知識(shí)可視化的表征過(guò)程解讀

劉婷 袁曉斌

（安徽師范大學(xué) 教育科學(xué)學(xué)院，安徽 蕪湖 241000）

21世紀(jì)是一個(gè)知識(shí)爆炸的社會(huì)，更新信息的速度急劇上升，獲取有效的信息資源成為當(dāng)前的首要任務(wù)，因此，這就對(duì)人們?nèi)绾握莆罩R(shí)提出重要的挑戰(zhàn)。根據(jù)研究實(shí)驗(yàn)表明，人類大腦處理圖像信息要比處理文本信息更快，所以通過(guò)圖形技術(shù)手段能在海量的信息中更快的獲取重要信息，知識(shí)可視化恰好是這種表征信息的技術(shù)手段，而學(xué)習(xí)者應(yīng)掌握知識(shí)可視化的表征手法以適應(yīng)當(dāng)下的社會(huì)。但是，怎么掌握知識(shí)可視化的表征手法又是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。本文首先從知識(shí)可視化的本質(zhì)角度探究，對(duì)整體有系統(tǒng)的認(rèn)知，再分解視覺表征的過(guò)程，一步一步地剖析視覺表征的重要意義，從中得到啟發(fā)思考，從視覺素養(yǎng)、知識(shí)邏輯化、思維可視化等角度分析知識(shí)可視化，讓學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)可視化有更清晰的認(rèn)知，更好地掌握知識(shí)可視化的表征方法，以適應(yīng)未來(lái)的學(xué)習(xí)型社會(huì)。

一、知識(shí)可視化的本質(zhì)追問(wèn)

1.知識(shí)可視化的內(nèi)涵解讀

“知識(shí)”一詞由來(lái)久遠(yuǎn)，但至今也沒(méi)有一個(gè)明確而統(tǒng)一的界定，《辭海》中的解釋是人在社會(huì)實(shí)踐中逐漸積累的經(jīng)驗(yàn)。在《漢語(yǔ)大詞典》中，指有學(xué)問(wèn)或人們?cè)谏鐣?huì)實(shí)踐中所獲得的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的總和。通過(guò)《辭海》和《漢語(yǔ)大詞典》的解釋可知，知識(shí)是人們自己在生活過(guò)程中所獲取的長(zhǎng)久記憶經(jīng)驗(yàn)，并可長(zhǎng)期使用和解決具體的問(wèn)題。而“可視化”的中文是指視覺上的圖示化，英文詞源源于“visual”，英文單詞為“visualization"，解釋為“類似于視覺感知的心理圖像”，其實(shí)質(zhì)是人們將記憶信息通過(guò)技術(shù)工具轉(zhuǎn)化成圖片、圖像、圖表的過(guò)程?？梢暬敲枋龊徒涣餍畔⒌妮d體，起到給學(xué)習(xí)者減少認(rèn)知負(fù)荷的作用，目的是促進(jìn)深層次的理解。從“知識(shí)”和“可視化”的詞源分析看，知識(shí)可視化是把自身的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)以傳遞、建構(gòu)、解釋、創(chuàng)新為目的圖示化方式而展現(xiàn)出來(lái)。知識(shí)可視化的視覺表征是把知識(shí)點(diǎn)以圖形、圖像、圖標(biāo)、箭頭等信息載體經(jīng)過(guò)組合和處理，建構(gòu)成邏輯性緊密的視覺表征圖示。簡(jiǎn)而言之，視覺表征是傳遞知識(shí)的一種快捷方式。

2.知識(shí)可視化的特性呈現(xiàn)

知識(shí)可視化是在科學(xué)計(jì)算可視化、數(shù)據(jù)可視化和信息可視化基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來(lái)的新興研究領(lǐng)域，它運(yùn)用視覺表征手段，以促進(jìn)群體知識(shí)的創(chuàng)造和傳遞[1]。“知識(shí)可視化”中的“可視化”其實(shí)質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)的圖形圖像處理技術(shù)，把各種信息轉(zhuǎn)換成合適的圖形圖像[2]，以便于進(jìn)行知識(shí)的傳遞、建構(gòu)和解釋。另外，多種研究證明，利用圖表類的視覺表征方式更具有傳遞信息的優(yōu)勢(shì)，如整體性、相關(guān)性、把握性、記憶性等都得到了視覺上的聯(lián)系，而知識(shí)可視化的表征方式正是運(yùn)用圖示化的原理，將需要傳達(dá)的信息按照邏輯性表征出來(lái)。Eppler認(rèn)為它能支持學(xué)習(xí)的過(guò)程、啟發(fā)人們接受知識(shí)、增強(qiáng)記憶力、呈現(xiàn)新的觀點(diǎn)等等[3]。知識(shí)可視化的目的不僅僅是傳遞基本知識(shí)，還希望傳輸見解、經(jīng)驗(yàn)、態(tài)度、期望、創(chuàng)新、觀點(diǎn)和預(yù)測(cè)等，并幫助他人正確的重構(gòu)所需傳達(dá)的知識(shí)。在教育領(lǐng)域，知識(shí)可視化的表征過(guò)程豐富，表征手法又獨(dú)具特色，人們將越來(lái)越重視知識(shí)可視化的應(yīng)用和發(fā)展。

二、知識(shí)可視化的表征階段解讀

知識(shí)可視化是研究如何應(yīng)用視覺表征改進(jìn)兩個(gè)或兩個(gè)以上人之間的復(fù)雜知識(shí)創(chuàng)造與傳遞[4]。從以上定義看，知識(shí)可視化是以圖解的手段承載所需傳遞的知識(shí)，然后直接作用于人的感官，而視覺表征就是其知識(shí)可視化的研究對(duì)象，也就是說(shuō)知識(shí)可視化的表征與人之間的互動(dòng)是密不可分的。首先，表征的基礎(chǔ)需要學(xué)習(xí)者準(zhǔn)確的視覺判斷，其次，需要學(xué)習(xí)者對(duì)所獲取的信息進(jìn)行存儲(chǔ)記憶，而表征的第三個(gè)階段就是對(duì)大腦中所儲(chǔ)存的知識(shí)進(jìn)行加工處理，以便于減輕人的認(rèn)知負(fù)荷，從而促進(jìn)新知的獲取與傳遞。從視覺判斷、信息存儲(chǔ)、信息處理這三個(gè)過(guò)程對(duì)視覺表征進(jìn)行意義解讀，以便于更深層次的理解表征過(guò)程。

1.表征基礎(chǔ)：視覺判斷

視覺感官是人的最基本的一種行為特征，視覺的觀看可以傳遞大量的信息，視是觀看，是一種直接作用于感官的現(xiàn)象，而覺是一種知覺和意識(shí)的共同體現(xiàn)，我們每天的視覺感受都是豐富多彩的，既有感官反應(yīng)又有知覺和意識(shí)。因此我們需要對(duì)視覺感受進(jìn)行“視覺判斷”處理，提出一種積極的行為選擇。視覺的第一步是通過(guò)視覺器官對(duì)事物做出反應(yīng)處理接收，再在此基礎(chǔ)上對(duì)所獲取的知識(shí)信息進(jìn)行判斷，并為下一步的信息存儲(chǔ)奠定基礎(chǔ)。視覺判斷不僅僅是一種理性的選擇，而更是對(duì)自身認(rèn)知的一種選擇，視覺判斷實(shí)際上就是一種求知能力的判斷。知識(shí)可視化正是運(yùn)用了這種“視覺判斷”，將大量的信息進(jìn)行分類處理然后直接存儲(chǔ)在大腦中。要想對(duì)知識(shí)可視化進(jìn)行精確的表征，首先要把握好視覺判斷的作用和特點(diǎn)，才能更好地進(jìn)行知識(shí)可視化的表征。

2.表征核心：信息存儲(chǔ)

在知識(shí)可視化視覺表征的過(guò)程中，經(jīng)過(guò)視覺判斷后，最核心的部分就屬于信息存儲(chǔ)，而人的記憶就是信息存儲(chǔ)的關(guān)鍵，要想知識(shí)可視化的表征信息最后能被學(xué)習(xí)者深刻的記住，那么就要對(duì)重點(diǎn)信息進(jìn)行記憶儲(chǔ)存，在視覺感受上按照學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗(yàn)做出判斷和處理。視覺上觀看的記憶實(shí)際是由短時(shí)記憶系統(tǒng)和長(zhǎng)時(shí)記憶系統(tǒng)構(gòu)成，其中主要存儲(chǔ)著個(gè)體的表象代碼和視覺代碼，是個(gè)體認(rèn)識(shí)從感覺到思維的橋梁，是感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的結(jié)合部分[5]。也就是說(shuō)在視覺感官刺激后，通過(guò)記憶層中的一些代碼，幫助學(xué)習(xí)者建立信息儲(chǔ)存的結(jié)構(gòu)，從而理清獲取信息的邏輯思維。實(shí)際上，在信息存儲(chǔ)的過(guò)程中，能夠喚醒學(xué)習(xí)者記憶中的知識(shí)，在大腦中建立新知與舊知的連接，進(jìn)一步完善和修改記憶中的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)方式，從而更深一步的在大腦中進(jìn)行信息存儲(chǔ)，構(gòu)建大腦中的知識(shí)庫(kù)體系。

3.表征關(guān)鍵：信息處理

表征的關(guān)鍵在如何將別人清晰的認(rèn)知，經(jīng)過(guò)視覺判斷和信息存儲(chǔ)，知識(shí)可視化的表征，為將所需傳遞的知識(shí)進(jìn)行表征。人的大腦首先要搜索所需要表征的知識(shí)內(nèi)容，對(duì)信息進(jìn)行比較、歸類、綜合和運(yùn)用，在大腦中形成感官的視覺圖像，將有關(guān)的表征信息進(jìn)行系統(tǒng)化和具體化的再現(xiàn)處理，經(jīng)過(guò)多層次的信息整理和處理后，就能準(zhǔn)確地把握所需知識(shí)的表征過(guò)程，對(duì)知識(shí)進(jìn)行意義建構(gòu)，再在人腦中進(jìn)行可視化處理，建構(gòu)成可視化的知識(shí)框架和網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系圖，將各種思維結(jié)構(gòu)以形象的圖示方式呈現(xiàn)出來(lái)。在大腦處理信息的過(guò)程中，會(huì)調(diào)動(dòng)人的全部認(rèn)知心理過(guò)程，運(yùn)用感覺、聯(lián)想、情感、理解、記憶等多種方法，[6]將信息快速的轉(zhuǎn)化成邏輯化的編碼，這樣的信息處理過(guò)程將傳遞知識(shí)的特征和內(nèi)涵表現(xiàn)的淋漓盡致。經(jīng)過(guò)視覺的判斷和信息的存儲(chǔ)，信息的處理成為最關(guān)鍵的部分，通過(guò)這三個(gè)層次使學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)可視化視覺表征的過(guò)程有了更深的解讀，也為知識(shí)可視化的表達(dá)過(guò)程所需能力提供分解思路。

三、視覺表征過(guò)程中學(xué)習(xí)者所需能力

知識(shí)是可視化的對(duì)象，可視化是知識(shí)的表征手段?？梢?，知識(shí)可視化是由對(duì)象和表征手段構(gòu)成，既需要了解表征的對(duì)象，又要掌握表征的途徑。在早期發(fā)展的可視化過(guò)程中，知識(shí)可視化是為傳送知識(shí)內(nèi)在的價(jià)值和經(jīng)驗(yàn)[7]。在這些傳遞的內(nèi)含關(guān)系中，要想表征出精準(zhǔn)的可視化過(guò)程，而且體現(xiàn)出有價(jià)值的領(lǐng)悟，學(xué)習(xí)者需要掌握視覺素養(yǎng)、知識(shí)邏輯化、思維可視化等基礎(chǔ)能力。而這幾種能力實(shí)質(zhì)上是對(duì)視覺表征過(guò)程的分解，每個(gè)知識(shí)可視化的視覺表征過(guò)程都需要扎實(shí)的基礎(chǔ)能力，更有利于人們掌握知識(shí)可視化的表征手法。

1.基本條件：視覺素養(yǎng)

西方哲學(xué)史上對(duì)“視覺”這個(gè)詞匯極其重視，很多人認(rèn)為，視覺是上帝賦予人們的一種技能，使我們的精神世界更加純潔且富有內(nèi)涵。20世紀(jì)60年代約翰.蒂貝茲提出“視覺素養(yǎng)”一詞，視覺素養(yǎng)是指人們利用視覺觀看，并結(jié)合其它感官而產(chǎn)生的一種能力素質(zhì)[8]。在最近的研究中，視覺素養(yǎng)是一個(gè)熱點(diǎn)詞匯，大部分人認(rèn)為視覺素養(yǎng)就是指?jìng)€(gè)體通過(guò)視覺處理后的一種創(chuàng)新能力，它涉及到多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，在各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中占據(jù)著極其重要的地位，是每位學(xué)習(xí)者必須具備的基本素養(yǎng)之一。人們利用視覺素養(yǎng)觀察和辨別生活中某些事物的特征和形象，如色彩、符號(hào)、天氣、表情等等。視覺素養(yǎng)實(shí)質(zhì)就是一種視覺能力，而視覺能力的創(chuàng)造性運(yùn)用恰恰促進(jìn)了人與人之間的交流，同時(shí)提升了人們的鑒別能力，這是本體提升的相互促進(jìn)過(guò)程。從上分析可知，視覺素養(yǎng)里所包含的特點(diǎn)、作用都與知識(shí)可視化的特征不謀而合，視覺素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)的是對(duì)“知識(shí)”的判斷處理，是知識(shí)可視化表征過(guò)程中的基本步驟，對(duì)知識(shí)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)呐袛嗵幚砗?，才有機(jī)會(huì)將相互聯(lián)系的圖像表征出來(lái)，最終呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者良好的視覺效果?？梢姡曈X素養(yǎng)既包含學(xué)習(xí)者的解讀過(guò)程，又包含判斷知識(shí)的過(guò)程，這是對(duì)知識(shí)判斷的一個(gè)基本素養(yǎng)過(guò)程。

2.信息整合：知識(shí)邏輯化

在生活中，寫作、說(shuō)話、學(xué)習(xí)都需有邏輯性，邏輯性就是一種系統(tǒng)的演繹、整理、總結(jié)的過(guò)程。所以說(shuō)邏輯性是學(xué)習(xí)者必不可缺的一種能力。知識(shí)是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)網(wǎng)，每個(gè)知識(shí)中的各個(gè)要點(diǎn)都是相互聯(lián)系、相互制約的，而知識(shí)與知識(shí)點(diǎn)之間又存在著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系，只有把每個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系梳理清楚才能便于人們系統(tǒng)的整合知識(shí)以用于后期提取。如果每位學(xué)習(xí)者都只是將知識(shí)點(diǎn)碎片化、零散地存于大腦中，而在真正需要相關(guān)知識(shí)點(diǎn)時(shí)就難以提取系統(tǒng)知識(shí)，無(wú)法起到知識(shí)的關(guān)鍵性作用。所以要想達(dá)到知識(shí)可視化的效果，就需要將這些基礎(chǔ)的“知識(shí)”進(jìn)行邏輯化處理，形成一套邏輯性完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)。學(xué)習(xí)者的大腦中如果有一條清晰的知識(shí)脈絡(luò)，把所有的知識(shí)都進(jìn)行分析歸類，就像圖書館里所有的書目一樣條理清晰，那么人們大腦里的知識(shí)都具有嚴(yán)密的邏輯性，只要需要時(shí)，就會(huì)提供所有的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，在學(xué)習(xí)者提取時(shí)發(fā)揮真正解決問(wèn)題的關(guān)鍵作用。所以說(shuō)使知識(shí)邏輯化就是信息的整合歸類，為后期可視化做好邏輯上的準(zhǔn)備，形成一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)而清晰的邏輯網(wǎng)。

3.表達(dá)方式：思維可視化

思維是人腦借助語(yǔ)言對(duì)客觀事物進(jìn)行概括的一個(gè)反應(yīng)過(guò)程，它主要是以感知為基礎(chǔ)來(lái)呈現(xiàn)表達(dá)?！翱梢暬痹?987年的美國(guó)自然科學(xué)基金會(huì)上第一次以專業(yè)術(shù)語(yǔ)出現(xiàn)[9]，它是以一種圖示化的方式呈現(xiàn)。目前，在教育領(lǐng)域，視覺文化背景加上圖形圖像的技術(shù)，人們更加關(guān)注可視化的研究，而思維可視化正是站在可視化的基礎(chǔ)上而興起，所以思維可視化也逐漸成為研究的聚焦。思維可視化是將隱性的思維進(jìn)行可視化處理，是指利用圖示技術(shù)把學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程中的思維結(jié)構(gòu)、思考路徑、思考方法、知識(shí)結(jié)構(gòu)等一一呈現(xiàn)出來(lái)，使其出現(xiàn)清晰可見的圖示過(guò)程。從思維可視化的實(shí)質(zhì)來(lái)看，思維可視化是知識(shí)可視化的前提，思維可視化將抽象的知識(shí)形象化，復(fù)雜的知識(shí)簡(jiǎn)單化，凌亂的知識(shí)邏輯化，使不同層次的知識(shí)更易被學(xué)習(xí)者理解、記憶、分析和應(yīng)用，它相當(dāng)于將知識(shí)點(diǎn)逐步直觀化的過(guò)程。掌握思維可視化的能力能夠?qū)⒅R(shí)可視化的效果表現(xiàn)的更加生動(dòng)形象具體，同時(shí)也彰顯學(xué)習(xí)者的思維能力，靈活運(yùn)用大腦中的學(xué)習(xí)資源，增強(qiáng)邏輯思考、概括、歸納、分析、推理的能力，將大腦中的邏輯知識(shí)以圖像表征的方式構(gòu)思出來(lái)，這是一個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)預(yù)先表征的過(guò)程，為知識(shí)可視化做好表征基礎(chǔ)。

4.傳遞知識(shí)：知識(shí)可視化

從知識(shí)可視化的本質(zhì)上分析，它是將抽象的知識(shí)以形象的圖示方式呈現(xiàn)出來(lái)，然后形成直接作用于人的感官的視覺表征。要想知識(shí)可視化的表征效果達(dá)到最佳狀態(tài)，既要強(qiáng)調(diào)知識(shí)表征的方式，又強(qiáng)調(diào)表征是否符合人的視覺體驗(yàn)?？梢?，知識(shí)的外在表現(xiàn)方式重要地影響著內(nèi)在知識(shí)的認(rèn)知、理解、運(yùn)用和傳播，甚至決定著內(nèi)在知識(shí)的生存價(jià)值與發(fā)展方向[10]。而“視覺表征”方式在思維可視化的基礎(chǔ)上已經(jīng)基本成型，知識(shí)可視化只需在思維可視化的基礎(chǔ)上選出符合學(xué)習(xí)者心理認(rèn)知特點(diǎn)的圖解手段，就能達(dá)到預(yù)想的表征效果。從知識(shí)可視化的內(nèi)涵、實(shí)質(zhì)、特征、表征意義上解讀分析發(fā)現(xiàn)，知識(shí)可視化視覺表征的過(guò)程的確需要學(xué)習(xí)者掌握視覺素養(yǎng)、知識(shí)邏輯化、思維可視化等能力，便于對(duì)知識(shí)可視化有全方位的了解。學(xué)習(xí)者在具備這些能力之后，必能加快促進(jìn)知識(shí)的傳播和創(chuàng)新，從不同的階段把握知識(shí)可視化的表征能力。目前，各個(gè)國(guó)家的研究者都在強(qiáng)調(diào)視覺表征的重要性，也出現(xiàn)各種可視化的軟件工具，軟件工具不但能幫助學(xué)習(xí)者構(gòu)建思維路徑，更能有效地提高學(xué)習(xí)者閱讀、分析、記憶、思考和學(xué)習(xí)的能力，使教學(xué)環(huán)境變得可視化。知識(shí)內(nèi)容以圖示化的方式更有利于理解，知識(shí)可視化的興起必能促進(jìn)教育的發(fā)展。

四、結(jié)語(yǔ)

知識(shí)可視化是現(xiàn)代可視化技術(shù)下的產(chǎn)物，是輔助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的工具。隨著新興技術(shù)的發(fā)展，知識(shí)可視化不僅幫助人們掌握知識(shí)，而且能夠建構(gòu)新知并傳遞價(jià)值，更為現(xiàn)代教學(xué)方式的創(chuàng)新提供新的思路和路徑。思維可視化、知識(shí)可視化都是當(dāng)今可視化發(fā)展的趨勢(shì)，人們將會(huì)重視可視化技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用，不斷地探索知識(shí)可視化的表達(dá)過(guò)程策略，使學(xué)習(xí)者通過(guò)培養(yǎng)視覺素養(yǎng)、知識(shí)邏輯化、思維可視化等類似能力來(lái)掌握知識(shí)可視化的表征方法，更清晰的優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，也為知識(shí)的傳遞提供便捷的渠道。