大数据可视化范型助力历史课堂教学效益提升路径

大数据可视化范型助力历史课堂教学效益提升路径2023/X/XX《普通高中历史课程标准（xx年版xx年修订）》实施建议要求“充分运用现代信息技术，提供教学手段的多样化和信息化水平”。随着信息技术的快速发展，教育数字化转型已经成为时代发展潮流之一。教育数字化以互联网、物联网为载体，搜集、挖掘、分析相关数据资源，实现大数据技术、人工智能技术与教育要素深度融合，为课堂教学开创了新的数字化应用场景，构建了新的高效教学模式及学习方式。大数据可视化是转型化应用的核心内容之一，它借助Excel、ECharts、Tableau等软件工具把抽象的数据文本资源转化成直观、形象、清晰的图形、图表等资源。基于历史学科的教学特点，在教学实践中可以借助大数据可视化范型提高课堂教学效率，促进学科核心素养的落实。一、运用数据比较可视化范型培养学生历史问题意识历史学是对历史上发生过的人类活动进行探索研究的科学，比较方法是历史学研究与教学常见方法之一，它是对同一历史现象在不同历史时期发展变化的比较，或是对“在一个或数个不同的社会环境中选择两种或数种一眼就能看出它们之间的某些类似之处的现象”的纵横比较。数字形态的史料是常见的比较内容之一，例如中国古代政治史中主要朝代的官员数量变化、历朝科举考试录取官员的数量变化、历朝军队的数量变化、历代农民起义次数等史料；中国古代经济史中历朝土地面积变化、历朝物价变化、历朝户口变动等史料。这些数字史料都是史学研究与历史教学的重要参考资料，通过数据计量比较，对数据进行定量分析，有利于发现、分析、解决历史问题，论证和解释其变化的内在根源，能准确地揭示一种或多种历史现象、历史过程的发展趋势，概括出其各发展阶段的特点与规律，有助于学生历史问题意识的培养。马克思说：“一门科学只有在成功运用数学时，才算达到完美的地步。”年鉴学派认为：“没有问题，便没有史学。”这就要求教师在历史教学中要善于运用数据史料培养学生的历史问题意识，进而提升学科核心素养。但在传统历史教学中，教师对数据史料的运用较为粗泛，也无法有效提升学生的历史问题意识。课堂教学文本中所涉及的往往是第一手的数字材料，即使进行过史料“加工”，形成的往往也只是统计表格，而学生对文本与表格中杂乱无章、色彩单调的数字缺乏感官敏感性，无法激起学习兴趣，更谈不上发现历史问题。因而，原本预设的通过分析数据让学生发现历史问题，然后探究、解释、归纳、概括、评价历史问题的教学目标也就无法达成了。有鉴于此，可以在历史课堂教学中运用大数据比较可视化技术，通过Excel软件工具对数字史料进行二次加工，将枯燥无味、抽象的数据转化为多彩、直观、形象的图片，如折线图、柱状图、饼图、面积图等，通过图片蕴含的更加开放的历史信息呈现来刺激学生的感官，激发学生的学习兴趣，进而培养学生的历史问题意识。例如，在选择性必修三第10课“近代以来的世界贸易与文化交流的开展”的教学中，讲授“全球贸易网最终形成时”常引用两则数字形态的史料，定量分析工业革命与全球贸易网最终形成彼此之间的关系，解释工业革命是全球贸易网最终形成的根源这个历史问题。但课堂氛围和实际教学效果并不理想，这并不是因为教师预设不合理，数据分析不透彻，而是学生对这种史料形式不感兴趣，导致历史问题教学环节流于形式。在此情况下，教师可以运用数据比较可视化技术，对表1、表2的数字形态史料进行可视化“加工”，形成折线图、柱状图。这样对比鲜明的图示更容易刺激学生感官，调动学生思维投入，进而唤起学生的问题探究意识。学生观察图1，可以从宏观上发现历史问题：1720-1900年世界工业生产年均增长率与世界贸易年均增长率并不是逐年增加的，为什么1860-1870年世界贸易大幅增加而工业生产年均增长率却下降呢?1870-1900年世界工业快速增长而贸易却在下降，这是什么原因呢?世界贸易与世界工业生产是什么关系呢?会发现更深层次的历史问题：1820-1900年由主导世界贸易的英国独大到欧美多国主导格局，1900年欧美大国世界贸易总和为什么下降?显然这些历史问题一定程度上会激起学生的求知欲，从微观上多角度地探究问题的原因，进而得出历史问题的正确答案：1860-1870年世界工业生产年均增长率之所以下降，是由于欧美国家资产阶级革命与改革浪潮引起政局动荡所致。1870-1900年世界贸易年均增长率之所以下降，是因为美国和欧洲的保护关税实施所致。世界贸易网的最终形成是源于二次工业革命的推动。至于190年欧美大国世界贸易总和下降，是第二次工业革命在向世界边缘地区扩展中推动一些地区近代工业化发展导致的。二、借用文本结构可视化范型提升学生历史思维的逻辑性“知识是人类认识的成果，它是在实践基础上产生又经过实践检验的对客观实际的反映。”历史知识通常由历史事实、历史体系框架、历史理论与方法等组成，每一部分内容都具有内在逻辑性，而在历史研究或历史教学中的历史知识往往蕴含在抽象文字表述的书籍文献或教材中。其中，就中学历史教材内容（通常由客观史实、历史叙事、历史认识和历史评价组成）而言，受篇幅限制，教材编写对历史知识的呈现往往是概括性、抽象性、笼统性太强，而知识分层、结构不十分清晰。教师在课堂教学中必须对教材内容进行分层、重构，然后才能在课堂上给学生分析、讲解，但仍然以抽象、大段落、分阶段、切割式的文字来呈现。如此一来，一方面对学生感官刺激不够，时间稍长学生会有思维上的“疲倦”感，另一方面教学的内容仅仅是教材浅显性知识的集合，无法揭示历史发展的趋势与规律，导致学生的历史知识逻辑性不足，教学效果差强人意。随着信息技术的发展，大数据可视化技术中的文本结构可视化技术已经与课堂教学深度融合，可以有效促进学生对历史知识深层逻辑性的把握。知识文本结构可视化教学方法是在教学过程中，教师基于文本内容或文本之间的关系把用文字符号呈现的历史知识依据主题、概念进行重构，转化为图形、图像，其目的是让学生直观地观察到文本中的核心信息和关键数据，高效理解已清晰呈现的知识节点之间的逻辑关系，并快速接收其中蕴含的全部知识。在实际教学中，教师在对历史教材知识科学处理的基础上，进一步与大数据可视化技术行融合，对教材已经分层、重构好的历史知识重新加工，就能获得事半功倍的教学效果。例如，在选择性必修三第10课“近代以来的世界贸易与文化交流的开展”的教学中，对于“全球贸易网的形成”史实的讲解，教材以时间先后为经线，以全球地理空间为纬线，概述了迄今500多年的世界贸易发展状况。编者语言概括性太强，叙述的知识结构、分层、逻辑关系不十分清晰，叙述内容涉及历史概念很多。如果教师没有对教材进行深度“加工”，仍然以传统的、抽象的文字呈现方式进行教学，不重视历史知识呈现的结构性、逻辑性、体系性、因果性，教学目标达成效率一定会很低。反之，如果教师运用大数据文本结构可视化技术对此内容重新建构，以“可视化流程图”来呈现知识结构，就能使学生对于“全球贸易网的形成”知识体系一目了然，深入把握此项历史知识的内在逻辑，提升历史思维逻辑性。三、借助空间信息可视化范型形塑学生的历史时空观念历史地图是叙述历史的一种重要方式，“它以表现史事的空间状态为内容，通过简明而又形象的形式，反映着人类历史的发展和演变”。就中学历史教学而言，历史地图运用早已成为一种重要的教学方法，借用历史地图培养学生时空观念、学科思维方法及能力，实现学科核心素养的“落地生根”成为教育共识。但传统教学中对历史知识地图运用也有不足，从数量看还不够多，从内容表述看还不能把教材文本转化为地图，从瞬时状态看是静态的，从呈现方式看大多是PPT投映，技术单一，从教学效益看还算不上是高效的，学生历史时空观念的培养明显不足。随着现代信息技术与教育的深度融合发展，可以进一步提高历史地图的教学价值。目前，历史地图经过大数据科技信息可视化技术处理，可由二维静态地图发展为三维动态地图。三维动态地图“是一种处于运动状态的三维数字历史地图，借助于计算机综合处理多种媒体信息的功能，将文字、图形、图像、声音、动画及视频技术相结合，使多种信息逻辑地连接并集成为一个有机的具有人性化操作界面的空间信息传输系统”，能缩短学生对历史知识的空间感、距离感，从知识内容看更具有真实性、动态性、直观性、宏观性、整体性、对比性等特征。在教学实践中，教师如果能运用Excel、ECharts软件工具，把传统地图或历史教材文本按照教学立意需要进行科学设计，制作成三维历史地图，再在教学过程中恰当运用呈现方式，会使历史学科特点（求真、求证、求义）得到更好的体现，学生的学习兴趣、学习方式、学习能力一定会有“质”的变化，学生的历史时空素养也会得到大幅提升。例如，教师在教学选择性必修三“古代西亚、非洲文化”一课时，在讲授“古代埃及文化”节点历史事实时，通常把文化成就采用图片与文字的形式通过PPT投映出来。对此，可以运用大数据三维动态地图技术对文字与图片内容进行深度“加工”，制作出“古代埃及文化”的三维历史动态视频地图，让学生仿佛置身于古埃及历史时空文明中，运用真实世界地理地图及物质地图分析阐释古代埃及当时的地理、政治、经济状况对文化的影响，接着介绍文化成就的表现并概述其特征，最后评析其历史地位。就古代埃及文化成就的原因而言，从地理角度看，埃及地处北非，虽然靠近西亚两河流域及地中海地区，与之保持一定的往来，但与它们相比还是一个十分封闭的地区。尼罗河是埃及人的生命之河，尼罗河水文、气候变化跟埃及的农业生产与社会文明发展是息息相关的。因此，二者影响埃及人的宗教观念和生命观念。从政治角度看，埃及相对封闭，外来入侵者少，政局相对稳定，君主专制强，所以出现了“金字塔”陵墓文化。从经济角度看，农业是埃及人的主要经济来源，发展水平较高，一方面农业生产需要天文、历法来指导，另一方面农业生产为文化发展提供物质基础。四、应用网络视频可视化范型涵育学生历史知识认知整体观网络视频可视化与教育进行融合是数字化教育转型的重要表现之一，目前已有的网络视频一部分是前人留下的视频影像资料，另一部分是当代人创作的影视资料以及自媒体创作的视频资料，它们数量相当多，价值不等，都在一定程度上反映了社会历史变迁境况，是今人开展历史研究与历史教学的重要资源。就网络视频可视化与历史教学融合而言，如何科学创制视频以提高课堂教学效益，已经成为当前新课程改革的热点问题之一。历史学科的首要特征就是“求真”，现在的网络视频文本资料鱼龙混杂，价值、可信度不一，因此在科学立意剪辑创制视频之前，第一要务就是对历史视频资料进行“考据”，最好遴选第一手史料。然后借助大数据网络视频可视化FineReport软件技术，根据立意主题进行剪辑、创作、构建、创新，选择正确的视频范型，把碎片化历史视频资料按照立意结构、线索、逻辑剪辑出来，注意视频片段之间衔接合理顺畅，时间不宜太长。将高质量的可视化网络视频运用于历史课堂教学中，一方面可以使历史教材涉及的内容呈现更真实、更全面，学习的对象更直观、更形象，使学习者带有历史穿越之感，学习兴趣更浓，课堂氛围更活跃，问题讨论得更有现实意义；另一方面，可以加深学生对历史的认识，体会历史发展的复杂性，培养学生正确的历史价值观，落实立德树人。例如，在教学选择性必修三第13课“现代战争与不同文化的碰撞和交流”时，对于“现代新加坡文化”历史事实，教材中的叙述大约120字，仅仅从字面抽象表述，形成几句概括性语言，而缺少史实证据，叙述上也不够完美，学生一般难以体会现代新加坡文化的特征。对此，一方面可以借用第8课“现代社会的移民和多元文化”中有关新加坡的历史事实加以补充；另一方面可以下载有关新加坡的视频资料并进行分类及考证，运用大数据网络视频可视化技术，制作出大约5分钟的“现代新加坡文化主题视频”，从历史、地理角度重新阐释新加坡文化来源，从文明史观的角度评价其文化的世界影响力。从课堂教学实际效果上看，采用“现代新加坡文化视频”进行教学摆脱了传统教学中教师讲不全、讲不透，而“学生吃不饱”的尴尬境况，使学生历史知识的重构性及整体性得到很好的培养，从而落实学科核心素养的培育。总之，教育数字化转型已经成为新时代教育改革的新趋势，历史教师需要