 2003. Vol. 35. No. 4. pp. 124–136. https://doi.org/10.1145/960492.960540. (дата звернення: 17.04.2023)
  15. Padilla L. M., Creem-Regehr S. H., Hegarty M., Stefanucci J. K. Decision Making with Visualizations: a Cognitive Framework Across Disciplines. Cognitive Research. 2018. Vol. 3, Art. 29. https://doi.org/10.1186/s41235-018-0120-9. (дата звернення: 17.04.2023).
  16. Polya G. How to Solve It. A New Aspect of Mathematical Method. Princeton: Princeton University Press, NJ, 1973. 276 pp.
  17. Raschke M., Blascheck T., Ertl T. Cognitive Ergonomics in Visualization. // Building Bridges: HCI, Visualization, and Non-formal Modeling. 2014. pp. 80–94. https://doi.org/10.1007/978-3-642-54894-9_7. (дата звернення: 17.04.2023)
  18. Roam D. The Back of the Napkin. Penguin Books Ltd. 2009. 308 p.
  19. Robertson G. G., Card S. K., Mackinlay J. D. The Cognitive Coprocessor Architecture for Interactive User Interfaces // UIST ’89: Proceedings of the 2nd annual ACM SIGGRAPH symposium on User interface software and technology. 1989. pp. 10–18. https://doi.org/10.1145/73660.73662 (дата звернення: 17.04.2023).
  20. Shneiderman B. Information Visualization Manifesto // VC blog. 1999. URL: http://www.visualcomplexity.com/vc/blog/?p=644. (дата звернення: 17.05.2023).
  21. Sossinsky A. B. Geometries. Student Mathematical Library, Vol. 64. Providence, RI: American Mathematical Society. 2012. 322 pp.
  22. Török Z. G., Török Á. Cognitive Data Visualization – A New Field with a Long History. // Cognitive Infocommunications, Theory and Applications. 2019. pp. 49–77. https://doi.org/10.1007/978-3-319-95996-2_3. (дата звернення: 17.04.2023)
  23. Vavra K. L., Janjic-Watrich V., Loerke K., Phillips L. M., Norris S. P., Macnab J. S. Visualization in Science Education. // ASEJ. 2011. Vol. 41, No. 1, pp. 22–30. URL: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.409.1681&rep=rep1
    &type=pdf (дата звернення: 17.04.2023).
  24. Veřmiřovský J. The Importance of Visualisation in Education. // CeON Repository. 2013. pp. 453–463. URL: https://depot.ceon.pl/handle/123456789/14480?locale-attribute=en (дата звернення: 28.04.2023).
  25. Wilke C. O. Fundamentals of Data Visualization: A Primer on Making Informative and Compelling Figures. Sebastopol, CA: O’Reilly Media Inc. 2019. 389 p. URL: https://clauswilke.com/dataviz/ (дата звернення: 17.05.2023).
  26. Zelazny G. Say It With Charts. McGraw-Hill Education. 2001. 240 p.
  27. Безуглий Д. Візуалізація як сучасна стратегія навчання // Фізико-математична освіта. 2014. Вип. 1 (2). С. 5-11. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/fmo_2014_1_3.
  28. Безуглий Д. Прийоми візуального подання навчальної інформації // Фізико-математична освіта. 2014. Вип. 2(3). С. 7–15. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/fmo_2014_2_3. (дата звернення: 17.05.2023).
  29. Білошапка Н. М. Візуалізація як провідна ідея сучасного навчального процесу в умовах інформатизації світу // Наукові записки ЦДУ ім. В. Винниченка. Серія: Педагогічні науки. 2017. Вип. 159. С. 167–173. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nz_p_2017_159_31. (дата звернення: 15.05.2023).
  30. Білошапка Н. М. Методологічні підходи до формування у майбутніх учителів математики вмінь використовувати засоби комп’ютерної візуалізації у професійній діяльності // Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, теорія, досвід, проблеми. 2018. Вип. 51. С. 443-447. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/mitimpt_2018_51_108. (дата звернення: 15.05.2023).
  31. Білошапка Н. М. Спецкурс з формування в майбутніх учителів математики вмінь візуалізувати навчальний матеріал // Сучасні інформаційні технології та інноваційні методики навчання в підготовці фахівців: методологія, теорія, досвід, проблеми. 2018. Вип. 50. С. 129-135. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/mitimpt_2018_50_26
  32. Друшляк М. Г. Словник «візуальної» освіти: графічна компетентність і візуальна компетентність. // Фізико-математична освіта. 2019. Вип. 3(21). С. 59-65. https://doi.org/10.31110/2413-1571-2019-021-3-009. (дата звернення: 17.05.2023).
  33. Кашинська О. Є. Способи візуалізації навчальної інформації під час викладання фахової дисципліни „Організація готельного господарства” // II International Scientific and Practical Conference “Science of the XXI Century: Problems and Prospects of Researches”. Warsaw, Poland: RS Global Sp. z O.O., Scientific Educational Center, January 2018. Vol.5, No. 1(8), pp. 21–24. URL: https://journals.indexcopernicus.com/%20api/file/viewByFileId/415755.pdf. (дата звернення: 17.05.2023).
  34. Кашинська О. Є. Форми візуалізації навчальної інформації в навчально-наочному посібнику для підготовки фахівців готельно-ресторанної справи. // Імідж сучасного педагога. 2018. № 2(179), С. 52–56. https://doi.org/10.33272/2522-9729-2018-2(179)-52-56 (дата звернення: 15.05.2023)
  35. Ліпчевська І. Л. Візуалізація в освіті: сучасний підхід до використання наочності // Світ дидактики: дидактика в сучасному світі: зб. матеріалів Міжнар. наук.-практ. Інтернет-конференції, Київ, 2021. С. 196–197. URL: http://lib.iitta.gov.ua/728087/1/Text.pdf. (дата звернення: 17.05.2023)
  36. Логвіненко В. Г. Використання технології інфографіки для візуалізації навчального контенту. // Фізико-математична освіта. 2018. Вип. 2(16). С. 79-85. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/fmo_2018_2_17 (дата звернення: 17.05.2023).
  37. Мельник К. М., Улянич Ю. В. Інструменти візуалізації страхової діяльності. Економiка та держава. 2021. № 8. С. 124–128. https://doi.org/10.32702/2306-6806.2021.8.124 (дата звернення: 15.05.2023)
  38. Окунькова О. О. Візуалізація даних. Від простого до складного. // Вчені записки Таврійського національного університету ім. В. І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2022. Том 33 (72). № 3. С. 61–66. https://doi.org/10.32838/
    2663-5941/2022.3/10 (дата звернення: 15.05.2023).
  39. Семеніхіна О. В. З досвіду створення стендових матеріалів // Педагогічні науки: теорія, історія, інноваційні технології. Суми : Вид-во СумДПУ імені А.С. Макаренка, 2013. №2 (28). С. 312-321. URL: http://repository.sspu.sumy.ua/handle/
    123456789/2942. (дата звернення: 15.05.2023)
  40. Семеніхіна О. В., Друшляк М. Г. Візуалізація знань як актуальний запит інформаційного суспільства до сфери освіти // Матеріали Міжнар. наук.-практ. Інтернет-конф. «Використання інноваційних технологій в процесі підготовки фахівців», Вінницький НТУ. 2016. URL: http://ir.lib.vntu.edu.ua/bitstream/handle/123456789/28252/Семеніхіна.pdf (дата звернення: 15.05.2023).
  41. Семеніхіна О. В., Друшляк М. Г. Принцип когнітивної візуалізації і його використання у навчанні математики // Фiзикo-математична освіта. 2017. Вип. 3 (13). С. 136–140. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/fmo_2017_3_26. (дата звернення: 17.05.2023).
  42. Тютюнник А. В. Технології візуалізації у світових дослідженнях. Електронне наукове фахове видання «Відкрите освітнє е-середовище сучасного університету». 2020. № 9. С. 161-168. https://doi.org/10.28925/2414-0325.2020.9.13. (дата звернення: 15.05.2023).