知識可視化視覺表征的內容構建方法

[摘要]知識可視化中更多探討視覺表征具有可以表達什么知識內容的功能，卻沒有根據知識傳播的屬性，探討視覺表征如何表達知識內容的方法。為此，文章考察了視覺表征與知識內容的關系特征，并根據信息科學中知識的屬性與分類，探討視覺表征內容的建構方法。

[關鍵詞]知識可視化；視覺表征；內容構建方法

[中圖分類號]G40-057 [文獻標識碼]A [論文編號]1009—8097(2011)09—0029—05

可視化利用人們對圖形快速識別的能力，將事物轉化為形象化的視覺表征形式，以便于信息傳播和大眾解讀。“知識可視化領域研究的是視覺表征在提高兩個或兩個以上人之間的知識傳播和創新中的作用。”然而，目前視覺表征設計制作中，為圖形而圖形或為可視化而可視化的形式主義并不鮮見。或者視覺表征太過簡單，不能表達知識；或者視覺表征信息量過大，學習者無法解讀。因此，在知識可視化過程中，必須避免只關注工具或工具先行的定勢。

“凡是學說都必須從它所處理的題材開始時開始。”知識可視化視覺表征屬于視覺文化研究的范疇。“視覺文化研究的本體理論問題為：針對文化藝術的形而下即具體的外顯樣式，探究其可能達到的形而上即所表達的內涵意義，以及二者之間的互動關聯。”那么，知識可視化視覺表征研究同樣要關注視覺表征與知識內容的關系。

一 知識可視化視覺表征與知識內容的關系分析

“為了深入探索視覺文化的表達樣式與意義內涵之間的關系，我們的視覺文化研究綜合應用了符號學、現象學和視覺心理學等理論工具。”同樣，對于視覺表征的表達樣式與意義內涵之間的關系，也需要從符號與知識的互動關系中展開。

符號是知識的載體。具體的符號是所表達知識的外殼，而所表達的知識則是符號的內涵。因此，研究符號問題的關注點至少應當包括兩個基本方面：符號所表達的知識是什么和怎樣用符號來表達知識。前者是符號的指代功能，后者是符號的內容建構方法。在應用知識可視化視覺表征表達知識時，不僅需要明白“表達什么知識”，還要掌握“怎樣表達知識”。

1 知識可視化視覺表征的指代功能：表達什么知識

知識可視化視覺表征并不是無涉的單純形象，還關涉自身之外的事物。它的指代功能表現為在知識活動中，視覺表征的屬性、結構等因素通過某種方式作用于知識，使知識發生變化并和知識融合在一起。

“從創新的角度看，創新不同于發明只是采取理論形式、技術或樣品形式存在，而是要使發明進入物質資料生產與社會關系生產的領域，產生新的效用，在某個方面、某種程度上改變社會生活。”知識可視化視覺表征的創新也不同于知識只是以新的視覺表征形態為標志，而是要使新的知識形態作為創新資源和要素，促進知識傳播，改革知識教學。

知識可視化視覺表征的指代功能側重于視覺表征能夠表達什么知識，即強調視覺表征對人類知識實踐活動的支持和改進作用，并以樂觀的態度看待在知識可視化推動下教育教學的發展和變革；關注的焦點多是視覺表征促進知識傳播創新的可能效果，較少針對賦予視覺表征知識內容的方法策略。

2 知識可視化視覺表征的內容建構：如何表達知識

在知識可視化中，并不是所有的視覺表征都能應用于知識傳播與創新中。知識可視化視覺表征的內容建構不僅能夠淘汰舊視覺表征、發明新視覺表征，更重要的是使視覺表征在不斷的發展、改造和革新中逐步完善，更好促進知識傳播創新。

知識可視化視覺表征的內容建構側重于探討如何表達知識。由于知識活動的復雜性以及認知對象的需求，視覺表征的屬性、結構和形式等方面必須進行改造和重塑。為此，知識可視化視覺表征的內容建構多關注知識可視化期望的變革所發生的途徑和方式，重在探討賦予視覺表征知識內容的方法策略。

二 知識可視化中已有知識分類的梳理與分析

知識可視化的目的在于促進知識的獲取、內化、轉化、交流、應用、傳播和創新。運用視覺表征將知識可視化時，必須考慮知識的類型屬性。不同角度的知識分類對視覺表征應用產生不同影響。

1 知識可視化中已有知識分類的梳理

“分類本身是一個復雜的問題，存在許多不同的分類準則。運用不同的分類準則，將導致不同的分類結果。”在目前知識可視化領域中，知識分類主要有以下方式。

(1)根據不同主體分為：群體知識和個人知識

美國知識可視化專家EpplerM·J·和BurkardR·A·認為，“知識可視化應用視覺表征手段，促進群體知識的傳播和創新，研究視覺表征在提高群體之間知識傳播和創新的作用。”而趙國慶則認為，“知識可視化的實質是將人們的個體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的外在表現形式，從而促進知識的傳播和創新。”

(2)從認知心理學角度分為：陳述性知識和程序性知識

認知心理學家安德森(1983)將知識分為陳述性知識和程序性知識。肖文(2009)在碩士畢業論文中，依據知識的內容特征，將知識劃分為陳述性知識和程序性知識，并分別探討了不同知識表達中視覺表征設計的方法。

(3)知識符號能否表達進行分類：隱性知識和顯性知識

趙國慶(2005)認為，“知識可視化是知識‘制品’到顯性的物理知識制品的轉化圖，也即把內隱的和隱性的個體知識轉化成能夠直接作用于人的感官的外顯知識。”

而王朝云(2007)則認為，“知識可視化不但要將隱性知識外顯化，還要將外顯知識生動化，只有這樣，才能更好地促進知識在群體間的傳播和創新。”

(4)從經濟應用的角度分為：事實知識、原理知識、技能知識和人際知識

趙國慶(2005)提出，知識可視化的知識分類可以從知識經濟應用的角度將知識分為4種：知道是什么的事實知識(Know-what)、知道為什么的原理知識(Know-whv)、知道怎樣做的技能知識(Know-how)和知道誰有知識的人際知識(Know-who)。

(5)按照學科知識：英語知識、政治知識、數學知識等

知識可視化中，結合應用學科的需要，可以將知識分為英語知識、數學知識、語文知識等學科知識，并根據學科知識的特點，探討視覺表征如何設計，可視化工具怎樣使用。目前，概念圖、思維導圖等多種視覺表征形式被廣泛應用于英語、政治、化學等不同學科的教育教學中。

(6)其他分類：描述知識、程序知識、經驗知識和個體知識

周寧(2007)提出，“在一個知識可視化框架中，對一個有效的知識傳遞，要注意以下三點：知識的類型、接受者的類型和可視化的類型。”㈣在這個框架中，區別了五種知識類型：描述知識(Know-what)、程序知識(Know-how)、經驗知識(Know-why)、定位知識(Know-where)和個體知識(Know-who)。

2 知識可視化中已有知識分類的分析

可以看出，知識可視化中已經從認知心理學、知識符號表達、知識主體、知識經濟應用等角度對知識進行分類，更多是探討應用視覺表征去表達知識。即側重于發揮視覺表征能夠表達什么知識的功能，即強調視覺表征對人類知識實踐活動的支持和改進作用，并以樂觀的態度看待在知識可視化推動下教育教學的發展和變革。

其關注的焦點多是視覺表征促進知識傳播創新的可能效果，較少針對賦予視覺表征知識內容的方法策略。“到現在為止，還沒有任何一種知識分類法，可以清楚明了地區別出哪些類型的知識適合可視化，哪些類型的知識不適合可視化，以及適合可視化的知識應該用什么樣的方法和途徑進行可視化。”因此，在知識可視化視覺表征研究中，不僅需要關注視覺表征的功能作用，能夠表達什么知識，還要把握視覺表征內容的建構方法，明白如何表達知識。

三 面向知識可視化視覺表征內容建構的知識分類

“橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同。”從不同的研究視角對某個概念進行解析，所得到的內涵往往是不盡相同的。“為了更好地表示知識，又必須研究知識的分類，以便在此基礎上對知識進行分門別類的表示，而不是籠統的表示。”

1 目前知識分類的剖析

“對于知識的分類，可以從眾多研究視角來進行考察，可按照知識的效用、研究的對象、知識的屬性、知識的形態、事物運動形式、思維特征、自然現象和社會現象、知識的研究方法、知識的內在聯系、學科發展趨勢等方面得到眾多的知識分類方法。”選擇從哪個視角考察知識的分類，決定于自身的研究是否與該學科研究的目標相一致。

于是，知識的分類也因學者們的研究角度不同而具有了多種不同的看法和分類方式。“從學科觀點看，與現代學習緊密相關的如計算機學、心理學、教育學、圖書情報學、信息科學等各學科領域，因為學科的差別在知識觀上有不同的觀點，在知識的生產、傳播、發展等方面也各有其側重點。”當然，選取特殊的分類依據對知識進行考察，只是一種研究的視角和方法，只是為了更加專注于知識的某些特定屬性。

概括而言，以“知識”為對象的研究視角主要有兩個：哲學視角和信息科學視角。其中，哲學視角的知識研究重在探討知識的來源、性質、分類及獲得過程，從思辨的角度強調知識是什么。而信息科學視角的知識研究則主要探討知識的數字化提取、分析以及管理的技術，從信息的角度重點強調知識如何形成，凸顯知識表達的方法。

2 信息科學中的知識分類：體現知識的共有性質

“知識是認識論范疇的概念。因此，知識是相對于認識主體而存在的，沒有認識主體的存在，就沒有知識的存在。”“從認識論的程序上考慮，在形式、內容和效用三要素之間。形式是最先被觀察或感受到的要素，內容是要透過形式的分析才能進一步感受到的要素，效用則更是要針對一定的形式、內容和主體才能表現出來的要素。”

因此，信息科學將知識劃分為形態性知識、內容性知識和效用性知識。“一切知識，無論是數學、物理學、化學、天文學、地學、生物學的知識，還是工程科學的知識，它們所表達的‘運動狀態和狀態變化的規律’必然具有一定的外部形態，與此相對應的知識可以稱為‘形態性知識’；知識所表達的運動狀態和狀態變化的規律必然具有一定的邏輯內容，與此相對應的知識可以稱為‘內容性知識’：知識所表達的運動狀態和狀態變化的規律必然對認識主體呈現某種價值，與此相對應的知識可以稱為‘效用性知識’。

目前知識可視化領域的知識分類，更多是探討應用視覺表征去表達哪些知識，即側重于考察視覺表征可能具有的指代功能，而缺乏根據知識傳播的特征，探討視覺表征內容構建的方法。信息科學中的知識分類是“為了研究知識的一般理論、針對一切知識所共有的性質而提出的具有普遍意義的分類”。因此，根據信息科學中知識的屬性和分類，可以闡釋知識可視化視覺表征的內容構建方法。

四 知識可視化視覺表征的內容建構方法

知識可視化視覺表征并不取決于自身的形態或樣式，而是要看它與自己所代表的東西之間的關系。它的內容建構方法就是“探索這些表達樣式與內涵意義之間的關系，亦即直覺樣式何以表達抽象內涵?抽象內涵如何被賦予直覺樣式?”

“符號學根據能指和所指構成的關系類型對符號進行分類。”㈣根據符號和對象之間的關系，符號學家皮爾士提出三分法：肖似符號(icon)、導引符號(index)和象征符號(svmbol)。其中，肖似符號和其所指對象具有某種相似性，最容易被人們解讀：導引符號與其所代表的事物有著邏輯性的聯系，而不是直接描摹原物；而象征符號與所表示的事物之間的關系則是規約性的，受社會文化因素的影響很大。

根據符號的分類，知識可視化視覺表征可劃分為肖似類視覺表征、導引類視覺表征和象征類視覺表征。其中肖似類視覺表征直接描摹原物，最接近于所要表達的事物。導引類視覺表征與所代表的事物或觀念之間有著邏輯性的聯系，與其所指對象在因果關系上相聯系。象征類視覺表征與所表示的事物之間沒有邏輯性或代表連關聯；與其所指之間的關系是規約性的。

1 形態性知識的可視化：利用肖似類視覺表征的外觀相似

“對于形態性知識的描述，就是對事物運動的狀態及其變化規律的形式的描述，主要回答的問題是：‘它有多少種可能的運動狀態，這些狀態變化規律的形式特征是什么’。”“一般來說，從形式上來描述某種‘事物運動狀態’的特征就是直接對這些狀態賦以特定的抽象符號，每個抽象的符號對應于一個實際的運動狀態。”

肖似符號形似信息本體，與所代表的事物有共同的性質或者異質同構。“通過‘形象相似’的模仿或者圖似存在的事實，借用原已具有意義之事物來表達它的意義。”肖似符號和對象之間存在某種共同性質或相似性，可以通過直覺來認識。

肖似類視覺表征的符號形體與指代對象有著肖似性關系，能夠將形態性知識可視化。不僅僅是具象意義上肖似性，同時包括抽象意義上的肖似性。圖畫、草圖等肖似類視覺表征，表現為與所表征的事物在形態、顏色、狀態、質感、姿態等物理屬性上的肖似性，如圖2所示。

2 內容性知識的可視化：利用導引類視覺表征的關聯關系

“透過任何形態性知識，必有相應的邏輯內容。因此，應當進一步來討論內容性知識的描述問題。顯然，事物x的狀態所代表的實際內容將隨不同的具體事物而千差萬別，不可能對它們一一做出具體的描述。關于內容性知識的比較合理的共性描述，是各個狀態在邏輯上的真實性或真偽性。”

導引符號是“利用符號形式與所要表達意義之間存有‘必然實質’的因果邏輯關系，基于由因到果的認知而構成指涉作用，讓人了解其意義”。導引符號與它所代表的事物或觀念之間有著邏輯性或常識性的聯系，與其所指物在因果關系上相聯系，而不是直接描摹原物。

導引類視覺表征在結構上與被指代對象的結構具有關聯關系。“圖表、曲線圖(如函數圖像)、圖形組織者(如概念圖、思維導圖)等邏輯圖，雖然它們與被表征對象的外在結構不具有相似性，但它們的內在結構與被表征對象的結構具有某種對應關系。”

導引類視覺表征(如概念圖、流程圖等)表現為視覺表征形式與所表征的事物在關系、組成、聯系、結構、流程、發展趨勢等方面的邏輯關系，能夠將內容性知識可視化。“譬如，概念圖可用來組織概念內部(概念本質屬性、符號、實例)與概念外部之間的關系，以直觀、形象的方式表征概念與概念之間的結構關系。”

例如，具有先后次序的視覺表征，通過節點表示事件中的某一關鍵階段或步驟，或者使用箭頭或空間上的可以分為順序流程、跳轉流程、循環流程，使用箭頭可以組合各個部分，如圖3所示。

3 效用性知識的可視化：利用象征類視覺表征的約定俗成“效用知識是用來判斷客體是否對主體存在效用的，效用是當前客體所呈現的功能特性對主體需求的滿足。”象征類符號與它們表示的事物之間沒有邏輯性或代表連關聯。與其所指之間的關系是任意性的、規約性的。正如符號學家皮爾士所認為的，“符號意義的解釋在于解釋者的理解，而理解的標準則是所處社會的規范或約定。”

象征類視覺表征“通過多種意義的聯結，通過聯想來達成另一種新的象征意義，甚至更進一步地先以比喻性象征手法產生意義，再由這些意義的聯結，產生新的意義。”象征類視覺表征的“形式：B(以作為中介的象征體)—A(象征體本義)；理解過程：人—B(相似性、傳承文化、文化解釋)—A(理解象征體本義)”。例如，利用樹不同部分(樹根、樹干、樹枝等)的關系來比喻某事物概念與概念之間的關系就是利用象征類視覺表征的約定俗成，以降低接受者的理解難度。

根據信息科學中知識的屬性與分類，并結合不同類型視覺表征的特征，可以形成視覺表征內容建構的框架。在框架中，知識的類型、知識的意義形成、視覺表征的類型、具體視覺表征的選擇等因素之間建立了類似對應或匹配的關系。

當然，“框架中的對應關系并不是嚴格、僵硬的規定，而是帶有傾向性的表示，表明知識類型、視覺表征的分類和具體視覺表征選擇等因素的關聯。”此框架有助于設計者和學習者把握視覺表征在表達哪類知識更有優勢，能支持哪些認知行為，從而為設計應用提供參考作用。