基于WEB的群思維導圖的設計與實現
2015-05-11 01:32:42詹丹鳳熊才權詹毅帆朱建軍
湖北工業大學學報 2015年1期
詹丹鳳， 熊才權， 詹毅帆， 朱建軍
(湖北工業大學計算機學院， 湖北 武漢 430068)
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基于WEB的群思維導圖的設計與實現
詹丹鳳， 熊才權， 詹毅帆， 朱建軍
(湖北工業大學計算機學院， 湖北 武漢 430068)
設計并實現了基于WEB的群思維導圖，給出了系統用例圖和系統結構，并對每個功能模塊進行了說明，同時對系統中的關鍵技術做了分析，介紹并分析了可視化技術DataV，最后給出一個實例來說明群思維導圖的有效性。
群思維導圖；可視化；DataV
為了挖掘人腦潛能，20世紀60年代英國的東尼·博贊(Tony Buzan)提出了思維導圖[1]。思維導圖是一種用來記錄人類發散性思維的圖式工具，它能將眾多的知識和想法連接起來，并加以分析，從而直觀引導人的思維和創新。思維導圖可以手工繪制，也可以用計算機軟件制作。目前國外已有多款思維導圖軟件[2]，如TheBrain、MindManager、FreeMind、Inspiration、MindMapper、XMind、MindV、iMind-Map 等[2]。其中MindManager不僅能夠記錄思維節點，還可以插入圖片、超鏈接、注釋、子概念等，在輔助教學方面有廣泛應用[3]；Inspiration是一種概念圖繪制工具，它用圖表顯示各個知識要點之間的聯系，用大綱組織知識結構，可用于知識記憶和學生學習引導[4]。但這些軟件大多是基于單一用戶的軟件，主要用于記錄觀點和對知識進行結構化分解。而人類大多創新思想都是由群體通過交流討論共同產生的。隨著計算機網絡技術發展，基于WEB的應用日益成熟，網絡交流討論越來越多，如何對網上群體思維進行引導成為思維導圖研究的新方向。
群思維導圖是一種支持群體研討的WEB工具軟件，它能記錄各成員的意見及其關系，并對群體思維進行引導，提高群體研討的效率。群思維導圖軟件實現的關鍵技術是網絡通信和思維可視化[5]。本文對群思維導圖中的研討過程可視化技術進行了深入研究，設計開發了一個基于WEB的群思維導圖。該系統運用基于MVC的jsp+servlet+jdbc模式開發系統的后臺業務處理部分，用JS+ Jquery技術進行前臺頁面的開發，運用DataV技術實現思維節點的樹形可視化。本文設計的群思維導圖既可用作一個小組討論工具，也可以集成到群體研討支持系統中，有較好的應用價值。
1 系統設計
1.1 系統基本模型
本文所設計的群思維導圖建立在擴展IBIS(Issue_based Information System)模型基礎之上[6]。基本IBIS模型[7]描述了針對問題(Issue)提出方案(positions)的研討過程，并給出了方案的理由(argument)，但該模型對方案的論證只有一個層次，即沒有描述針對方案的辯論過程。擴展IBIS增加了對“理由(argument)”的辯論過程，最后形成以方案為根節點的研討樹(圖1)。圖中“理由”統一用“觀點”表示。
圖1 系統模型
1.2 系統用例圖
系統的主要用戶是研討參與者。用戶登錄后通過控件進行發言，該發言可以是針對問題提出方案，也可以對他人提出的方案或觀點進行評價。系統的用例圖見圖2。
圖2 用例圖
系統用戶主要有五個功能：登錄、提出方案、發表觀點、回復觀點和編輯觀點。
1)登陸系統：用戶通過輸入用戶名和密碼登陸系統，只有在登陸系統后才能使用系統其他功能。
2)提出方案：用戶登陸系統后，可以針對研討主題提出方案，它是研討樹的根。
3)發表觀點：用戶可以針對已有方案發表觀點，進行發散性思考。
4)回復觀點：用戶對已有的觀點進行回復，可以對其上級觀點(稱為父節點)進行支持或者反對，形成研討樹。
5)編輯觀點：對已發表觀點進行修改，即可點擊相關按鈕或鏈接進行觀點的編輯修改。
1.3 系統結構
系統結構見圖3。
圖3 系統結構圖
系統分為客戶端和服務器兩個部分：
1)客戶端功能包括支持用戶登錄系統、參與研討、提出新方案，添加針對方案的觀點、回復觀點、編輯觀點內容，查看思維導圖等；
2)服務器功能有接收客戶端連接請求、儲存和讀取數據得出最終結果等。
客戶端作為思維導圖系統的主要交互端口，應具有良好的圖形界面，一定的可操作性和穩定性、實用性。參與者只能通過客戶端來達到與其他參與者進行研討的目的。客戶端主要負責管理參與者提出的命令并與服務器交互。
服務器端作為群思維導圖的中心控制器，需要有良好的網絡穩定性，并能快速的和底層數據庫進行交互，同時也能收發參與者之間提出的發言，使群體成員之間能進行交互討論。
2 關鍵技術
本群思維導圖主要實現了兩個方面的內容：一是樹形目錄的實現，將用戶的觀點用樹形目錄的形式展現，可以展開和收縮；二是用可視化樹形圖的形式將用戶的觀點展現出來，使觀點之間的關系更加直觀。
2.1 樹形目錄的實現
樹形目錄能夠很好地表現出層次結構，清楚地展示觀點與觀點之間的層級關系。本系統使用JQuery EeayUI Tree控件來實現樹形目錄。
樹形目錄可以定義在
- 標簽內。該標簽中的
- 標簽可以表示發言節點。用這種標簽以及標簽之間的嵌套就能夠實現樹形目錄的顯示。
除了直接用標簽來建立樹形目錄外，EeayUI還提供了loadFilter來處理JSON數據，直接建立樹形目錄。
樹中的每一個節點都包含如下屬性：
1) ID：節點ID；
2) text：節點文本；
3) state：節點狀態，有‘open’和‘closed’兩種狀態。默認為‘open’狀態。當設置為‘closed’狀態時，將不自動展開此節點；
4) checked：表示該節點是否被選中；
5) attributes：節點的自定義屬性；
6) children：子節點數組。
2.2 可視化樹形圖的實現
群思維導圖能夠用樹形結構展現出人的觀點和看法，以此表現出人們的思維過程，進而激活整個群體的思維。在這個過程中，觀點及觀點之間關系的可視化是實現思維導圖的關鍵技術。本系統使用DataV組件庫實現發言節點及其關系的可視化。
DataV組件庫是由阿里巴巴集團數據平臺與產品部主導開發的開源數據可視化組件庫。DataV的目的是致力于推動數據可視化方法在產品中的落地使用。使用DataV可以實現多種類型的圖形可視化，包括treemap，tree，stream，matrix等等。其中tree通常用來展示層級數據的父子關系，tree中每一個圓點代表樹中的一個節點，由根節點自上向下排列，通過連線表示節點之間的相關性。樹圖展示最大的問題就是需要大量的空間，DataV的Tree在限定的空間內可以最大程度的保證節點的完全展示并避免重疊。單擊節點可以收放節點的子節點。
相比于其他可視化技術，DataV主要有以下特點：
1) 使用簡便。DataV的庫文件中封裝了絕大部分功能的實現代碼，而用戶只需要調用其中的方法就能夠生成相應的可視化圖形，并能夠對其屬性進行改變，對圖形進行操作。
2) 兼容性好。DataV幾乎支持所有的瀏覽器，因此不必針對不同的瀏覽器進行二次開發。同時，相關的動畫效果也不需要flash插件的支持，增強了軟件的可用性。
3) 數據可視化性能強。在DataV中，同一個數據源可以用不同可視化方法進行展示。
4) 主題風格一致。針對不同的數據類型，DataV提供了不同的配色方案，以增強數據的可讀性。如果使用了一個主題模式，那么對于該主題下的所有組件都會采用相同的配色方案，使其風格統一。
為了實現在圖中顯示相應的數據，需要實現前臺和后臺之間的數據傳遞。在DataV中使用json類型的數據進行數據傳遞，步驟如下。
步驟一： 定義前臺需要的json類型的數據源。
步驟二：前臺通過url來提交表單發送請求，url請求通過過濾器鏈接，轉到相關action類中，action通過service類操作數據庫并且將數據轉換成json數據轉發到相應的目標頁面。
步驟三：將處理好的json數據返回給前端，并將此作為Datav可視化的數據源，tree得到數據源后就會顯示樹形結構圖。
3 實例分析
假設有一主題為“理論與實踐哪個重要”的研討，兩位參與人Zhan和Zhu對此主題展開研討，雙方用群思維導圖發表自己的意見。
Zhan認為理論比實踐重要，而Zhu認為實踐比理論更重要。Zhu對于Zhan的觀點提出反對，Zhu認為實踐是檢驗理論的標準；而Zhan則提出了兩個觀點去反對Zhu的觀點，分別為理論指導實踐和理論在實踐之上。最后Zhu對Zhan提出的這兩個觀點提出了自己的意見，分別為只有實踐才能判定理論的真偽和實踐是理論的基礎。
整個研討過程用思維導圖來呈現，提出觀點界面見圖4。
圖4 發表觀點界面
參與人如對現有的觀點提出自己的意見，可直接在樹形目錄中對觀點進行操作，其中包括對觀點的回復、編輯、刪除等操作，同時能夠對樹形目錄進行展開和收縮操作(圖5)。
圖5 樹形目錄
在研討的過程中，參與人可以隨時提出自己的意見，樹形目錄和可視化樹形圖也會動態進行更新，展現專家的觀點和觀點之間的關系和整體結構，樹形圖見圖6。
群思維導圖中的可視化樹形圖清楚地展現了參與研討的人員提出的觀點，而樹結構本身能夠很好地展現層次結構，因此能夠清楚地從圖中看出這些觀點之間的關系，如反對、支持等。
4 結束語
本文對群思維導圖進行了分析和設計，并使用JQuery EeayUI Tree控件實現了樹形目錄，使用DataV組件庫實現發言節點及其關系的樹形圖可視化。本系統基于WEB技術實現，客戶端無需安裝應用程序，使用方便。與一般的單用戶思維導圖相比，群思維導圖不僅能夠可視化展示思維節點及它們之間的關系，還能支持群體在線研討，反映不同參與人之間的意見關系，引導群體思維，提高研討效率。本系統既可以作為一個WEB討論組單獨使用，也可以集成到大型群體研討支持系統中[8]，成為這類系統中的群思維引導工具。
今后的工作將從兩方面展開：一方面是對思維導圖本身加以改進，如增加對樹形圖本身的可視化操作，拋棄使用樹形目錄的操作形式，可以在樹形圖上直接進行觀點的增刪改操作；另一方面在系統中加入相應的模型和算法，使系統能夠自動計算不同觀點的支持度，使研討結果更加直觀。
[1] 東尼·博贊,. 思維導圖[M]. 李 斯，譯. 北京: 作家出版社, 1999.
[2] 寇繼虹, 戴亦舒, 劉 芳,等. 動態思維導圖軟件TheBrain的功能機制分析[J]. 現代圖書情報技術, 2012(12): 45-51.
[3] 楊 凌. 概念圖、思維導圖的結合對教與學的輔助性研究[J]. 電化教育研究, 2006(06): 59-61.
[4] 趙金波, 黎加厚. 利用Inspiration培養學生創造性思維[J]. 中國電化教育, 2003(01): 51-54.
[5] Van den Braak S W, Van Oostendorp H, Prakken H, Vreeswijk G A W. A critical review of argument visualization tools:Do users become better reasoners[C]. Workshop notes of the ECAI-06 Workshop on Computational Models of Natural Argument, Riva del Garda (Italy), August 28-29, 2006: 67-75.
[6] 熊才權, 歐陽勇, 梅 清. 基于可信度的辯論模型及爭議評價算法[J]. 軟件學報, 2014,25(06): 1225-1238.
[7] Kunz W, Rittel H W J. Issues as Elements of Information Systems[D]. Berkeley: University of California, 1970.
[8] 熊才權, 李德華. 綜合集成研討廳共識達成模型及其實現[J]. 計算機集成制造系統, 2008,14(10): 1913-1918.
[責任編校： 張巖芳]
Design and Implementation of Group Mind Mapping Based on WEB
ZHAN Danfeng, XIONG Caiquan, ZHAN Yifan, ZHU Jianjun
(SchoolofComputerScience,HubeiUniv.ofTech.,Wuhan430068,China)
The group mind mapping based on WEB was designed and implemented, and the use case map and the structure of the system were introduced in this paper. Each modules of the system were then analysed. A visualization technology named DataV was also introduced. Finally, an example was given to illustrate the validity of the system.
group mind mapping；visualization；DataV
2014-10-05
國家大學生創新創業訓練項目(201210500023)，國家自然科學基金(61075059 )
詹丹鳳(1991-)，女，湖北黃岡人，湖北工業大學本科生，研究方向為軟件工程
熊才權(1966-),男，湖北鄂州人，工學博士，湖北工業大學教授，研究方向為模式識別與智能系統
1003-4684(2015)01-0032-04
TP311
A
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