知识可视化的表征过程解读

刘婷 袁晓斌

（安徽师范大学 教育科学学院，安徽 芜湖 241000）

21世纪是一个知识爆炸的社会，更新信息的速度急剧上升，获取有效的信息资源成为当前的首要任务，因此，这就对人们如何掌握知识提出重要的挑战。根据研究实验表明，人类大脑处理图像信息要比处理文本信息更快，所以通过图形技术手段能在海量的信息中更快的获取重要信息，知识可视化恰好是这种表征信息的技术手段，而学习者应掌握知识可视化的表征手法以适应当下的社会。但是，怎么掌握知识可视化的表征手法又是一个值得思考的问题。本文首先从知识可视化的本质角度探究，对整体有系统的认知，再分解视觉表征的过程，一步一步地剖析视觉表征的重要意义，从中得到启发思考，从视觉素养、知识逻辑化、思维可视化等角度分析知识可视化，让学习者对知识可视化有更清晰的认知，更好地掌握知识可视化的表征方法，以适应未来的学习型社会。

一、知识可视化的本质追问

1.知识可视化的内涵解读

“知识”一词由来久远，但至今也没有一个明确而统一的界定，《辞海》中的解释是人在社会实践中逐渐积累的经验。在《汉语大词典》中，指有学问或人们在社会实践中所获得的认识和经验的总和。通过《辞海》和《汉语大词典》的解释可知，知识是人们自己在生活过程中所获取的长久记忆经验，并可长期使用和解决具体的问题。而“可视化”的中文是指视觉上的图示化，英文词源源于“visual”，英文单词为“visualization"，解释为“类似于视觉感知的心理图像”，其实质是人们将记忆信息通过技术工具转化成图片、图像、图表的过程。可视化是描述和交流信息的载体，起到给学习者减少认知负荷的作用，目的是促进深层次的理解。从“知识”和“可视化”的词源分析看，知识可视化是把自身的认识和经验以传递、建构、解释、创新为目的图示化方式而展现出来。知识可视化的视觉表征是把知识点以图形、图像、图标、箭头等信息载体经过组合和处理，建构成逻辑性紧密的视觉表征图示。简而言之，视觉表征是传递知识的一种快捷方式。

2.知识可视化的特性呈现

知识可视化是在科学计算可视化、数据可视化和信息可视化基础上逐渐发展起来的新兴研究领域，它运用视觉表征手段，以促进群体知识的创造和传递[1]。“知识可视化”中的“可视化”其实质是利用计算机的图形图像处理技术，把各种信息转换成合适的图形图像[2]，以便于进行知识的传递、建构和解释。另外，多种研究证明，利用图表类的视觉表征方式更具有传递信息的优势，如整体性、相关性、把握性、记忆性等都得到了视觉上的联系，而知识可视化的表征方式正是运用图示化的原理，将需要传达的信息按照逻辑性表征出来。Eppler认为它能支持学习的过程、启发人们接受知识、增强记忆力、呈现新的观点等等[3]。知识可视化的目的不仅仅是传递基本知识，还希望传输见解、经验、态度、期望、创新、观点和预测等，并帮助他人正确的重构所需传达的知识。在教育领域，知识可视化的表征过程丰富，表征手法又独具特色，人们将越来越重视知识可视化的应用和发展。

二、知识可视化的表征阶段解读

知识可视化是研究如何应用视觉表征改进两个或两个以上人之间的复杂知识创造与传递[4]。从以上定义看，知识可视化是以图解的手段承载所需传递的知识，然后直接作用于人的感官，而视觉表征就是其知识可视化的研究对象，也就是说知识可视化的表征与人之间的互动是密不可分的。首先，表征的基础需要学习者准确的视觉判断，其次，需要学习者对所获取的信息进行存储记忆，而表征的第三个阶段就是对大脑中所储存的知识进行加工处理，以便于减轻人的认知负荷，从而促进新知的获取与传递。从视觉判断、信息存储、信息处理这三个过程对视觉表征进行意义解读，以便于更深层次的理解表征过程。

1.表征基础：视觉判断

视觉感官是人的最基本的一种行为特征，视觉的观看可以传递大量的信息，视是观看，是一种直接作用于感官的现象，而觉是一种知觉和意识的共同体现，我们每天的视觉感受都是丰富多彩的，既有感官反应又有知觉和意识。因此我们需要对视觉感受进行“视觉判断”处理，提出一种积极的行为选择。视觉的第一步是通过视觉器官对事物做出反应处理接收，再在此基础上对所获取的知识信息进行判断，并为下一步的信息存储奠定基础。视觉判断不仅仅是一种理性的选择，而更是对自身认知的一种选择，视觉判断实际上就是一种求知能力的判断。知识可视化正是运用了这种“视觉判断”，将大量的信息进行分类处理然后直接存储在大脑中。要想对知识可视化进行精确的表征，首先要把握好视觉判断的作用和特点，才能更好地进行知识可视化的表征。

2.表征核心：信息存储

在知识可视化视觉表征的过程中，经过视觉判断后，最核心的部分就属于信息存储，而人的记忆就是信息存储的关键，要想知识可视化的表征信息最后能被学习者深刻的记住，那么就要对重点信息进行记忆储存，在视觉感受上按照学习者的经验做出判断和处理。视觉上观看的记忆实际是由短时记忆系统和长时记忆系统构成，其中主要存储着个体的表象代码和视觉代码，是个体认识从感觉到思维的桥梁，是感性认识到理性认识的结合部分[5]。也就是说在视觉感官刺激后，通过记忆层中的一些代码，帮助学习者建立信息储存的结构，从而理清获取信息的逻辑思维。实际上，在信息存储的过程中，能够唤醒学习者记忆中的知识，在大脑中建立新知与旧知的连接，进一步完善和修改记忆中的内容和结构方式，从而更深一步的在大脑中进行信息存储，构建大脑中的知识库体系。

3.表征关键：信息处理

表征的关键在如何将别人清晰的认知，经过视觉判断和信息存储，知识可视化的表征，为将所需传递的知识进行表征。人的大脑首先要搜索所需要表征的知识内容，对信息进行比较、归类、综合和运用，在大脑中形成感官的视觉图像，将有关的表征信息进行系统化和具体化的再现处理，经过多层次的信息整理和处理后，就能准确地把握所需知识的表征过程，对知识进行意义建构，再在人脑中进行可视化处理，建构成可视化的知识框架和网络联系图，将各种思维结构以形象的图示方式呈现出来。在大脑处理信息的过程中，会调动人的全部认知心理过程，运用感觉、联想、情感、理解、记忆等多种方法，[6]将信息快速的转化成逻辑化的编码，这样的信息处理过程将传递知识的特征和内涵表现的淋漓尽致。经过视觉的判断和信息的存储，信息的处理成为最关键的部分，通过这三个层次使学习者对知识可视化视觉表征的过程有了更深的解读，也为知识可视化的表达过程所需能力提供分解思路。

三、视觉表征过程中学习者所需能力

知识是可视化的对象，可视化是知识的表征手段。可见，知识可视化是由对象和表征手段构成，既需要了解表征的对象，又要掌握表征的途径。在早期发展的可视化过程中，知识可视化是为传送知识内在的价值和经验[7]。在这些传递的内含关系中，要想表征出精准的可视化过程，而且体现出有价值的领悟，学习者需要掌握视觉素养、知识逻辑化、思维可视化等基础能力。而这几种能力实质上是对视觉表征过程的分解，每个知识可视化的视觉表征过程都需要扎实的基础能力，更有利于人们掌握知识可视化的表征手法。

1.基本条件：视觉素养

西方哲学史上对“视觉”这个词汇极其重视，很多人认为，视觉是上帝赋予人们的一种技能，使我们的精神世界更加纯洁且富有内涵。20世纪60年代约翰.蒂贝兹提出“视觉素养”一词，视觉素养是指人们利用视觉观看，并结合其它感官而产生的一种能力素质[8]。在最近的研究中，视觉素养是一个热点词汇，大部分人认为视觉素养就是指个体通过视觉处理后的一种创新能力，它涉及到多个学科领域，在各个学科领域中占据着极其重要的地位，是每位学习者必须具备的基本素养之一。人们利用视觉素养观察和辨别生活中某些事物的特征和形象，如色彩、符号、天气、表情等等。视觉素养实质就是一种视觉能力，而视觉能力的创造性运用恰恰促进了人与人之间的交流，同时提升了人们的鉴别能力，这是本体提升的相互促进过程。从上分析可知，视觉素养里所包含的特点、作用都与知识可视化的特征不谋而合，视觉素养强调的是对“知识”的判断处理，是知识可视化表征过程中的基本步骤，对知识进行严谨的判断处理后，才有机会将相互联系的图像表征出来，最终呈现给学习者良好的视觉效果。可见，视觉素养既包含学习者的解读过程，又包含判断知识的过程，这是对知识判断的一个基本素养过程。

2.信息整合：知识逻辑化

在生活中，写作、说话、学习都需有逻辑性，逻辑性就是一种系统的演绎、整理、总结的过程。所以说逻辑性是学习者必不可缺的一种能力。知识是一个极其复杂的系统网，每个知识中的各个要点都是相互联系、相互制约的，而知识与知识点之间又存在着千丝万缕的关系，只有把每个知识点之间的关系梳理清楚才能便于人们系统的整合知识以用于后期提取。如果每位学习者都只是将知识点碎片化、零散地存于大脑中，而在真正需要相关知识点时就难以提取系统知识，无法起到知识的关键性作用。所以要想达到知识可视化的效果，就需要将这些基础的“知识”进行逻辑化处理，形成一套逻辑性完整的知识结构。学习者的大脑中如果有一条清晰的知识脉络，把所有的知识都进行分析归类，就像图书馆里所有的书目一样条理清晰，那么人们大脑里的知识都具有严密的逻辑性，只要需要时，就会提供所有的相关知识点，在学习者提取时发挥真正解决问题的关键作用。所以说使知识逻辑化就是信息的整合归类，为后期可视化做好逻辑上的准备，形成一个严谨而清晰的逻辑网。

3.表达方式：思维可视化

思维是人脑借助语言对客观事物进行概括的一个反应过程，它主要是以感知为基础来呈现表达。“可视化”在1987年的美国自然科学基金会上第一次以专业术语出现[9]，它是以一种图示化的方式呈现。目前，在教育领域，视觉文化背景加上图形图像的技术，人们更加关注可视化的研究，而思维可视化正是站在可视化的基础上而兴起，所以思维可视化也逐渐成为研究的聚焦。思维可视化是将隐性的思维进行可视化处理，是指利用图示技术把学习者学习过程中的思维结构、思考路径、思考方法、知识结构等一一呈现出来，使其出现清晰可见的图示过程。从思维可视化的实质来看，思维可视化是知识可视化的前提，思维可视化将抽象的知识形象化，复杂的知识简单化，凌乱的知识逻辑化，使不同层次的知识更易被学习者理解、记忆、分析和应用，它相当于将知识点逐步直观化的过程。掌握思维可视化的能力能够将知识可视化的效果表现的更加生动形象具体，同时也彰显学习者的思维能力，灵活运用大脑中的学习资源，增强逻辑思考、概括、归纳、分析、推理的能力，将大脑中的逻辑知识以图像表征的方式构思出来，这是一个知识结构预先表征的过程，为知识可视化做好表征基础。

4.传递知识：知识可视化

从知识可视化的本质上分析，它是将抽象的知识以形象的图示方式呈现出来，然后形成直接作用于人的感官的视觉表征。要想知识可视化的表征效果达到最佳状态，既要强调知识表征的方式，又强调表征是否符合人的视觉体验。可见，知识的外在表现方式重要地影响着内在知识的认知、理解、运用和传播，甚至决定着内在知识的生存价值与发展方向[10]。而“视觉表征”方式在思维可视化的基础上已经基本成型，知识可视化只需在思维可视化的基础上选出符合学习者心理认知特点的图解手段，就能达到预想的表征效果。从知识可视化的内涵、实质、特征、表征意义上解读分析发现，知识可视化视觉表征的过程的确需要学习者掌握视觉素养、知识逻辑化、思维可视化等能力，便于对知识可视化有全方位的了解。学习者在具备这些能力之后，必能加快促进知识的传播和创新，从不同的阶段把握知识可视化的表征能力。目前，各个国家的研究者都在强调视觉表征的重要性，也出现各种可视化的软件工具，软件工具不但能帮助学习者构建思维路径，更能有效地提高学习者阅读、分析、记忆、思考和学习的能力，使教学环境变得可视化。知识内容以图示化的方式更有利于理解，知识可视化的兴起必能促进教育的发展。

四、结语

知识可视化是现代可视化技术下的产物，是辅助学习者学习的工具。随着新兴技术的发展，知识可视化不仅帮助人们掌握知识，而且能够建构新知并传递价值，更为现代教学方式的创新提供新的思路和路径。思维可视化、知识可视化都是当今可视化发展的趋势，人们将会重视可视化技术的发展和运用，不断地探索知识可视化的表达过程策略，使学习者通过培养视觉素养、知识逻辑化、思维可视化等类似能力来掌握知识可视化的表征方法，更清晰的优化学生的学习方式，也为知识的传递提供便捷的渠道。