基于DIKW轉化模式的知識可視化研究

李伯飛

(山西師范大學 教育技術與傳媒學院，山西 臨汾 041004)

知識可視化可以使抽象的知識形象化，使隱性知識顯性化，使知識之間的聯系系統化，因此，為學生提供知識的視覺描述所產生的教學績效，要優于其他形式的知識描述。知識可視化不能停留在簡單的視覺符號的視覺描述上，只有對知識體系有著較為深刻的認識，才能使知識可視化更為合理，并有效發揮可視化知識在教學中的作用。DIKW知識體系明確了數據、信息、知識和智慧的層次關系和相互轉化機制。在DIKW知識框架下，探討知識可視化的層次、途徑和其在教學中發揮的作用，具有十分重要的價值。

一、DIKW下的知識體系及其基本層次

對知識體系的科學理解，是知識可視化研究的前提。Russell Ackoff 認為，知識體系分為四個不同層級：數據、信息、知識、智慧。[1]數據是人們獲取信息的來源，具有數量巨大、內部關系不明確和冗余性的特點。信息是知識獲得的基礎，具有非系統性和表達形式多元化的特點。基于所獲取的大量信息進行深加工，便可以獲取知識，對知識的進一步加工可以形成智慧，而要完成數據、信息、知識和智慧的轉化，需要理解的支持。Gene Bellinger、Durval Castro 和 Anthony Mills 認為，理解支撐著數據到信息，信息到知識，知識到智慧的轉化。在數據—信息—知識—智慧相互轉化過程中，理解的目標對象有所不同。由此，他們提出了DIKW知識轉化模式，如圖 1 所示。

圖1 DIKW知識轉化模式

DIKW知識轉化模式表明：數據到信息的轉化需要更多地理解數據間的相互聯系，信息到知識的理解需要更多地理解信息間的表達、傳遞、加工和更新等信息模式，知識到智慧的轉化更多地是理解知識法則。因此，要想從大量的零散的數據中提取信息，在信息中加工知識，將知識轉化為個人智慧，關鍵是如何獲取數據關系、信息模式和知識法則的理解。將數據、信息、知識直觀形象地表示出來，并能夠有效地體現數據關系、信息模式和知識法則，是知識可視化重要的切入點。

學習者對知識的理解難度，遠大于對數據和信息的理解。數據可視化和信息可視化是知識可視化的前提條件，知識的可視化則是系統工程。因此，按照知識內在的架構體系和可視化的難易程度，可視化分為數據可視化、信息可視化和知識可視化三個不同的層次。

數據可視化對象為蘊含知識表征的各種符號系統，主要包括各種實驗數據和復雜的文字系統，可以通過圖表、圖形、圖像、視頻和知識動畫等方式直觀地呈現出來。可視化的目的是將抽象的數據以直觀的形式表現出來，便于人們對數據之間關系的理解，以發現數據背后所隱含的內在信息。這個層次的可視化可以有效地表示靜態的、固化的知識，卻難以表現數據間的信息交換。

信息可視化的對象為非數據空間場，主要是通過對數據的分析和挖掘，為用戶提供直觀的可交互的信息環境，目的是從大量的數據中提取有價值的新信息，并通過這些信息的分析與加工，完成知識的建構。信息可視化的主要特征表現為信息載體的多樣性與集成性，信息內容的動態性和信息的交互性。這個層次的可視化，可以有效地表達動態的知識、顯性知識，但很難有效地表現高級知識(人的見解、態度、價值觀和預測等)。

知識可視化的對象為人類的知識，包括見解、經驗、態度、價值觀、期望、觀點、意見和預測等，以可視化的方式幫助學習者正確地記憶、理解、重構和應用這些知識，并基于知識法則的理解來形成個人智慧。因此，知識可視化主要強調的是復雜見解的表達與傳遞，隱形知識的顯性化，以及知識內在法則的顯性化，而不是知識符號的簡單視覺表示。其最終的目的是加強學習者對知識法則的理解，并促進學習群體間的知識表達、傳遞、共享和創新。這個層次的可視化，才是真正意義上的知識可視化，可以有效地表達復雜的、隱性的知識。

二、知識可視化的基本途徑

數據可視化和信息可視化是知識可視化的基礎，知識可視化不是簡單的知識符號的視覺描述，需要認知科學理論、人工智能、計算機科學、計算機圖形學和認知語言學等的強力支持。因此，知識可視化是一個涉及到很多科學領域的系統工程，可以通過概念圖、思維導圖、認知地圖和語義網絡等形式，實現知識可視化。

康奈爾大學的諾瓦克博士等人認為，概念圖是一種教學技術，其要旨是用節點表示概念，用連接線表示概念之間的關系，以這樣的圖示表示知識組織和表征。用概念圖表示知識的優點在于，能系統地表示概念之間的相互關系，使概念的層級結構清晰明了，達到知識結構的最優化；同時，也便于學習者對概念進行系統的比較分析、概念重組和新知識的建構。

思維導圖是一種促進學習者進行科學思維的有效工具。趙國慶認為，思維導圖是為促進思維激發和思維整理的可視化、非線性思維工具。[2]綜合眾多學者對思維導圖的研究，思維導圖是促進學習者思維發展的有效可視化工具，能夠有效地促進科學思維的養成，啟發學生的信息加工興趣，將所學的零散知識進行系統化，從而實現思維過程的可視化。

認知地圖主要是反映想法、觀點間因果關系的圖示，因此也被稱為因果圖。認知地圖的基本組成單元是由句子或段落組成的個人想法，并用表示因果關系的線連接起來。這些因果關系沒有明顯的層次限制，其主要的目的是反映不同想法間的因果關系。認知地圖有助于學習者理解知識間的因果關系，提高其因果分析能力，并有利于個人和群體觀點、想法的交流和決策。

語義網絡是由奎林在1966年提出的。他認為語義網絡是一種知識表示的工具，由節點和聯想弧構成，節點表示概念，聯想弧表達概念之間的聯系。它可以表示簡單的事實、動作和事件，還可以通過連接詞對知識進行表示，形成基本的實例或命題。語義網絡中包含大量的相互關聯的概念。根據概念的相關性，可以建立概念之間的相互聯系，幫助學習者智能地形成基本概念和基本命題間的聯系。

總之，知識可視化分為數據可視化、信息可視化和知識可視化三個層次。知識可視化以數據可視化和信息可視化為前提，最終的目的是形成學習者的個人智慧。把握好數據、信息、知識和智慧的關系，是知識可視化的重要保障。知識可視化即基于數據、信息和知識的可視化，以體現數據關系、信息模式和知識法則，并通過概念圖、思維導圖、認知地圖和語義網絡等形式，有效地表征知識的內在聯系。

參考文獻：

[1]Ackoff，R.L.From Data to Wisdom[J].Journal of Applies Systems Analysis，1989(16).

[2]趙國慶.概念圖、思維導圖教學應用若干重要問題的探討[J].電化教育研究，2012(5).