知识可视化工具简介

Eppler,M.J.& Burkard,R.A.（2004）认为：知识可视化(Knowledge

Visualization)是在科学计算可视化、数据可视化、信息可视化基础上发展起来的新兴研究领域，应用视觉表征手段，促进群体知识的传播和创新。一般来讲，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。这样一来，知识可视化指的是所有可以用来建构和传达复杂知识的图解手段。除了传达事实信息之外，知识可视化的目标在于传输见解（insights）、经验（experiences）、态度（attitudes）、价值观（Values）、期望（expectations）、观点（perspectives）、意见（opinions）和预测（predictions）等，并以这种方式帮助他人正确地重构、记忆和应用这些知识。目前常用的知识可视化工具有以下几种。

 

一、概念图(Concept Map)

概念图是康乃尔大学的诺瓦克（J.D.Novak，1984）博士根据奥苏贝尔(David P.Ausubel)的有意义学习理论提出的一种教学技术。根据诺瓦克博士的定义，概念图是用来组织和表征知识的工具。它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框之中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明两个概念之间的意义关系。概念图使用节点代表概念、连线表示概念间关系，由包含一个概念的节点及连接组成。连接被贴上标签并用箭头符号指示方向，被贴上标签的连接解释节点之间的关系，箭头描绘关系的方向，“概念——连接词——概念”这样一个三元组形成了一个命题。另外，概念图是具有层次结构的，最高级的概念处在顶端。人们可以用适合的关联词来说明不同层次的概念之间的关系，并确定不同分支之间的横向联系。

概念图这种知识可视化方法最大的优点在于对知识的体系结构（概念及其概念之间的关系）一目了然地表达出来，还突出表现了知识体系的层次结构。

概念图还是很好的结构化知识评估工具。为了方便使用计算机辅助创建和评估概念图，美国评估、标准和学生测试中心（Center for Research on Evaluation, Standards, and Student Testing，简称CRESST）对概念图的概念和连接词进行了预定义，提出了知识地图（Knowledge Maps）。

随着计算机技术的发展，人们开发了一些用于绘制概念图的计算机软件工具，如Inspiration。

 

二、思维导图（Mind Map）

思维导图最初是20世纪60年代英国人托尼·巴赞（Tony Buzan，1999）创造的一种笔记方法。托尼·巴赞认为：传统的草拟和笔记方法有埋没关键词、不易记忆、浪费时间和不能有效地刺激大脑四大不利之处，而简洁、效率和积极的个人参与对成功的笔记有至关重要的作用。在草拟和笔记的办法成效越来越小的情况下，需要一种可以不断增多回报的办法，这种办法就是思维导图。尽管思维导图的初始目的只是为了改进笔记方法，它的作用和威力还是在日后的研究和应用中不断显现了出来，被广泛应用于个人、家庭、教育和企业。

托尼·巴赞认为思维导图是对发散性思维的表达，因此也是人类思维的自然功能。他认为思维导图是一种非常有用的图形技术，是打开大脑潜能的万能钥匙，可以应用于生活的各个方面，其改进后的学习能力和清晰的思维方式会改善人的行为表现。

随着计算机技术的发展，人们开发了一些用于绘制思维导图的计算机软件工具，如FreeMind、MindManager。

 

三、认知地图（Cognitive Maps）

认知地图也被称为因果图（Causal Maps），是由Ackerman & Eden（2001）提出的，它将“想法”（ideas）作为节点，并将其相互连接起来。想法不同于概念（concepts），它们大多是句子或段落。认知地图（Eden, 1988；1992）是以个体建构理论（Personal Construct Theory）为基础提出的，其中的“想法”都是通过带箭头的连接线连起来，但连接上没有连接词，连接线的隐含意思是“因果关系”或“导致”，且没有层次的限制。认知地图用来帮助人们规划工作，促进小组的决策。

 

四、语义网络（Semantic Networks）

在心理学中，语义网络被定义为词语或概念的语义相似性或相关程度。然而，Fisher(1990)将其定义为节点和连接组成的网络，有连接词但不严格限制在层次结构上。这样，语义网络更像概念图，而不像主流心理学和计算机科学中定义的那样。与概念图一样，语义网络以概念和有意义的、不受限的连接词为基础，形成基本的实例或命题。Fisher(2000)认为语义网络可以被看成多维的，而非二维的。语义网络可以非常大，包含成百上千的相互关联的概念。由于它非常大，使用者在某一时刻只能看到其中的一个部分，也就是与中心概念直接关联的概念。

 

五、思维地图（Thinking Maps）

思维地图（Thinking maps，2004）是由David Hyerle博士1988年开发以帮助学习的语言。在这种语言中，教师和学生一共可以使用8种图，用以帮助阅读理解、写作过程问题解决、思维技巧提高。思维地图的软件工具目前也可获得。

这8种图分别是：括弧图（Brace Map）、桥接图（Bridge Map）、起泡图（Bubble Map）、圆圈图（Circle Map）、双起泡图（Double Bubble Map）、流程图（Flow Map）、复流程图（Multi-Flow Map）和树状图（Tree Map）。

学生使用括弧图分析物理对象，在左侧的线上是整个对象的名称或图像，在右侧的第一个括弧的线上是对象的主要组成部分；桥接图为学生提供了看类比的过程的工具；起泡图用来描述形容词（和形容短语）的使用；圆圈图用来进行头脑风暴以及通过提供情景信息呈现一个主题的先前知识；双起泡图是比较和对比的工具；流程图用来对信息进行排序；复流程图用于显示和分析因果关系；中间矩形表示的是事件，左边是时间发生的原因，右边是事件产生的影响；树形图用于对事物和观点进行归类。

这8种图都是以基本的认知技巧为基础的，这些技巧包括比较、对比、排序、归类和因果推理。与木匠使用一套工具类似，学生在建构知识时要使用多个图以用于提高基本的阅读、写作、数学以及问题解决能力和高级思维能力。大量的研究和发表的论文既笼统地支持使用不同的视觉工具，也支持特定的思维地图。最新大脑研究提供了为什么学生使用思维地图时表现更好的证据。

 

 

参考文献：

赵国庆,黄荣怀,陆志坚.知识可视化的理论与方法.开放教育研究，2005（1）.