知识可视化在高校专业教育中的应用

一、知识可视化

(一)知识可视化概念

知识可视化是在数据可视化、信息可视化基础上发展起来的新兴研究领域。2004年7月MatinJ，Eppler和RemoA.Burkhard给出了知识可视化的定义：“知识可视化领域研究的是视觉表征在改善两个或两个以上的人之间的知识创造与传递中的应用。这样一来，知识可视化是指所有可以用来建构和传递复杂见解的图解手段。”知识可视化超越了基本的事实传递，通过提供比信息可视化更加丰富的、表达用户所知道内容的方式，其目标在于传递观点、经验、态度、价值、期望、看法、意见和预测等，并且通过这种方式帮助他人重构并正确地理解和应用这些知识。

(二)知识可视工具具有以下几种类型

1.概念图。概念图是康奈尔大学的若瓦克(J.D.Novak)博士等(1984)根据奥苏伯尔(DavidP.Ausubel)的有意义学习理论提出的一种教学技术。它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框中，然后用连线将相关概念和命题连接，连线上标明两个概念间的意义关系。这种知识可视化方法最大的优点在于知识的体系结构一目了然地表达出来，还突出表现了知识体系的层次结构。

2.认知地图。认知地图也被称为因果图，是以个体建构理论为基础提出的，其中的“想法”都是通过带箭头的连接线连起来，但连接上没有连接词，连接线的隐含意思是“因果关系”或“导致”，且没有层次的限制。认知地图主要用于帮助人们规划工作，促进小组的决策。

3.语义网络。语义网络Fisher(1990)将其定义为节点和连接组成的网络，有连接词但不严格限制在层次结构上。与概念图一样，语义网络以概念和有意义的、不受限的连接词为基础，形成基本的实例或命题。

4.思维导图。思维导图最初是20世纪60年代英国人托尼・巴赞创造的一种笔记方法。其初始目的只是为了改进笔记方法，它的作用和威力还是在日后的研究和应用中不断显现出来，并广泛应用于个人、家庭、教育和企业。托尼・巴赞认为思维导图是对发散性思维的表达，是一种非常有用的图形技术。

5.思维地图。思维地图是由(David－Hyerle)博士开发的帮助学习的语言。在这种语言中，教师和学生一共使用8种图，用以帮助阅读理解、写作过程问题解决、思维技巧提高。这8种图都是以基本的认知技巧为基础的，这些技巧包括比较和对比、排序、归类和因果推理。学生在建构知识时要使用多个图来提高基本的阅读、写作、教学以及问题解决能力和高级思维能力。

二、高校专业教育现状

一是外界信息环境的变化对高校专业教育的冲击和影响。随着人类信息量、知识量的迅速增长，如何对它们进行有效的管理、呈现和传播成为一个亟待解决的问题。高校作为知识传播和创造的重要基地，如何学习和应用现代可视化技术，深入高效地开发、组织、管理、传播高校自身丰富的知识资源服务社会，成为未来高校教育承担社会责任的重中之重。

二是高校专业教育本身发展的要求。传统的应试型教育已经不能适应当前建设创新型国家、创新型社会的要求。素质教育对高校专业教育的实行及其效果提出了更高的要求，教育更应传授给学生一种自我学习、终身学习的观念和方法。相应地，在教学中让学生形成对其所学专业的整体化、系统化的认识将更为重要。这将大大推动学生的学习主动性、创造性和积极性，也有利于学生形成自己的知识体系，并不断对其进行完善与更新。因此，大学教育不是单纯的具体知识的灌输，而是传授学生科学学习方法和学习技能，帮助他们建构合理的知识结构。

三是高校专业教育存在的问题。面对信息量、知识量迅速增长的时代现实，高校教育作为为社会培养和输送专业人才的教育基地，如何改变教育理念，优化教育方法和教育手段，不断适应时展的需要，培养出一批具有合理知识结构、较强学习能力的创新型人才，成为社会和全体教育工作者普遍关注的重大问题。目前，高校专业教育的现实还存在很多问题。例如：没有高效、优质的方法向学生介绍学科专业的整体知识体系及相互间的关联；学生只关注具体知识的掌握，往往是一盘散沙，不能形成对专业知识的宏观、系统的认识，不能构成自己的知识谱系等。

三、知识可视化技术在高校专业教育中的应用

第一，利用知识可视化技术将隐性知识转化为显性知识。隐性知识是指隐藏在人们大脑之中的，尚未表现出来的经验、观点、意见、态度、期望、价值观等。知识可视化可以将人们头脑中的隐性知识转换为显性知识，参与知识组织、交流、沟通、学习和创新。

第二，为课堂教学内容提供生动的可视化呈现。实验心理学家关于人类获取信息来源的心理实验证实，人类获取外界的信息中有85％要通过视觉。知识可视化技术将知识文本的线形表达，实现图形的、符号的、化复为简的图像表达，将静态知识以动态的知识呈现，从而直观生动地展示教学过程，冲击视觉神经，增强学生对知识的记忆与理解。

第三，整理思路，使思路清晰。对于复杂问题或不确定的想法，通过映射、画出问题中的元素，可以产生一种比较明晰的思路，使用可视化的模型，如采用思维地图等，这样既能给学生呈现一个思维过程，使学生可以通过思维导图理清思维的脉络，又能够构造一个清晰的知识网络，使学生把整个概念体系勾勒清晰。

第四，整合各类知识，优化认知结构。视觉信息可以和大脑中已有的知识网络联系起来，从而优化认知结构。概念图的运用就是一个很好的例子。概念图有助于学习者把握某个知识领域的全貌，将新观念与其已有的知识联系起来，将知识融会贯通。

第五，促进知识交流与协作。个人创作图形代表了建构信息或观念的一种可能方式，这是可以用来和别人共同分享的东西。由一组人创作的图形代表了群组的观念。可视化形式可以及时将分散在个人头脑中的灵感组合成一个整体性的结构，学生在小组学习时，常常会就某一问题展开讨论，集合众人的想法，此时，知识可视化是一项得力的工具。