教学沟通情境下的知识可视化研究

文/米晓翰（四川大学）

一、知识可视化研究的现状分析

1997 年至2017 年，计算机科学、心理学、社会学、行为学和教育学领域是国外知识可视化研究的主战场，以计算机科学领域为主，侧面反映知识可视化和计算机技术等领域密切相关。知识可视化的目标在促进知识交流和传播上有很大的作用，所以，知识可视化的研究重点是人的行为和心理。因此，心理学、社会学和行为学与知识可视化研究领域有紧密联系。

1997 年至2017 年，教育学、计算机科学和知识管理领域是国内的知识可视化研究的主战场，其中教育学领域为主，聚焦点是教育理论与管理中的知识可视化研究和各学习层次教育中的知识可视化研究。值得一提的是国内知识可视化第二个主要研究学科为计算机软件与应用领域，这与国际知识可视化研究重点领域相吻合。同时因为知识可视化在数据挖掘方面的优势对情报学研究有特殊价值，所以国内知识可视化研究的第三大重点是图书馆情报学，国内研究领域与国外研究领域最大的区别就在于此。

二、知识可视化研究理论基础

（一）双重编码理论

双重编码理论认为，知识交流有两种渠道，即语言渠道（文字、交流）和非语言渠道（图像、感官）。从心理学表征领域的角度来看，具象名词比抽象名词更容易理解、解释这种现象，是人脑通过语言通道解码理解抽象名词，具象名词可以作为语言对象的同时也可以作为非语言对象进行解码。

双重编码理论以此为基础，提出人类认知系统拥有两个同时工作的认知子系统——语言符号系统和非语言符号系统，这两个编码系统在独立工作的同时也互相联系互相影响。语言符号系统包括视觉、听觉一类和语言相关的符号，这些可以词语化的编码包括指代具体事务或抽象概念的任何符号。举个例子，当我们用图形的表征形式指代“苹果”这个符号的时候，我们会唤起人脑对于“苹果”这个符号的视觉表征（颜色）、触觉表征（肌理）和其他与感官相关的共鸣。所以，在教学沟通的过程中，很多教师在授课的情境下选择使用教具来将抽象思维以直观可视的方式呈现，减少了学生接收知识信息的成本。

（二）知识可视化与信息可视化的区别

1.可视化对象不同

信息可视化的对象是虚拟数据，是非空间的。信息可视化的对象不具备几何属性和空间形态特征的信息，这种可视化的核心是通过计算机将图像图形进行呈现，目的是将抽象数据具象呈现，用以寻找发现新的信息。知识可视化主要面对的是知识本身，个体经验作为知识的总结，在不同个体的心智模型中将不同事物和规律进行认知和归纳；可以解释为知识针对于个体的某一特点目标的推理和判断以及个体对特点目标的本质认知。以此来看，知识不仅仅是数据或信息，知识更是个体的经验、判断、期望和认知的组合。知识可视化的最终目标就是使用可视化手段来丰富交换传播知识的方法。

2.研究领域不同

信息可视化的主要领域集中在信息探索，目标是简化数据获取的难度，让使用者更加方便地收集数据中的规律。信息可视化的主要研究领域包含：可视化变量、可视化模型、符号系统、信息传输、认知科学等。知识可视化的领域集中在对知识的探索，目标是让知识在两个或者两个以上的个体之间交换信息的效率更高，个体使用可视化的知识交流，交换记忆系统，共享心智模型。

3.理论基础不同

信息可视化的核心理论基础是认知心理学和计算机图形学，认知心理学主要负责支持信息可视化能够探究人如何认知世界、感受世界的理论，而计算机图形学提供多元的可视化手段。知识可视化的理论基础则是双重编码理论和协同创造理论，从这一点出发，就从本质上区分了信息可视化与知识可视化的区别。从双重编码理论的角度来看，使用可视化的方法呈现知识的行为对基于语言通道对知识的获取有很大的促进和协助作用，在降低认知负荷的同时，也加快思维传递的速度。

最早的信息可视化通过设计图纸来实现，发展至今天信息可视化的主要领域集中在计算机的交互上，由此信息可视化被定义为：计算机的支持下，用以增强认知的，交互式的抽象数据的视觉表现。

但信息可视化但研究也存在一定局限：

（1）信息可视化研究领域涵盖的范围不包括非计算机的视觉表现，如设计师的草图、研究者对某个问题建立的模型等。

（2）偏向感性类型的信息知识难以用信息可视化呈现，如观点、经验、知识等。

（3）对于信息接收者的研究相对不足也是信息可视化研究中的一大局限。

目前心理学、教育学、传播学等研究学者是研究知识可视化的主力军，知识可视化也由此被促使成为一个新的可视化研究领域。

三、协同创造理论与知识可视化的联系

（一）协调创造理论影响知识可视化形成的方式

促进个体之间进行知识交流与转换是知识可视化的目标之一。知识交流的阻碍会在交流者之间在文化、知识结构等方面有差异时产生，参与者之间对彼此的知识结构是否有基本的了解是消除这种阻碍的关键。有研究者认为，个体与个体之间的交流互动能让他们对相关事件产生高度相似的认知和理解。共享心智模型的建构也受个体之间交互活动分享经验的影响。在协同创造的过程中，个体与个体之间对于同一个问题会通过不同的角度进行思考阐释，进而形成一个共享的心智模型。

协同创造通过参与者交流知识和经验的行为，建立交互记忆系统和共享心智模型，同时也为知识可视化任务选择准确的可视化手段。这也是设计学科中不同于其他学科的一个研究假设，设计项目在进行前期准备工作时，选择一个准确的视觉表征手段是十分重要的，因为准确的视觉表征手段对知识的交流、转换、记忆和再创造起积极的作用。协同创造中的“创造”，除了指代创造知识、创造价值之外，也指代独特的设计表现手法的创造内容。

（二）协同创造理论对知识可视化交流的作用机制

在知识可视化交流过程中，参与个体心智重叠部分的模型，就是知识可视化的共享心智模型。在认知学的视角下，这是一种团队认知，当团队间出现类似的团队认知时，整个团队在交互的过程中才属于在进行知识共享。有实证研究证明，团队成员间的心智模型越相似，进行知识分享的可能性就越大。另有学者认为，知识交流属于一种意识上的转化行为，是某个个体的知识从这个个体单独理解转化为可以被他人理解、吸收并使用的过程。也有学者认为，创造新知识的过程就是个体间进行知识共享属于一个相互交换显性和隐性知识。

很多研究实证也证明着共享心智模型和交互记忆系统对知识的交流有正向影响关系。知识不断交流共享碰撞并最终创造新知识，这是知识交流的最终目的之一，在教学情境的角度下，我们需要重新严查知识交流传播的过程机制。此外，协同创造理论对于知识可视化影响的实证案例相对较少，所以探索协同创造对知识可视化设计效果是笔者此次研究的核心问题之一。因此，笔者提出协同创造行为对知识可视化有正向作用假设的基础，是基于很多研究者经过研究后得出个体间的交互活动可以促使他们产生和特定事件的统一认知和理解的观点。由此可以认为，个体之间通过交互活动以对知识和经验的共同认知，对构建共享心智模型影响巨大。

（三）知识可视化对教学沟通的调节作用

共享心智模型的适用范围不仅是同等级的研究学者之间进行跨学科交流，同样的，在教师与学生的沟通过程中也起到正向影响。以往关于学生学习、师生沟通方式的研究忽视了个体与个体之间存在的知识、认知、思维等思想意识的差异，教师不能很好地因材施教，同时教师在授课时对学生的心理关注较少，心理辅导的过程中会存在师生认知方式的不同而沟通受阻的问题。

近年来师生冲突、学困生的数量增加等教学问题逐渐被更加关注，时代背景下教学沟通和知识交流在学术界和实践领域都是热点问题，但是专门针对知识可视化对教学沟通的研究相对较少。提升知识交流质量和效率，可以让学生在知识获取与分享的过程中更好地接收、记忆、理解和应用知识，而可视化手段也许可以弥补这一沟通方式的空缺，通过非语言通道的方式与语言通道一起为个体之间减少沟通成本。也有部分实证研究表明，建构共同的语言系统是沟通过程中的关键因素，建立共识度越高的语言系统，促进个体与个体之间对显性和隐性知识共享的效率更高。有效的知识交流可以消除个体之间沟通过程中的不确定情境，减少沟通过程中可能出现的误解，提升个体之间的信任感，这也是提升沟通体验和效率的重要因素之一。

四、结语

当下对知识可视化的研究范围主要存在两个方向：（1）教育学领域内针对不同的教育目的选择知识可视化手段；（2）信息情报学研究领域中区别于信息可视化的可视化手段；而知识可视化在设计学学科领域的研究起步相对较晚，目前尚未形成完善的研究议题。此次研究从设计学角度出发，选择教育学下的教育沟通情境作为研究聚焦，这个选题一方面源自国内外设计研究领域对于教学设计的逐渐重视，另一方面当下社会热点中的师生交互问题也愈发受到关注。本次研究尽可能地阐述知识在协调人和环境交互过程的行为以及在这关系中的工具作用，这一研究的选择弥补了当下教学设计的空缺，推动了设计研究对象范围的拓展。