可视化研究

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1、作者：刘向敏摘要：在同化学习理论中，强调新旧知识的相互作用。在教学活动中，如果新知识能以最佳的形式呈现给学习者，那将缩短学习过程，提高学习效率。因此，本文设计从同化学习理论来分析知识的表征。重视知识的外在表征,尤其是可视化的知识表征，可以弥补以往知识外在表征不足之处，最终促进知识的同化过程。关键词：同化学习 知识表征 知识可视化一、知识表征方式影响知识同化1.知识表征方式在教学中的重要性分析在认知学习理论中，奥苏伯尔提出了知识学习的同化理论，他认为，学习实质是新知识与学习者认知结构中原有知识网络中的符号、表象、概念、命题建立联系。新旧知识相互作用才会产生有意义的学习。新知识与原有知识结构可以利

2、用的恰当观念可以构成三种关系：第一种，原有观念是上位的，新知识是下位的；第二种，原有观念是下位的，新知识是上位的；第三种，原有观念和新知识是并列的。在同化学习理论中，强调新旧知识的相互作用，在教学活动中，知识的传授和掌握是个动态的过程，如果新知识能以最佳的形式呈现给学习者，让学习者以最快的速度将新旧知识联系起来，那将缩短学习过程，提高学习效率。学习时要把符号所代表的知识与认知结构中原有的知识加以联系，只有新旧知识结合，才能增强对新知识的理解和记忆，熟练掌握，获得心得意义，产生新的认知结构，创新思维。重视知识的外在表征,尤其是可视化的知识表征，可以弥补以往知识外在表征的不足之处，学习者会快速的接

3、受刺激，产生接受新知识的意向，新旧知识相互作用，最后以恰当的方式表征为学习者内部的知识。如图所示：新知识以最恰当具体的外在形式表征出来，根据情况可以用多种方式表征,激发学习者本身的知识结构，很快找到新旧知识的关联，相互作用最终同化形成自己的知识表征（内在表征）。当这些知识在其他情景中得到应用，即学习者用自己的表征方式再次把知识外化时，学习最终完成。即学习者已经能够灵活运用所学的新知识解决问题。知识的外化与最初的知识的外在表征可以是不同的。所以说合理的设计知识的外部表征,可以帮助学习者快速接受,存储以及提取信息。教育者在将知识教给学生之前，要经过研究，加工取舍，采用适当的知识表正方式，利于学习者

4、学习，2.可视化知识表征的缺失“知识表征（representation ofknowledge）:在头脑中标识有关知识内容与结构的方式。既包括感觉、知觉、表象等形式，又包括概念、命题、图式等形式。它们分别标志着人们对事物反映的不同广度和深度。对于不同的知识内容，可以采用不同的表征方式，就同一种知识内容而言，也可以采用不同的表征方式进行标识，以提高个体对知识的掌握程度与应用能力。知识的外在表征, 是指运用符号和实物来描述知识和知识结构的视觉化形式。知识的外在表征有多种多样的形式,它将模糊不清的思想转变成清晰的外在形态，有利于学习者的接受，符合认知经济性原则，没有多余的信息，不会增加学习者的认知负

5、荷在这里，我们把知识的外部表征方式划分为：文字表征与可视化表征。文字表征法是指用词表达知识概念。文字的表达力很强，基本能表达任何复杂的现象与思想。但缺点是抽象、难掌握、难理解，需要在一定的经验水平之上才能接受，并且文字语言在不同年代还有不同的风格特征。但在传统教学过程中，采用最多的就是文字表征方式，尤其是年龄越大的学生，运用文字就越多。我们似乎认为图形原本就是肤浅的，不真实的，难以确切表达的。多教师的观点是图像符号是简单的，对小学生比较适用。当学生的抽象思维能力提高以后，就忽略了对“图”的使用。其实，许多时候，一图胜千言，语言文字无法恰如其分地表达时，尝试用可视化的表征方式，会有意想不到的效果

6、。随着信息技术的不断发展，知识的外部表征方式也有新的变化，出现了信息化的知识表征，如超文本、概念图，虚拟现实技术也为知识表征带来了新天地。可视化的知识表征在信息技术的条件下有了新的突破，制作工具越来越多，方法更为简单，表现形式生动多样。这为教师使用可视化的表征方式提供了有利的条件。3.可视化知识表征的滥用许多教师已经意识到知识的可视化是有重要作用的，但在教学过程中使用时会产生一些问题，首先是运用不当，适得其反；其次是运用不佳，只在表面上激发学生的兴趣，满足了“看”的需要，而忽视了学生的“思”；再次是可视化知识并不是教育的快餐，它的重点在于潜移默化的培养学生的人文思想，价值观。所以，利用可视化的

7、知识表征并不是轻而易举的事情，它要求知识的呈现者有较高的视觉文化素养，这就需要我们对可视化的知识表征有更清楚、深层次的认识与掌握，意识到它在教学过程中的重要性，最终能够较好的把握它在教学过程的应用。二、知识可视化的运用分析1.适时运用可视化就是用图形表达信息。视觉是人类的最主要的信息来源。人们日常生活中的80%的信息来自视觉，50%的脑神经细胞与视觉相连。在教学过程中，当新知识用文字符号表达时太抽象、模糊，难以让学生理解与掌握时，应该想到把知识可视化。遇到难点时，用一种方式表征，若不懂，再换一种表征方式，直到学生理解为止。教师在授课之前可以预先对知识做几个不同的表征方式，选择好恰当的一个，再根

8、据课堂实际情形运用其他的。可以补充说明，使知识通俗易懂。可以用多种表征可视化表征方式从不同角度展现。一般来说，对于陈述性知识，可以画出简图或概念图，把概念之间的联系明确的呈现出来，这样有利于学生掌握知识结构，激发原有知识的认知结构，新旧知识间找到联系。对于程序性知识，同样可以用具体图示方式表现出“如何做”让人一目了然。“看”是人与生俱来的一种能力，在学会使用语言之前，人们就懂得了怎样去“看”。所以当与文字语言无法阐释清楚时，就用“图”来说明白吧。可视化知识并不能取代知识的语言文字表征，而是要将两者有机地结合起来，促进学生智力和情感的和谐发展，培养具有创造性的人才。2.恰当运用知识的外在表征,

9、就是运用符号和实物来描述知识和知识结构的视觉化形式。知识的外在表征有多种多样的形式,它将模糊不清的思想转变成清晰的外在形态，有利于学习者的接受，符合认知经济性原则，没有多余的信息，不会增加学习者的认知负荷。知识的可视化形式有很多，已经总结出来的有：知识地图( knowledge map)、示意图(Diagram)、图画(Picture)、连续性图表(Graph)、离散性图表(Chart)、矩阵图(Matrix)、流程图(Flowchart)、组织者(Organizer)、树形图( Tree) 。我认为除去这些之外，摄影作品，影视作品等也属于知识的可视化表征方式，在培养学习者的文化素养方面很有价

10、值。各种形式都有自己的独特之处，要根据特点合理选择运用。3.精心运用图像语言丰富，可以“仁者见仁，智者见智”，能够用来培养学生发散性思维；但是运用不当会有可能造成学习者对感官刺激的依赖，形成放纵和宣泄的浮躁思维模式。可视化的知识表征是更多的依赖于人们的视觉经验。这些经验来自于生活的积累而非系统化的学习。学习者的经验水平不同，对所表达的知识的理解层次有所不同，有人会从中获益匪浅，而有人会琢磨不透其中隐含的意义。容易造成信息沟的进一步扩大。所以在运用时要谨慎，作到有的放矢。可视化的知识表征是表达人类情感的有力工具，在德育教育中运用得当能够激发学生的情感，引导走向正确的方向。但引用不当，会适得其反，

11、学生不仅没有受到正确信息的引导，还有可能得到不良信息的诱导，走向误区。可视化知识表征方式能够提高学生的文化修养，培养学生的思维能力，在张舒予老师的视觉文化一书中提到符号的能指和所指。能指就是抽象符号所表示的对象，所指既包含对象又包含对象所表示的意义，即：一个是与“能指”形象相符合的直接的“所指”，一个是从“能指”形象中抽象出来的某中概念、思想或者情感等深层次的意义。理解这一点，我们就能很好分析一下，教学过程中要传授的知识是属于哪个层面，是仅仅把一个概念或事物呈现给学习者，还是希望所呈现的知识能够对学习者有思想、价值观方面的影响，或是思维能力的提升。提升表征的所指含义，脱离庸俗。潜移默化培养学习

12、者的情感价值观和文化修养，根据这些分析，要恰当选择可视化的知识表征。三、掌握规律 提高效率在认知学习理论中，奥苏贝尔的同化学习理论提出意义的学习。学生能否习得新知识，主要取决于他们认知结构中已有的有关概念，意义学习是通过新知识与学生认知结构中已有的有关概念的相互作用才得以发生的，由于这种相互作用的结果，导致了新旧知识的意义的同化。同化学习理论有助于我们了解学习者是如何把知识组织在认知结构中的。一般说来，新知识是贮存在与认知结构中相应的有关概念的相互关系之中。其中的一个概念(不论是新习得的还是已有的)势必是另一个概念的上位概念。而且这个上位概念必然比另一个概念更稳定。我们有必要分析新知识与原有知

13、识间关系，选择最为合理的知识的外在表征。当进行下位学习时，学习者的原有知识结构具有概括性，新知识处于原有知识的下位，可以用示意图、结构图等形式把新旧知识之间的关系展现出来，清晰明了。上位学习时，可以用知识地图、组织者将新知识展现出来，达到对原有知识的概括与提升。等。当然，用什么形式的知识可视化形式并不严格确定。要根据具体情况而定。首先，教师要根据知识的类型选择是否用可视化的知识表正方式其次，用到的可视化表征方式要恰如其分，不能分散学生对知识内容的注意力，产生负作用。再次，应用可视化知识表征要注意学生的思维水平发展，不能简单设计而没有深刻的内涵。同化学习理论强调内外知识相互作用，作用的结果应该是

14、更高层次的理解。抽象思维的培养。一味追求学习效率，只注重学习结果。忽视了学生价值观的培养知识的视觉表征可以培养学生的文化素养，与文字相结合，使知识有趣味。吸引学生注意，更重要的是使学生对知识产生内在的兴趣，而不只是偶然注意。把握好知识表征的运用方式，可以提高学习效率。也可以潜移默化的提高学生的文化修养。当然，选择知识表征方式也涉及到教师的各方面因素。但要有一定的视觉文化修养，把握其规律，会有更好的效果。知识可视化知识可视化指可以用来构建、传达和表示复杂知识的图形图像手段，除了传达事实信息之外，知识可视化的目标还在于传输人类的知识，并帮助他人正确地重构、记忆和应用知识。知识可视化有助于知识的传播

15、，在信息技术条件下，知识可视化有了新的突破：制作工具越来越多，制作方法更为简易，表现形式更为多样。知识可视化在教育中也逐步应用起来，并且范围更加广泛，效果也更受期待。知识可视化作为学习工具，改变认知方式，促进有意义学习。知识可视化作为教育理念，促进教师进行反思，辅助教学设计。知识可视化以图形设计、认知科学等为基础，与视觉表征有着密切关联。视觉表征是知识可视化构成的关键因素。如概念图是基于有意义学习理论提出的图形化知识表征；知识语义图以图形的方式揭示概念及概念之间的关系，形成层次结构；因果图是以个体建构理论为基础而提出的图形化知识表征技术。知识可视化是通过视觉表征形式促进知识的传播与创新。无论是知识可视化设计还是应用，视觉表征都是这个过程中的关键部分。因此，知识可视化的价值实现有赖于它的视觉表征形式。 目前，在教育技术领域从事知识可视化研究的主要学者有武汉大学信息管理学院的周宁教授、南京师范大学赵惠臣博士（现任教于河南大学）和北京师范大学赵国庆博士等。赵慧臣博士著有博士毕业论文符号功能视角下知识的视觉表征研究，赵国庆博士在国内核心期刊也发表多篇相关论文。