知识可视化以图形设计、认知科学等为基础,与视觉表征有着密切关联。“在教育技术领域,知识可视化指知识可视化视觉表征形式,与此相对应的是承载知识的图解手段。” [7]
(一)视觉表征:知识可视化的研究对象
从知识可视化的概念定义看,视觉表征是知识可视化的重要研究对象。知识可视化概念的定义主要有:①“知识可视化是研究如何应用视觉表征改进两个或两个以上人之间复杂知识创造与传递的学科。”[8]②“知识可视化领域研究的是视觉表征在提高两个或两个以上人之间的知识传播和创新中的作用。”[9]③Eppler M・J和Burkard R・A认为:“知识可视化是应用视觉表征手段,促进群体知识的传播和创新,研究视觉表征在提高群体之间知识传播和创新的作用”。[10]
从知识可视化的外在形式看,视觉表征是知识可视化构成的关键因素。如概念图是基于有意义学习理论提出的图形化知识表征;知识语义图以图形的方式揭示概念及概念之间的关系,形成层次结构;因果图是以个体建构理论为基础而提出的图形化知识表征技术。
通过概念定义与外在形式的分析,可以看出,知识可视化是通过视觉表征形式促进知识的传播与创新。无论是知识可视化设计还是应用,视觉表征都是这个过程中的关键部分。因此,知识可视化的价值实现有赖于它的视觉表征形式。
(二)知识可视化视觉表征的内涵阐释
2004年7月,Eppler M・J和Burkard R・A共同给知识可视化下了一个正式的定义,标志着知识可视化正式成为一个新的研究领域。“The field of knowledge visualization examines the use of visual representations to improve the creation and transfer of knowledge between at lease two people. Knowledge visualization thus designates all graphic means that can be used to construct and convey complex insights。”[11]
中文意思为:知识可视化领域研究的是视觉表征在改善两个或两个以上的人之间的知识创造与传递中的应用,知识可视化指所有可以用来建构和传递复杂见解的图解手段。第一句话说明知识可视化以视觉表征为研究内容,第二句话做了补充,指出知识可视化视觉表征形式是各种图解手段。
知识可视化的研究对象是视觉表征手段的应用,即采用什么样的图解手段来促进知识创造和知识传递。“并不明确指出只包括图解表征,而是包括各种能够促进知识创造与传递的各种视觉表征手段,如知识动画等。”[12]
一方面,知识可视化视觉表征是改善知识传递的手段。知识传递在个人之间、个人和群体之间、群体和群体之间等多个层面上发生,知识可视化通过视觉表征使得知识创造与传递的效率大大提高;另外,视觉表征也不是什么灵丹妙药,并不能取代其他知识创造和传递的手段,而应该和其他手段结合使用。
另一方面,知识可视化视觉表征为潜在的知识创造提供了可能。例如,小组可以通过使用启发式草图或者图形隐喻创造新的知识。与文本不同,视觉表征可以快速地、整体地进行修改,从而推动了思路快速、整体地改善。
(三)知识可视化视觉表征的类型分析
从“视觉表征”一词的英文词组“visual representation”来看,“visual”一词作为名词的意思为“a picture,map,piece of film,etc. used to make an article or a talk easier to understand or more interesting”,作为形容词的意思是“of or connected with seeing or sight”。作为形容词,从“视觉表征”为“通过眼睛感受到的”,而作为名词的解释只是具体的视觉表征形式。
Eppler M・J和Burkard R・A将知识可视化视觉表征概括为6种类型:[13]①启发式草图(Heuristic Sketches),在小组间产生新的见解;②概念图表(Conceptual Diagrams),结构化信息并展示其关系;③视觉隐喻(Visual Metaphors),映射抽象数据使其易于理解;④知识动画(Knowledge Animations),动态的、交互的可视化技术;⑤知识地图(Knowledge Maps),结构化专家知识并提供导航;⑥科学图表(Scientific Charts),可视化知识域。
Jonassen等人描述了各种各样的可视化方法,[14]认为知识可视化视觉表征主要有:概念图(Concept Map)、思维导图(Mind Map)、认知地图(Cognitive Map)、语义网络(Semantic Network)、思维地图(Thinking Map)等。
皮尔斯(Pierce J・Howard)在所著《知识作者的可视化具――批判性思考的助手》一书中总结了48种图表形式,包括概念地图、维恩图、归纳塔、组织图、时间线、流程图、棱锥图、射线图、目标图、循环图、比较矩阵等。
邱婷、钟志贤等专注于知识可视化的视觉表征形式,将其分为知识地图、示意图、图画、连续性图表、离散性图表、矩阵图、流程图、组织者和树形图九类,[15]并分别描述了每种形式的来源和特征。[16]
总体而言,对于视觉表征形式的分类没有明确的标准,不同分类之间存在交叉和重叠。这个问题的产生体现了现有研究对视觉表征的本质和特征没有明确界定,导致它的内涵和外延处在不完全确定的状态中。不过一般认为,概念图、思维导图、认知地图、语义网络和思维地图等属于常用的知识可视化视觉表征。
(四)知识可视化视觉表征设计应用的问题分析
在知识可视化的环境中,人们的视觉经验与阅读行为在发生转向:由基于印刷文本的阅读逐渐转变为基于视觉图像的解读。由此引发阅读对象、阅读方式、阅读性质以及阅读心理和功能价值等多方面的重大嬗变,人们传统认知经验与知识新形态之间的鸿沟难以一下子消解。于是,对于知识可视化视觉表征的设计应用,存在不少错误的设计观点和不恰当的应用方法。
1.视觉表征制作工具掌握的“熟能生巧”。由于大多数学习者长期以来习惯于用语言文字表达和线性的思维,刚开始使用知识可视化视觉表征工具时会觉得困难、耗时。有人提出,解决这一问题除了要掌握它的基本原则和使用技巧外,最重要的是多加练习,多与人交流,“熟能生巧”。这个观点认为知识可视化的新工具应用需要多次练习,但事实上仅仅依靠练习次数是不够的,还需要理论上认识知识可视化视觉表征的特征和价值,以便更好应用工具。
2.视觉表征设计思想的“唯工具”论。目前视觉表征设计的实践中,为图形而图形或为可视化而可视化的形式主义并不鲜见,脱离目的而纯粹考虑工具的运用,很容易滑入“买犊还珠”式的窠臼。有人提出,在具体的知识可视化过程中,必须避免唯工具论或工具先行的定势。这个观点认为视觉表征设计应该避免“唯工具”,然而并未阐释具体如何避免。
3.视觉表征应用方法的“循环尝试”论。在教学过程中,当知识用文字符号表达太抽象、模糊时,可以考虑把知识可视化。有人提出,用一种视觉表征方式表征,若不懂,再换一种表征方式,直到学生理解为止。这个观点认为视觉表征设计应用要“循环尝试”符合需要,但尝试的次数过多也浪费时间精力,影响教学质量和学习效果。因此,还需要说明尝试判断的依据和和改善的思路。
[参考文献]
[1][26][38]王朝云,刘玉龙.知识可视化的理论与应用[J].现代教育技术,2007,(6):18―20.
[2]钟志贤,陈春生.作为学习工具的概念地图[J].中国电化教育,2004,(1):23―27.
[3][5][8][12]赵国庆.知识可视化2004定义的分析与修订[J].电化教育研究,2009,(3):15―18.
[4][加]麦克卢汉,何道宽译.理解媒介―论人的延伸[M].北京:商务印书馆,2001:33.
[6][10][11][29][35]Eppler M・J・&Burkard R・A・.Knowledge Visualization:Towards a New Discipline and its Fields of Application, ICA Working Paper#2/2004[R]. University of lugano. In Schwartz,D.G(Ed.) Encyclopedia of Knowledge Management. Idea Group,2004.
[7]李雄波.知识表示在教学领域的应用研究――《教育信息处理》的知识表示[D].上海:华东师范大学,2007.
[9][22][25][27][30]赵国庆,黄荣怀等.知识可视化的理论与方法[J].开放教育研究,2005,(11):23―27.
[13][37]张会平,周宁.基于知识可视化的隐性知识转换模型研究[J].现代图书情报技术,2007,(2):60―63.
[14]Jonassen D H. What are cognitive tools? [M] //Kommers P, Jonassen D H, Mayes J T. Cognitive tools for learning.NATO ASI Series F, Computer and Systems Sciences. Berlin,Heidelberg: Springer,1991,81.
[15]邱婷,钟志贤.一种概念框架:知识外在表征在教学中的应用[J].现代远程教育研究,2005,(5):39-43.
[16]邱婷,钟志贤.论图形组织器[J].远程教育杂志,2009,(6):61-66.
[17]任悦.数字时代视觉表征的变化[J].国际新闻界,2007,(2):16―20.
[18]Gregory Brian Judelman.Knowledge Visualization:problems and principles for mapping the knowledge space.[Paper for the degree of Master]International School of New Media University of LUbeck[M],Germany, 2004.
[19]Ralph Lengler&Martin J.Eppler .Towards A Periodic Table of Visualization Methods for Management.Institute of Corporate Communication University of Lugano[M], Switzerland. ,2005.
[20][31][36][41]邱婷.知识可视化作为学习工具的应用研究[D].南昌:江西师范大学,2006.
[21]何美萍,唐剑岚等.视觉化表征及其在数学学习中的作用[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2008,(8):138―141.
[23]梁建宁.当代认知心理学[M].上海:上海教育出版社,2003:200-219.
[24]肖文.知识可视化开发中视觉表征的设计与应用[D].南京:南京师范大学,2009.
[28][32][33]周宁,陈勇跃等.知识可视化框架研究[J].情报科学,2007,(4):566―569.
[34]莫永华,吕永峰.以人类分层传播模式探讨视觉理论的整合[J].现代教育技术,2008,(11):13―15.
[39]张会平,周宁.基于可视化技术的知识转化框架研究[J].情报理论与实践,2008,(03):403―406.
[40][瑞士]索绪尔,高明凯译.普通语言学教程[M].北京:商务印书馆,1982:158.
[42]吕霞.Web学习资源的视觉传达设计研究[J].远程教育杂志,2009,(4):51-53.
Review of Researches on Visual Representation of Knowledge Visualization
ZhaoHuichen
(Education Scientific Institute, Nanjing Normal University, Nanjing Jiangsu 210097)
【Abstract】 The research on visual representation of knowledge visualization focused on the factors and their relationships. The research on the structural relationship between Visual representation symbol,more attention was paid to the general requirements for the image form, less to the visual form of visual representation; The research on the reference relationship between visual representation and knowledge content,more attention was paid to what knowledge visual representation can express, and less to how visual representation can construct knowledge; The research on the cognitive relationship between the learner and visual representation,more attention was paid to knowledge background and structure of the learners, less to how the learnercognize visual representation; The research on the expression relationship between the producers and visual representation , more attention was paid to technology tools, less to the dynamic and creative process by producers.
【Keywords】 Knowledge visualization; Visual representation; Research review
