苗英愷1 陳佳2
1.華東師范大學教育信息技術系；2.河南濮陽職業(yè)技術學院
引言
信息時代如何從海量的信息中迅速找到自己所需要的信息；知識經濟時代如何從錯綜復雜的各類知識體系中迅速獲取到自己所需要的知識，以盡快達到預想的認知高度。這是當前這個時代每個人所面臨的問題。
隨著人類信息量、知識量的迅速增長，人們感到了一種空前的壓力，如何對它們進行管理、呈現(xiàn)和傳播成為一個亟待解決問題。信息的有效期限一般是較短暫的，信息經過提取、加工之后就變成了知識。知識反映了人類改造自然、改造社會的經驗。知識的有效期相對來說較長久，所以對知識的管理顯得更為重要，更為實際。于是有人提出了知識分類、知識管理、知識的可視化等對知識本身的研究，最終目的是讓人類知識更加有序化、條理化、結構化，讓人獲取知識更加方便快捷。
當前對知識本身的這些研究，在企業(yè)中已經得到了普遍的重視。其中心內容是通過知識共享，運用集體的智慧提高應變和創(chuàng)新能力，并建立起激勵雇員參與知識共享的機制，設立知識總監(jiān)，培養(yǎng)組織創(chuàng)新和集體創(chuàng)造力。這有利于企業(yè)管理的創(chuàng)新，有利于引導企業(yè)步人知識經濟時代。但是，人們在對知識本身的這些研究中卻忽略了科研機構和教育機構，殊不知這兩者才是真正意義上的知識產業(yè)。科研機構是知識的創(chuàng)造者，教育機構是知識的傳播者，而企業(yè)則是知識的應用者。在教育這個中間環(huán)節(jié)運用知識管理，將更有助于知識的傳播和應用，現(xiàn)實意義更大。
對于我國當前的教育，人們總有這樣一種感覺，就是在學校中學到的知識似乎能在實際工作中運用得很少，而工作中用到的東西幾乎還得重新學起。之所以有這種感覺，有三方面的原因一是當前的信息時代知識更新速度快，促使人要不斷地學習。二是應試教育的思想在人們頭腦中仍十分頑固。絕大多數學校，課程的開設主要針對目標是高考、考研，而不注重在實踐中的應用。三是教育中對知識的結構化、有序化工作做得還不夠。第一方面是客觀原因，無可厚非。第二方面是教育制度問題，近年來國家正在大力改變這種局面。第三方面則屬于主觀原因。近年來隨著人類知識量的迅速增加，新的學科層出不窮，普通高校的新專業(yè)盲目增加，致使某些學校、某些專業(yè)的課程設置與學生的學習都有一定的盲目性。有的學校覺得似乎什么課程都有用，于是什么課程都學，而有的學校由于師資力量問題，某些關鍵課程開不起來。學生在有限的時間學不到更深入的東西，結果導致工作中能用到的東西很少。可以說我國教育培養(yǎng)出的“萬職工能”人才多，專業(yè)人才少，高級專業(yè)人才更少本科畢業(yè)后什么都能干，什么都不能深人
要從根本上解決這個問題就要深入研究教育中對知識的管理、呈現(xiàn)和傳播。本文將從知識的可視化角度對知識的呈現(xiàn)進行初步的探討。
知識認知導航概念的提出
認知是人們根據視覺、聽覺等感知到的信息與刺激推測和判斷客觀事物的心理過程，是在過去的經驗和對有關線索進行分析的基礎上形成的對信息的理解、分類、歸納、演繹及計算。認知強調的是人對事物的認識過程，內容不僅僅包括對知識的認知，還包括對社會、自然等其它事物的認識。知識之外的其它事物的發(fā)生具有隨機性，是依靠個人的閱歷、經驗、個性等進行推理、判斷和認識的，關于這一點不同人的認知過程不能一概而論。而知識是結構化的，人們對知識的學習總是要遵循一定認知順序的，所以便于引導。以下重點一淪人對知識的認知。
每當老師講授一門新課程的時候，總要先對本門課程的知識背景、結構框架、內容之間的相互聯(lián)系等作一下講解，其目的是在學生頭腦中先搭建一個整體的知識框架，以后的學習過程就是往這個框架中填充的過程。知識框架的搭建，為本門課的學習確定了總體方向，學生就可以從整體中去把握學習過程中所遇到的問題，以防止在錯綜復雜的知識體系中迷失方向。一門課程是這樣，一個專業(yè)、一個學科也是這樣。在教學過程中我們發(fā)現(xiàn)，學生總是對所開設的課程在所學專業(yè)領域中所處的位置、地位認識不夠，頭腦中沒能構建起學科的整體框架，缺乏對所學專業(yè)的整體認識，對課程的學習具有一定的盲目性，這屬于學科性迷失。所以說我們在對學生的學科知識框架的構建方面做得還很不夠。對于一個發(fā)展到一定規(guī)模，相對較成熟的學科來說，在學習者頭腦中搭建學科整體知識框架很重要。學科知識框架反映了學科的知識結構、大致內容組成、來龍去脈、層次關系、關聯(lián)關系等，對它的了解，有利于學生明白自己目前在學科領域中所處的位置，明白距離自己所期望的認知高度還有多遠，應從何處著手學起。就象一個人來到一個新的城市里，手里有一張地圖一樣。沒有地圖，他看到的只是自己周圍的小范圍的街道和建筑，不知道目前所處的地理位置，更不知道離目的地還有多遠、怎么走才能到達。走路如此，學習亦如此。
目前高校學生的學習路徑是，在對專業(yè)幾乎沒有任何了解的情況下直接就一門接一門地學專業(yè)課。只低頭學習，不抬頭看路，注重的是單科課程的學習，而忽視了對專業(yè)的整體認識。很多學生單科成績很好，但不明白各門課程知識之間的關聯(lián)關系，不能用所學知識解決實際應用中的綜合性問題，這只能說是應試型人才。即使經過幾年的學習形成了一個屬于自己的知識體系，這也僅是針對個人學過的知識而言的。身后已走過的路固然熟悉，但對于是否還別有它路，以及前方未走的路還有多遠，卻一無所知。所以這種方式在學生頭腦中形成的知識體系只能說是很小范圍的、僅局限于個人知識的體系，相對于整個專業(yè)領域的知識體系來說猶如滄海一粟。假如學生畢業(yè)之后想在專業(yè)領域繼續(xù)深入自學，沒有了老師的引導，只能自己探路，摸著石頭過河，肯定會走許多彎路，浪費許多精力，事倍而功牛，特別是對于象計算機這種知識發(fā)展、更新很快的學科。這一點我想許多人都深有感觸。這種認知方式其實是極其被動的，只能讓別人領著才能走，自己不能獨立辨別方向，不能主動認知。
那么怎樣才能改變學習者當前的這種學習狀況呢?
如果建立一個能引導人們對專業(yè)知識進行學習、認知的導航系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可將整個學科領域知識的內容、聯(lián)系及層次關系清晰地展示給學習者，對提高學習者的學習效率和學習效果將大有幫助，這就是“知識認知導航”的概念。(這與“知識導航”是有區(qū)別的，知識導航目前主要用于圖書館學，強調的是對某種具體知識的檢索過程，不是從知識的學習角度來說的。知識導航是引導人們如何查找所需知識的，知識認知導航是引導人們如何學習所需知識的。)可以說在信息技術高度發(fā)達的今天建立這樣一個系統(tǒng)，在技術上已經沒有任何難度，困難在于對知識如何來組織和管理。當今知識在急劇膨脹，必須有一部分人站出來對已有的錯綜復雜的各種知識進行分類、整理、排列，使知識進一步有序化、條理化、結構化，這是十分必要的。
我們可以借助于知識可視化的理論和方法實現(xiàn)這一設想。
知識可視化理論與方法簡介
可視化技術是指將抽象的事物或過程變成圖形、圖像的表示方法，為的是更有利于人們理解和記憶?！翱梢暬币辉~，來源于英文的“visualization”，原意是“可看得見的、清楚的呈現(xiàn)”。知識可視化是指應用視覺表征手段來表現(xiàn)知識及相互之間的聯(lián)系，以促進群體知識的傳播和創(chuàng)新，其實質是將知識以圖解的手段表示出來，形成能夠直接作用于人的感官的知識外在表現(xiàn)形式，從而促進知識的傳播和創(chuàng)新。人類80％以上的信息是通過視覺獲得的，常言迫“百聞不如一見”、“一圖勝過千言”就是這個意思。知識可視化是教育技術為達到教學效果最優(yōu)化的利器之一，是教育技術的一個重要的研究領域。
目前，知識可視化工具有：概念圖(Concept Map)、思維導圖(Mind Map)、認知地圖(Cognitive Maps)、語義網絡(Semantic Networks)、知識地圖(Knowledge Map)等。
概念圖是康乃爾大學的諾瓦克博士提出的，是用來組織和表征知識的工具。它通常將某一主題的有關概念置于圓圈或方框之中，然后用連線將相關的概念和命題連接，連線上標明兩個概念之間的意義關系。比較適合于人們對具體問題的認識。
思維導圖是英國人托尼·巴贊創(chuàng)造的一種筆記方法。思維導圖是對發(fā)散性思維的表達，可以應用于生活的各個方面，其改進后的學習能力和清晰的思維方式會改善人的行為表現(xiàn)。
語義網絡是以概念和有意義的、不受限的連接詞為基礎，形成基本的實例或命題。
認知地圖也被稱為因果圖，是由Ackerman&Eden(2001)以個體建構理論為基礎提出的，它將“想法”作為節(jié)點，并將其相互連接起來，表示“因果關系”或“導致”，沒有層次的限制。認知地圖用來幫助人們規(guī)劃工作，促進小組的決策。
知識地圖的概念最早是由情報學家布魯克斯于20世紀80年代初提出的。他認為人類的知識結構可以繪制成各個單元概念為節(jié)點的學科認識圖，體現(xiàn)知識之間的聯(lián)系和獲取途徑，以幫助用戶知道在什么地方能夠找到知識的知識管理工具。很多學者認為，知識地圖在試圖揭示知識之間的關系時，往往會發(fā)現(xiàn)以往所沒有發(fā)現(xiàn)的某些知識之間的新的關系，從而產生新的知識。
知識地圖本身就具有了一定的認知導航的功能。不同機構從不同認知角度可以繪制不同的知識地圖。例如大的公司企業(yè)可以繪制信息導航圖，以幫助員工了解到整個企業(yè)實際是如何運作的，以及當前公司的業(yè)務開展情況。人員復雜的技術部門可以繪制技術導引圖來輔助新員工或者是重新分配工作的員工的培訓。教育部門可以通過繪制認知導航圖來提高學生認知能力，提高教學效率。所以知識認知導航圖屬于知識地圖的一種形式。(以下均簡稱認知導航圖)
認知導航圖的實現(xiàn)構想
構建認知導航圖的主要目的是讓學習者了解整個學科知識體系的結構(即學科總體知識框架)，認識自己在學科知識體系中所處位置，明確要想達到預想認知高度的所經途徑，實現(xiàn)對學習者學習的引導作用。所以認知導航圖的構建一定要符合大多數人的認知特點和認知規(guī)律。
關于人的認知特點的討論
還拿城市地圖作比喻，人對知識的學習過程猶如對一個城市地理環(huán)境的熟悉過程。我們可以把——個學科比作一個有著復雜地理環(huán)境的城市。人對城市的熟悉過程是由大到小由粗到細逐步細化的。先通過地圖對這座城市有一個整體的認識，再判斷目前所處的位置，找出一條到達目的地最合適的路。到此，人對目前所處的位置與目的地之間有了一個大概的初步認識，頭腦中形成了一個基本的框架。然后動身起步，經過身體力行、腳踏實地地走過，才算真正熟悉了這條路線。其實，身體力行的過程就是一個認識重構的過程，是往認識的框架里面填充的過程。走完之后，再回想一下所走的路，會感覺比只在地圖上對它的認識深刻多了、完整多了。
人的認知也應該如此，先通過認知導航圖在大腦中建立起一個學科知識的框架，然后再沿導航圖所指引的方向身體力行，一步步學起，逐步充實這個知識框架，以形成自己的知識體系或納入、完善原有的知識體系。
人對不同的學科的認知過程可能不大相同，但對于同一個學科，人的認知過程大同小異。學生們經常會討論某老師的課講得好，思路清晰，容易理解某一本教材編得好，適合自學等等，這說明這名老師、這本教材對這門課知識的講解符合大多數學生的認知特點和認知過程?？梢姴煌藢ν活愔R的認知是有共性的。對于特定學科的專業(yè)教育，我們應首先研究人對該學科知識的認知特點和認知過程，找到認知特點的共性及最佳的認知過程，按此認知過程構建出來的認知導航圖才是最有價值的。
關于人對不同學科的認知特點的研究，為我們在認知領域中提出了一個新的研究內容。
現(xiàn)在的學科教學大多只注重于對知識的傳授，只要把本學科該講的東西都講到就算行了，而忽視了人對本學科知識的認知特點和過程的深入研究。知識的排列順序不合理、不同知識之間的過渡不自然.這會使人感到知識與知識之間有一種被割裂的感覺，大腦對已學過知識的重構比較困難，學生學習起來就會感覺生硬、難學。若能按照人對不同學科的認知特點、認知過程構建出有利于知識框架形成和知識重構的認知導航圖，將會使教與學更加合理化、人性化。認知導航圖是針對特定學科而構建的，它應該具有如下特點：
1．要盡可能完整地體現(xiàn)本學科領域的總體知識結構。
2．以知識的生長、分化為主線，以知識在本專業(yè)領域的應用先后來劃分層次。
3．對每個分支以及分化出的科目的研究內容、應用領域、應用廣泛性作出介紹，以體現(xiàn)知識之間的相互聯(lián)系與當前的應用價值。
4．為新知識的加入留出余地。
認知導航圖在構建過程中每項知識如何表現(xiàn)、在圖中如何定位等，要依靠專業(yè)人員進行大量的人工參與，即使一個成形的認知導航圖也需要人工不斷地對它進行維護、更新、修正等工作。因為只有這樣才能繪制出完整、結構合理、表現(xiàn)清晰、適合于引導學習者認知的導航圖。目前計算機的智能程度還遠達不到自動組織和構建知識體系的能力，它在這里只能起到知識的存儲、查詢、傳播、呈現(xiàn)的功能。但我們可以借助于一些知識可視化的工具軟件或開發(fā)一些認知導航圖的繪制、管理軟件來輔助這些繁雜的工作。
認知導航圖的結構和功能:
1。采用類似于樹形的結構來表現(xiàn)知識的生長、分化的過程。每個節(jié)點代表一種成形的知識，并推薦一些經典的參考書籍或成功的案例來引導學習者。節(jié)點間的連線用以說明知識演化發(fā)展的理念、思路和方法。
2．采用不同形狀和顏色的節(jié)點表示對其他學科領域知識的引入。
3．采用不同顏色的連線表現(xiàn)學科內部的不同研究方向。連線的粗細表示學科發(fā)展方向的主次。
4．可以放大、縮小顯示，以便學習者認識其全貌與細節(jié)。
5．具有查詢功能。輸入關鍵詞，可在圖中指示出其所在的位置。
6．由后臺的認知導航數據庫支撐，通過界面生成程序形成認知導航圖的最終表現(xiàn)形式。
7．整個系統(tǒng)由網絡服務器提供服務，根據不同用戶的請求，臨時生成用戶所需要的認知導航圖。
認知導航圖是一個龐大的知識管理系統(tǒng)，它首先應從宏觀上能體現(xiàn)一個學科領域整體的知識框架，并能進一步從微觀上體現(xiàn)學科內部各種“具體知識”之間的關系。(我們不提倡“知識點”這種提法，因為它本身就忽略了知識之間的相互聯(lián)系，把知識孤立化。是應試教育制度下對知識的一種錯誤的理解。)一個學科領域內部有許多分支，而每個人(包括專家)也只是對該領域中的某個分支有較深入的研究，對于其它分支也僅是知其一二，知識內容開未納入自己的知識體系，所以認知導航圖的設計、開發(fā)只靠個人的力量是無法完成的。
認知導航圖的構建，應首先確定所表現(xiàn)的知識范圍大小、層次高低，然后組織在該領域有經驗的專家通過合作來對知識進行整理、分類、排列，構建出符合學習者對該類知識認知特點和認知過程的導航圖。也可以根據需要(例如課程教學、短期培訓等)構建較小知識范圍的認知導航圖，以滿足學習者的急需。
在高校的專業(yè)教學中，我們可以根據該校各專業(yè)的實際情況構建出適合本校校情的認知導航圖。各專業(yè)組織有經驗的專業(yè)教師針對該專業(yè)領域的知識體系構建。所有專業(yè)的認知導航圖可放在學校網站上，以方便師生隨時查詢。一個好的認知導航圖會在教師教學、學生學習過程中發(fā)揮出極其重要的作用。
認知導航圖在教育中的作用
引導學習者學習
這是認知導航圖的主要作用，也是構建認知導航圖的初衷。通過認知導航圖，學習者首先對該專業(yè)的知識與知識之間的關系有了一個大體了解——該專業(yè)研究方向有哪些、實用性如何、達到每一個知識層次能做些什么、困難程度如何，都能做到心中有數。按照導航圖的指向學習者也可確立一個學習目標，找到合適的路徑，依靠這些學習路徑學習者能夠自我糾正偏差，激勵學習者為達到預定目標而不斷努力。
進行知識層次的定位和評價
認知導航圖由于是按一般人的認知過程和認知特點、獲取知識的先后順序來構建的，并且它幾乎包括該領域的所有知識，所以它能體現(xiàn)出一個人知識的層次的高低，一個人的學習過程也能在圖上找到自己的成長足跡。老師、學生還可以對自己掌握的知識層次進行自我定位，或者在網站上對教師的知識層次、認知足跡進行公示，以增加教師知識水平的透明度。
對于某些有一定規(guī)模、比較成熟的學科專業(yè)(例如：理論物理、計算機技術等)，國家也可以構建權威性的認知導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)能體現(xiàn)一個專業(yè)從誕生到當前各個分支最前沿研究成果的整個知識框架、發(fā)展歷程，能體現(xiàn)對該專業(yè)的學習從入門到達到任何一個認知高度的認知途徑。這種認知導航系統(tǒng)具有專業(yè)代表性、權威性，對促進人們知識認知有著很強的指導作用，這應該是當前知識與信息時代人們學習所必需的。
展望
人類知識的總量與復雜程度已經達到僅靠傳統(tǒng)教學而無法勝任的程度，在知識的海洋中遨游也必須依靠一個知識導航系統(tǒng)來指引我們的認知?！叭祟愔R認知導航系統(tǒng)”是在這個網絡信息時代必須被提出，也是急需被著手構建的一種網絡知識管理與應用系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)里面包含各學科領域知識的認知導航圖，能清楚地體現(xiàn)各學科之間的相互聯(lián)系，并且隨著人類知識的進——步的積累，而不斷動態(tài)地生長。有了這樣的系統(tǒng)就象人類有了全球衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)一樣，普通人可以對任何領域的知識框架進行了解，使隔行不再如隔山：專業(yè)人土通過這個有序的知識管理體系，使學習、研究更加方便，對自己在專業(yè)領域中的定位更加準確，學習和研究的目標更加明確。可以想象這將對人類知識的發(fā)展起到很大的推動作用。
如此龐大的系統(tǒng)其構建難度是可想而知的，構建該系統(tǒng)的可行性、必要性以及對它的構建、管理、維護如何實施等問題，還有待進一步探討。以上僅屬于個人觀點，希望各界同行給予批評指正。
