基于可视化技术的知识吸收策略

2.3.3　基于可视化技术的知识吸收策略

基于可视化技术的知识吸收是利用可视化技术设计直观便捷的导航机制帮助知识工人获取和组织知识资源，并利用可视化技术协助完成知识的意义建构，通过丰富的知识表示方式支持其高效完成资源型学习过程。基于可视化技术的实现策略如图2-14所示，知识工人利用知识吸收平台获取、处理、组织、利用知识库资源并进行意义建构完成知识的吸收。具体过程如下：首先，知识工人根据学习或工作的需要，针对某种任务情境，形成学习某方面知识的意愿，制订学习的目标和计划，并初步确定所需知识资源的主题、范围以及获取相应知识资源的方式；接着，知识工人利用知识服务平台提供的基于可视化技术的导航机制，根据事先制定的主题与范围，从知识库中收集所需要的知识资源；然后，知识工人对初步收集的知识资源进行消化和学习，并进行分类、索引或其他处理以符合自身学习的需要。在此过程中若发现缺少某些知识资源则不断在知识库中进行收集，同时，根据初步的理解和把握知识工人进行知识建构，知识建构利用概念图、思维导图等可视化工具协助完成；最后，对知识建构的结果进行评价，如果满足需要，则完成学习过程；如果需要改进，则进一步丰富要获取知识资源的内容，并重新建构知识直至满足需要。因此，基于可视化技术的知识吸收过程是利用可视化技术提供的直观导航工具以及简易的绘制工具，根据特定的任务环境，不断从知识库中收集知识资源、组织管理知识资源，并进行意义建构的知识内化吸收过程。另外，这里的知识工人不仅包含个体层面，也包含群体层面，即是说，可以是单独个人利用可视化技术进行学习，也可以是一个群体协作完成学习过程。在学习过程中，所有参与者均发挥自身才能，提出观点，为协作学习贡献自身力量。事实上，在当前环境下，知识吸收过程常常是由多人参与的协作学习过程。

图2-14　基于可视化技术的知识吸收策略

基于可视化技术的知识吸收的完成是以丰富的知识资源为前提的。资源型学习要求学习者自主地收集、整理并利用各类资源，建构主义学习观也明确提出知识是学习者利用必要的学习资源，通过意义建构方式获得的。而知识经济的蓬勃发展、信息技术的广泛应用，以资源为基础的自主式学习已成为重要学习模式；而要顺利完成该学习模式，组织首先应提供丰富的知识资源，让知识工人具备基本的营养来源。知识导航与知识建构之间的互动是动态的、反复的。人类认识是逐步完善的，知识获取不是一次得到的，是需要经过多次不断完善和改进的。因此，在学习过程中，知识工人需要利用导航工具从知识库中多次查找、收集所需的资源；而知识建构也是多次反复完成的，知识工人在完成一次建构后，对结果进行评价，发现不足以及需要改进的地方，然后进行新一轮的建构；在知识建构中，也常常会发现缺少一定的知识资源，这时需要启动知识导航工具，再次从知识库中收集相应的知识资源。因此，在知识吸收过程当中，需要不断使用知识导航工具收集资源，反复使用知识建构工具建构知识。

2.3.3.1　知识导航

知识导航是知识吸收平台为知识工人提供的用于识别、定位、访问、组织和管理知识资源的工具。根据导航内容的不同，可以将知识导航分为知识结构导航、知识资源导航以及知识推荐导航三类，如图2-15所示。

图2-15　知识导航分类

知识结构导航是利用某一领域、某一组织或者关于某一主题的知识结构体系提供导航工具，同时将知识结构中的节点与相应的知识资源关联起来，以让用户通过知识结构定位知识资源。常用的知识结构导航工具包括领域本体、专业叙词表、知识分类表、知识地图、领域思维导图、个人思维导图、领域概念图及个人概念图等。知识结构导航可以分为领域知识结构导航和个人知识结构导航，前者一般由相关领域的专家合作完成，反映了该领域的知识蓝图，为知识工人提供总体概貌和详细结构；后者是由知识工人在知识吸收过程当中根据自己的理解建构的知识结构体系，反映的是个人对某一问题或领域的理解模式，是个人知识建构的结果体现。

在LEO平台中，相关人员在制作的概念图中，可以利用链接功能导航相关资源，如图2-16所示（Coffey，2005）。图中间弹出的小窗口即是打开链接的情境。概念图反映了制作人员对领域知识的理解模式。

图2-16　LEO的导航界面

知识资源导航是从知识资源本身出发，建立它们之间的关联或者将某一资源以可视化的方式展现出来，便于用户定位和学习知识资源。常见的知识资源导航工具包括文献地图、文献聚类图、文献时间分布图、文献内容直方图、书架隐喻、教材隐喻及报纸隐喻等。知识资源结构导航可以分为知识资源集合导航和单个知识资源导航，前者选择一定的知识资源集合作为可视化映射的来源，反映的是知识资源集合中元素之间的关系，如文献聚类图；后者选择某一复杂的知识资源作为可视化映射的来源，反映的是单一知识资源内部的结构。

文献地图（Document Map）是将一定信息空间中的文献分成若干个区域并以图形的方式展现出来，如图2-17所示（Novak，2007）。在文献地图中，关联度强的文献聚合在一起，每一个矩形框代表一篇文献，单击矩形则显示相应文献的基本信息。

图2-17　文献地图

有学者提出了交互式代数教科书的设计与展示方法，如图2-18所示（Delest等，2008）。其中，每个节点代表章、节、小节，节点之间的连线表示类属关系以及依赖关系。类属关系指某一部分隶属于另一部分，依赖关系指某一部分的学习要以其他部分为前提，整个图即是一本书。用户遍历图就可以完成教科书的阅读，而图形较好地反映了教科书的结构体系。

知识推荐导航是根据知识工人的知识需求、学习兴趣和知识水平为其推荐相关知识资源。常用的知识推荐方法包括相关资源推荐、相关词汇推荐、知识点推荐及个性化推荐。相关资源推荐是在用户访问特定知识资源时给出与其相关的知识资源；相关词汇推荐是根据用户提供的检索词进行扩展，给出与其相关的词汇列表；知识点推荐是根据用户当前的学习状态，推荐其下一步可以学习的知识点；个性化推荐是根据用户的需求定制，实时提供相关的知识资源。

图2-18　交互式代数教科书

NaxEx ADVISE系统为程序实例学习提供了推荐机制，界面如图2-19所示（Brusilovsky，2006）。图中每个矩形代表一个程序实例，程序实例之间的距离揭示它们之间的相似度，距离越近越相似，距离由实例中的程序概念集合计算得到。矩形中的红色叉号和圆圈图标揭示相应程序实例与用户当前知识的关联程度。红叉表示缺少预备知识；圆圈表示可以学习相应实例，圆圈的饱和度表示用户的进度，为空时表示该实例是全新的但可以开始学习，图标和饱和度的确定由用户的学习历史确定。

图2-19　NavEx ADVISE系统的推荐界面

2.3.3.2　知识建构

知识建构是对外部知识资源进行主动选择、加工和处理，从而获得自己理解的意义的过程。该过程不是简单的信息积累，而是新旧知识经验的冲突，以及由此而引发的认知结构的重组，是新旧知识之间双向的相互作用过程，是学习者与学习环境之间不断互动的过程，如图2-20所示。知识建构的实质是新旧知识之间的作用带来的认知结构改变。人类的认知结构与其知识结构密切相关，一定的认知结构是相应的知识结构的反映；而特定的认知结构是由相应的知识结构形成的。新认识结构的形成不仅需要新知识，也需要旧知识。一方面，新经验要获得意义需要以原来的经验为基础；另一方面，新经验的进入又会使原有的经验发生一定改变（莱斯利和杰里，2002）。

图2-20　知识建构图解

新知识促成的认知结构变化可以分为同化和异化两类。同化是将新知识整合到已有的认知结构中，仅在原有的认知结构上进行添加处理；异化是打破已有的认知结构，进行修改或删除处理，或者在原有的认知结构中添加一个全新的认知模式。因此，当人们感受到一个新的刺激物时，他就试图把这一刺激物同化到一个原有的认知结构中去，如果他成功了，就形成了一个新的认知结构；如果他不能同化这一刺激，那么他试图通过修改某一认知模式或创造一个认知模式以异化这一刺激，当完成时，对刺激物的同化就继续进行下去，并形成新的认知结构。因此，可以把异化过程看成是认知结构的质变，而同化仅仅是把刺激物增添到原有的认知结构中去，这是一种量的变化。这种质量互变，即同化与异化的协调与整合是认知结构的生长与发展的原因。

根据知识建构原理，可以明确区分机械学习和有意义学习。其中，有意义学习是通过新知识与学习者认知结构中已有的有关观念的相互作用才得以发生的，由于这种相互作用的结构，导致了新旧知识的意义的同化。因此，有意义学习的精髓是将新的知识同化到已有的认知结构中，新的知识只有与已有的认知结构联系起来才有意义。有意义学习可以分为三种类型：表征学习、概念学习及命题学习。表征学习是指学习单个符号或一组符号的意义，即学习的符号是代表什么。这种学习的心理机制是符号和它们所代表的事物或观念在学习者认知结构中建立了相应的等值关系。概念学习是指掌握由符号所代表的同类事物的共同的关键特征。如果某类事物的这种特征在学习者认知结构中有了一般意义，那么他就掌握了这个概念。获得概念有两种基本形式：概念形成与概念同化。学习者根据直接经验，从多个具体事例中抽象出它们的关键属性，这种获得概念的形式叫做概念形成；以定义的方式直接向学习者呈现，学习者利用认知结构中原有的有关概念理解新概念，这种获得概念的形式叫做概念同化。命题学习是指学习由几个概念联合所构成的由符号代表的复合意义。命题学习是新命题的内容同认知结构中原有的有关观念以特定方式相结合并产生相互作用的结果。