徐 平
知识表征是认知科学领域研究的重要内容。本文回顾知识表征的理论发展，讨论信息化的知识表征的理论意义及方法，分析了文字表征、图式表征、超文本表征、多媒体及虚拟现实表征的特点及在认知中的作用。
关键词: 知识表征 认知 信息化
1．引言
知识表征是记载或表达知识的方式。知识表征对人的认知过程意义重大，人类文明依赖于知识的表征得以传承、延续和发展。
知识表征是认知科学领域研究的重要内容之一。现代认知心理学把知识定义为“个体通过与其环境相互作用后获得的信息及其组织”，也就是把知识视作个体头脑中的一种内部状态。同时认知心理学又根据知识在头脑中的表征特点分为“陈述性知识”和“程序性知识”。前者主要以命题网络或图式表征，后者以产生式系统表征，这就构成了知识本质上的差异。知识表征可以以知觉为基础，如空间和线性表征；也可以以意义为基础，如言语信息的记忆。它们从不同层次上体现了信息的有组织的集合[1]。
人们对知识的认识理解，是接受信息和对信息加工处理的过程。高速发展的信息技术，以人类信息接受能力和处理能力为模拟对象，为知识的表征提供了技术领域和实践领域的有力支持，这不仅表现在教育信息资源表征的多元性和开放性、多媒体信息表征的交互性、虚拟现实技术表征的情景性等方面，更重要的是，计算机信息加工处理和表征的高效性、多样性和呈现智能的可能性，近年来受到人们高度关注。在网络信息环境下表征知识认知知识，强化了学习者的主体性意识，加强了学习的共享性、探索性和协作性，给学习者提供了更为广阔的思维提升和交流空间。人们期望网络和信息教育技术能够使学习者更容易获得高层次的思维技巧与能力，能够促进人类思维能力的训练，而不仅仅是帮助掌握知识，这一美好的愿望将趋使现代教育技术教学研究逐步走向深入，而不只停留在应用的表层次。探讨信息化知识表征的理论和方法，对于教育心理学、心理语言学与认知心理学等学科的发展有重要的促进作用，根据中医学科特点设计信息化知识表征的方法，对中医教学更具有重要的实践意义。
2．知识表征的理论及发展
不同的知识表征方式会对知识的学习和应用产生很大影响。从远古时代的符号、图形到文字，直至今天信息时代巨大多样的表征方式，知识表征经历了漫长的历史发展过程。20世纪70年代中期，许多认知科学家进行了大量的关于知识表征的研究，这些理论研究与学习研究的结合开启了研究者的思路，从而逐渐揭示出建构主义学习的一系列重要特征。
二十世纪七十年代中期大量关于知识表征的研究，在涉及编码、表征、提取以及言语运用等许多方面提出了一些重要理论，包括HAM（Anderson &Bower, 1973）、ACT(Anderson, 1976)、ELINOR(Norman & Rumelhart, 1975)的激活扩散理论、概念驱动理论以及Kintsch、Miller和Johnson-Laird等人的理论[2]。
2．1 多元表征
在多元表征问题的研究方面，双重编码理论和有关记忆的表征值得关注。
2.1.1 双重编码理论
双重编码理论最重要的原则是，同时用视觉和语言的形式呈现信息用以增强信息的回忆与识别。
双重编码理论的提出者是心理学家Paivio A[3]，他强调在信息的贮存、加工与提取中，语言与非语言的信息加工过程是同样重要的。双重编码理论假设存在着两个认知的子系统，一个专用于对非语词事物、事件（即映像）的表征与处理，而另一个则用于语言的处理。佩维奥同时还假定，存在两种不同的表征单元，即适用于心理映像的“图像单元”和适用于语言实体的“语言单元”。前者是根据部分与整体的关系组织的，而后者是根据联想与层级组织的（Paivio,A.Dual Coding Theory，1986,p.53）。
双重编码理论还提出三种加工类型：①表征性的：直接激活语词的或非语词的表征；②对照性的：利用非语词系统激活语词系统；③联想性的：在同一语词或非语词系统的内部激活表征。一个既定的任务也许只需要其中的一种加工过程，但有时则需要所有三种加工过程。
双重编码理论可用于许多认知现象，其中有记忆、问题解决、概念学习和语言习得。
2.1.2 有关记忆的表征
二十世纪七十年代初，E.Tulving在总结有关记忆研究的基础上，区分出语义表征（Semantic representation）与情节表征（Episodic representation）。语义表征是指使用以语言为载体的概念、命题、规则、原理、公式等，表达有关世界的知识以及语言本身使用方面的知识，语义表征主要涉及的是那些不依赖特定时间或约定地点的事实。情节表征是指可作为概念、规则、原理例证的个人、情境性和情感的体验，以及具有一定时空背景的事件。这两种表征的区分在于贮存在记忆系统中的信息性质和信息组织方式的不同。语义表征是保持从经验中抽象出来的或双经验中获得的概括，是一种概念的贮存。情节表征中的信息是在现象学层次上的，是用视觉映像或其它映像的形式贮存起来的。1989年，Bocdaerts在上述研究的基础上进一步提出，长期记忆中除语义表征、情节表征外，还有动作表征（action representation）。动作表征指的是人可以利用语义信息和情节性信息去做些什么事，在行动中获得与个人的直接体验连接在一起的、有意义的知识。
显然，在建构性学习中，学习者必须充分利用语言与非语言编码以及知识的语义、情节和动作表征之间密切、丰富、强大的联系、努力建构丰富、复杂的、多元的记忆表征，充分发挥自身高度的联想力，增强知识的建构能力。
2.2 文本阅读理解
二十世纪七十年代中后期，心理学界研究并提出了关于课文表征的几种重要理论[1]，如Rumelhart等人的图式理论，Schank等人的脚本理论，Meyer的课文表征理论，Kintsch等人的文章表征理论。其中以Kintsch 和Van Dijk（1978）提出的文章表征理论影响最大。
Kintsch 和Van Dijk认为，在文本阅读理解过程中，学习者至少会建立起三种层次的表征，即文章的表层表征、课文基础表征和情景模型。所谓表层表征，是指对文章中字、词、短语之间语言学关系进行编码所形成的表征；课文基础表征，则指对文章所提供的语义及等级层次结构关系所形成的表征；情景模型则是当学习者根据自己的背景知识对阅读信息进行整合形成的第三层次的表征。
二十世纪八十年代以来，文本阅读的研究主要围绕Kintsch 的“文章表征理论”进行。多数研究者认同在文本阅读理解过程中学习者会建立起上述三种层次的表征,但对阅读过程中通过何种信息加工活动形成这三种表征则有不同见解，形成不同的理论。主要有建构主义理论、最低限度假设以及记忆基础的理解加工观。
建构主义的观点强调背景信息通达的主动性、策略性，主张阅读过程是一个随文章的内容结合读者背景知识不断地形成文章的情景模型的过程。在阅读过程中总是进行主动的搜索，总是力图去解释当前的信息并试图将当前的信息与先前的信息进行完全的整合（Graesser et.al. 1994;Singer et.al.1994）。
最低限度假设的理论认为，读者在阅读过程中不会即时地产生精加工推理或目标推理，文章的情景模型不是随着阅读不断建构的，而是在阅读后才形成的。
九十年代以来发展起来的记忆基础的理解加工观认为，即使在局部联贯性不中断的情况下，读者也会通达背景信息，新进入的命题，不仅要与短时记忆保持着的句子形成局部连贯，而且同时会非策略的、被动的、平行地激活长时记忆的信息进行整合。根据这个理论，在阅读过程中，读者读到某一句子时，该句子所蕴含的概念和命题以及存在于工作记忆中的信息都自动向长时记忆发送信号，背景信息则依据与这些信号的匹配程度而快速地得到不同程度的重新激活（E.g. Albrecht & O'brien, 1993; Garrod & Sanford, 1988, 1990; Glenberg & Langston, 1992; O'Brien & Albrecht, 1992）。
2.3 认知理论、建构主义与知识表征
认知科学理论的发展带来知识表征的多元化，认知理论的发展是知识表征理论发展的基石。
2.3.1认知学习理论和建构主义理论的历史
瑞士学者让・皮亚杰(J.Piaget)曾指出：“认识既不能看作是在主体内部结构中预先决定了的――它们起因于有效的和不断的建构；也不能看作是在客体的预先存在着的特性中预先决定了的，因为客体只是通过这些内部结构的中介作用才被认识的。”（《发生认知论原理》，1981年）
皮亚杰和早期布鲁纳的认知学习观主要在于解释如何使客观的知识结构通过个体与之交互作用而内化为认知结构。维果斯基认为，高级的心理机能来源于外部动作的内化，这种内化不仅通过教学，也通过日常生活、游戏和劳动等来实现。
以建构主义观点来建构计算机辅助学习模式实践的探索者最早是美国麻省理工学院（MIT）人工智能研究所的西摩・佩帕特。他提出LOGO计划，标志着将计算机用作认知工具培养问题解决能力新方式的建立和形成，发展成为“计算机作为学习环境”和“计算机作为工具”的计算机辅助学习，促成了建构主义和计算机辅助学习两者最初的结合。
乔纳森的“思维技术说”则进一步以建构主义学习观来发展和丰富计算机学习模式，其核心观点是：学习是一个思维过程，建构是这一过程的基本机制；基于建构的思维活动与包括社会情境在内的大背景密切相关，因此主张把计算机辅助学习作为建构型学习环境的一部分，成为促进思维的有效手段[4]。
科尔伯格在认知结构的性质与认知结构的发展条件等方面作了进一步的研究，斯腾伯格和卡茨等人则强调了个体的主动性在建构认知结构过程中的重要作用，并对认知过程中如何发挥个体的主动性作了较深入的探索。
2.3.2 认知的发展
皮亚杰认为，智慧本质上是一种对环境的适应，智慧的适应是一种能动的适应。一定的刺激只有被主体同化于认知结构之中，主体才能做出反应。因此从功能上说，智慧是一种高级的能动适应；从结构上说，智慧本质上就是一系列不同层次的认知。
认知结构的功能(适应环境的功能)不变性和认知结构的结构可变性是皮亚杰认知发展理论的两个立论基础。功能不变性的最基本含义是“适应”的本质不变，皮亚杰提出了完整的“同化―顺化”学说以阐明适应的过程。“同化”是指个体把外界刺激所提供的信息整合到自己原有的认知结构中；“顺化”是指原有的认知结构无法同化新环境提供的信息时所引起的个体认知结构发生重组和改造。可见，同化是认知结构数量的扩充，而顺化则是认知结构性质的改变。保持同化与顺化的动态平衡，才能实现主体与环境的良好适应。
学习是一种意义建构的过程，人们对事物的理解与其自身的认知结构有关。学习者在学习新的知识单元时，不是通过教师的传授获得知识，而是通过个体对知识单元的经验解释从而将知识转变成为自已的内部表述。知识的获得是学习个体与外部环境交互作用的结果。外部世界的知识既可以同化到原来的认知结构中，又可以通过顺化机制改变已有的认知结构。
学习的发展也依靠于原有的认知结构。由于每一学习者都有自己的认知结构，对现实世界都有自己的经验解释，因而不同的学习者对知识的理解不完全一样，从而导致了有的学习者在学习中所获得的信息与真实世界不相吻合，此时只有通过社会“协商”和时间的磨合才可能达成共识。既然学习者对于外部世界的理解可以是各异的，因此主张教学评价应侧重于认知过程，而不是学习结果。
学习是一种真实情境的体验，学习的目的不仅仅是要让学生懂得某些知识，而且还要让学生能真正运用所学知识去解决现实世界中的问题。在一些真实的情境中，学习者如何运用自身的知识结构解决实际问题，是衡量学习是否成功的关键。如果学生在学校教学中对知识记得很“熟”，却不能用它来解决现实生活中的某些具体问题，这种学习只做到了单向的内化建构，而忽视了逆向的外化于物，显然是一种无效的学习[5]。
认知科学理论指导下的知识表征应该具有多元化的特点。作为建构性学习特征之一的情境化学习要求注意知识表征的多元化问题并加强各种知识表征（语义的、情节的和动作的）之间的联系，同时还应注意使知识表征与多样化情境的关联。
2.3.3 LOGO理论
LOGO是一种方法论，它将计算机用作认知工具，以建构主义观点来建构计算机辅助学习模式。其简要的含义是，将学习处理的对象分解为一组基本成分，然后以这些基本成分为基础进行多个层次的组合，就像自由搭积木，积木就是基本成分。各种成分组合起来，从简单到复杂，千变万化。LOGO思想与中国古老的周易八卦思想在本质上具有一致性。八卦的基本成分是阴爻、阳爻，每卦由三个爻象排列组合，爻的阴阳属性构成了各卦的属性，代表自然万事万物衍生的物质基础；爻所处的位置则代表了事物的不同发展阶段。八卦阴爻、阳爻排列组合、变化，阴柔阳刚，摩切交感，万物由此孕育、滋生、繁衍。
在任意搭积木组合的过程中，许多部分不一定有意义，但其中却可找到非常有用的组合，如模型、模式、语义、案例，令搭建者产生成就感。这些组合可能是以往从未组合过的，于是成为一种创造的源泉。在搭建过程中，搭建者必须积极投入，主动思考，对每个组合理解其意义，判断其价值，与理想的目标有多大距离，还缺乏什么基本成分等等，才会取得学习效果。
在LOGO思想指导下的知识表征，各知识元素（单元）应该具有随意组建的特征。
2.3.4 信息加工建构主义[6]
信息加工论对学习持认知主义观点，它认识到学习不是被动的"S--R"联结，而是包含信息的选择、加工和存储在内的积极的、复杂的心理加工过程。因此，信息加工论基本上是认知主义的，都是跟行为主义对立的。
信息加工建构主义则不同，它比信息加工论更前进了一步。它虽坚持信息加工的基本范型，但它接受了冯・格拉塞斯费尔德的第一条原则，即知识不是被动接受的，而是认知主体积极建构的，承认外来信息与已知知识之间存在着双向的、反复的相互作用。但是，由于它不接受冯・格拉塞斯费尔德有关知识是对经验世界的适应的第二条原则，因此，通常被称之为弱建构主义。斯皮若等提出的认知弹性理论正是信息加工建构主义的一个主要代表，也被称为折中的建构主义。
信息加工论与信息加工建构主义两者在主观--客观维度上存在着差异。信息加工论是客观主义的，它假定信息或知识是事先以某种先在的形式存在的，个体首先必须对它们进行认知加工，然后才能进行更复杂的认知活动。建构主义则反对客观主义的传统。当然，这两种观点之间的界限并不是泾渭分明的。
2.3.5 认知弹性理论
1990年斯皮若提出认知灵活性理论（Cognitive Flexibiliy Theory）。所谓认知弹性，意指以多种方式同时重建自己的知识，以便对发生根本变化的情境领域作出适宜的反应。因此，这既是超越单一概念维度的多维度知识表征方式的功能，又是作用于心理表征的一整套图式加工过程的功能。该理论与知识的迁移以及超越初始的学习情境的技能密切相关。其重点落在以多种观点呈现信息，并利用能提供不同范例的多种研究案例。该理论的基本原理是：
1）只有在显示多重事实时才能以最佳方式对结构不良领域的现象进行思考，这是因为从单一视角提出的每一个单独的观点虽不是虚假的或错误的，但却不是充分的。该理论的中心问题是多元认知表征，即要求从多于一个观点的角度检查某一概念，这既能增强对该概念自身的理解，同时也能增强将这一理解迁移至其它领域的能力。
2）概念与案例构成的多维与非线性的"十字交叉"形状（"Criss - crissing" of conceptual and case landscape），表明有理由、有根据的正确理解会因背景的不同而存有差异。也就是说，在解决问题的过程中，往往存在着不止一个的正确答案。"十字交叉形"这一隐喻表明，从不同方向得到一个映像或观念可同时既加强新的观念，又加强作为出发点的原有概念。这是因为这一链接在原本没有联系的概念之间形成了一种新联结。通过几个具体示例说明概念，可使该概念更富有意义。显然，多重知识表征的目的正是试图通过构建各种观点的"马赛克"以及概念与案例构成的多维与非线形的"十字交叉形"，达到对复杂知识尽可能完整的理解，从而使学习者获得具有足够弹性与灵活性的知识以适应多变的真实情境。
3. 信息化知识表征的方法及其意义
3.1 文字表征
文字表征法是指用词表达知识概念。
概念有内涵，概念间有相互关系，其内涵与相互关系都可用文字描述。文字的表达力是非常强的，原则上能表达任何复杂的现象与思想。中医学理论的表达自古以来主要由文字完成（也有用符号表达的，如八卦，但在文化发展史中不占主导），可见文字表达仍然是不可缺少的。文字表达的缺点是不很形象，掌握、理解费力，并且不同年代还赋予语言以不同的风格特征，今人读古书就还有理解古代文字的过程。
信息化的知识表征（如计算机屏幕显示的文字表达）应该简洁扼要、清晰明了，具有启发性和引导性。
3.2 超文本及认知弹性超文本
3.2.1 超文本
超文本(Hypertext)是按照人脑的联想思维方式非线性地组织管理信息的一种技术，采用超文本技术表征知识，是按超文本方式组织知识内容，文章、段落、或一句话、一个词都按相互间的联系被组织成正文网。无所谓第一页和最后一页，阅读的起始和顺序均由学习者意愿决定。选择学习阅读下一段正文的依据不是顺序，也不是索引，而是正文之间的语义联系。认知心理学的研究表明，人类思维具有联想特征。人在阅读或思考问题过程中经常由于联想从一个概念或主题转移到另一个相关的概念或主题。所以按超文本的非线性、网状方式组织管理信息和按传统文本的线性、顺序方式组织管理信息相比较，更符合人类的思维特点和阅读习惯。
超文本之所以具有上述优越性是由其非线性的结构特征决定的。超文本的基本结构由节点(node)和链(link)组成。节点用于存储各种信息，节点内容可以是文本、语音、图形、图像或动画；节点大小可以是一个窗口也可以是一个书签，链则用来表示各节点(即各种信息)之间的关联。节点和链均有多种不同的类型因而形成不同的多媒体系统。这与概念图表达知识相似。
超文本表征方式的一个重要表现是人机交互。人机交互、立即反馈是计算机处理信息的显著特点。人机交互能够有效地激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望，从而形成学习动机。在传统的教学过程中一切都是由教师决定。从教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤甚至学生做的练习都是教师事先安排好的，学生只能被动地参与这个过程。而在多媒体计算机交互式学习环境中则可以按照自己的学习基础、学习兴趣来选择自己所要学习的内容，以选择适合自己水平的练习，可以用个别化教学模式，也可以用协商讨论的模式，使计算机象学习伙伴一样可以进行讨论交流。在这样的交互式学习环境中学习的主动参与性显而易见。按认知学习理论的观点，人的认识不是外界刺激直接给予的，而是外界刺激与人的内部心理过程相互作用产生的，必须发挥学生的主动性、积极性，才能获得有效的认知，这种主动参与性就为学生的主动性、积极性的发挥创造了很好的条件，即能真正体现学生的认知主体作用，有利于认知主体作用的发挥。
3.2.2 认知弹性超文本
认知弹性超文本是与认知弹性理论相关的技术。认知弹性超文本适用于需进行高级知识获得学习的结构不良领域。具有非线性特征的超文本有助于学习者从多种观点的角度接近概念并构建知识表征，真正改善对复杂概念的掌握。在这一类型的学习中，学习者必须达到的两个基本目标是：①掌握概念的复杂性；②具备将已有知识独立应用至新情境的能力。认知弹性超文本力求将内容镶嵌在相关的上下文或背景之中，以克服知识的抽象性并有助于对复杂性的理解与掌握。
该技术还开发了情境敏感的知识集群（Situation-sensetive knowledge assembly）加工方法，提供了学习者在随机访问文档时根据需要对原有链接进行动态编辑的可能。学习者只有从多种观点的角度接近概念并构建知识表征时，才有可能真正对复杂概念的掌握。如可用常规方式掌握一般原理与概念的结构良好的知识领域，就没有必要使用超文本。学习的目标是掌握概念的复杂性和具备将已有知识独立应用至新情境的能力。认知弹性超文本开发了情境敏感的知识集群加工方法。它提供了学习者在随机访问文档时根据需要对原有链接进行动态编辑的可能，以便更深刻地提示概念的本质并使其更好地与相关主题联系，由此，学习者可基于具体情境或案例整体构建知识集群。它为学习者提供了一个计算机支持的可视的学习环境。他们可以类似的方法在随机访问时对文档中的超大型链接进行重新组合，不断重构情境地敏感的知识集群，以更清晰地提示概念的复杂关系。超文本既教会学生如何获得依据背景的、多维度的、非分割的整体知识，还教会学生对情境敏感的知识集群进行加工和灵活应用的技能[7]。
3.3 概念图及图式表征
3.3.1 基本概念及其理论基础
概念图（concept mapping）是一种用图表组织和阐述表达知识的工具，也是一种知识结构的表现方式，是语义网络的可视化表示。其基本方法是：概念用节点（nodes）表示，概念间的关系用节点间的连线（links）表示，知识则被看作是由各种概念和这些概念所形成的各种关系。因此概念图就包括概念及概念的连�两大部分。
概念图是图式表征中最常用的一种方式。图式分为语言图式（linguistic schema）、内容图式（content schema）、结构图式（formal schema）和策略图式（strategy schema）。语言图式指读者所掌握的语言知识及运用语言的能力，内容图式指与文章内容相关的背景知识；结构图式即语篇知识，可以指导宏观地把握文章脉络，提高学习效率；策略图式指读者大脑对阅读理解过程的一种监察行为[8]。此外，表解式也应属于图式表征的一种，即知识用表格归纳表征。表解式有简一性表解和专题性表解等多种形式，能将知识进行概括、归类、比较，分门别类地将知识串联起来，理出线索，使之系统化，有利于培养归纳综合的能力。
现代图式理论产生于二十世纪七十年代中期，主要代表人物有Minsky（1975）、Rumelhart（1980）和Schank(1977)。20世纪60年代，美国Cornell 大学Joseph D. Novak 教授对概念图进行了研究，1972年为了解其使用录音教学的学生在长时期过程中认知及知识发展的结构而发展了这一工具。
图式理论认为，图式是表征存储在记忆中的一般概念的网状资料结构（data structure），它由变量（variable）和槽道（slot）构成，其控制结构即基本活动方式是自下而上的资料驱动加工和自上而下的概念驱动加工，其中心作用在于构建对于某个事件、某件客体或某种情形的解释。现代图式理论创始人之一Rumelhart（1977）把图式解释为以等级层次形式存储于长时记忆中的一组"相互作用的知识结构"或"构成认识能力的建筑砌块"。运用图式理论研究阅读，强调背景知识在阅读理解中的作用，对文本的理解不再被视为作者对读者的单向作用过程，而是一个复杂的作者的语言与读者头脑中的图式（即广义的背景知识）相互作用的过程[8]。
概念图的理论基础主要有奥苏伯尔（David Ausubel）的认知心理学和Ausubel的有意义学习理论。它的基本思想是由学习者自发地学习概念的属性，通过将新的概念和命题纳入到自己固有的概念中，从而产生学习。概念图可看作是个体认知结构某一层面的形象化表示，它有助于将形象化地表示外物联系的知识结构整合内化到自身的认知结构中。有一个名叫“灵感”[9]的概念表象软件，是专门用来建立概念地图的。
概念图之所以能强有力地促进意义学习是因为它可以作为一种模板，去帮助组织知识并使之结构化，哪怕是碎小的、肢离的知识，有了这块模板，就可以用小的彼此相关的概念及命题的框架单元把这些知识组成结构。许多研究表明，我们的大脑是按层级架构来组织知识的，而概念图的形式恰与之相似：在构建概念图过程中，学习者将概念通过横向、纵向、回溯等等的联系构成阶层化的、由高级到低级或由大到小的、逐渐分化的图表，在这一过程中，知识被高度浓缩，各种概念及其关系以类似于脑对知识储存的层级结构形式排列，清晰地提示了意义建构的实质。同时学习者可以随时对概念图进行补充、修改，充实发展自己的知识结构，从而有助于其进行有意义学习。1984年Novak 教授提出的“概念图可促进反思”就是对概念图促进意义建构的概括。由于概念图能够促进学习的意义建构，目前化学[10]、生物[11]、医学[12]等学科都有应用概念图教学的成功实例。孙易新的心智图法也可以看作概念图法的发展[13]。实践表明，经过训练养成画概念图的习惯，将使学习者终身受益。
3.3.2 中医学教学的概念图表征
中医学理论的概念图表达可以是层次性的，也可以是语义网络。奥苏贝尔理论认为，知识是按层次结构组织起来的，据此Novak & Gowin提出概念图应该是具有层次性结构的，最高级的概念处在顶端。用概念图表达静态的层次结构，关系很清楚。我们可以用适合的关联词来说明不同层次的概念之间的关系，并确定不同分支之间的横向联系，体现了认知结构的渐进分化和整合（融会贯通）的特征。
也有的认知心理学家主张，知识是以语义网络形式来表征的，并不一定是层次结构的，所以，概念图不一定是层次性的。中医学理论对世界的认知常常是扩散性的、联想类比的，心理学家荣格曾把中国传统文化《易经》的理论思维同西方传统思维进行比较，发现它与西方的因果思维不同，它不是线性的，而是集合的，不是历时性的，而是共时性的。所谓“同步”，就是指各种联系处在“相对共时性”中。在这样的联系中，时间不是一种抽象，而是一个具体的“闭联集合体”,它能够以一种非因果的平行对应方式，在不同的地点同时表现出来。这种平行的对应关系不是简单的层次性结构的，用语义网络的形式更易于表征。
以概念图表达知识是一种演绎性的教学方法，节点表示概念，而概念间的关系用节点的连接表示。用适合的关联词来说明不同层次的概念之间的关系，并确定不同分支之间的横向联系，体现了认知结构的渐进分化和整合（融会贯通）的特征。将课程中所学知识元素按语义建立关联，可以帮助学生理解抓住总体关系，有助于知识的系统化，帮助学生学会组织知识、分析知识、归纳知识，建立开放式的、逻辑关联的思考模式。教学过程即是这个概念图不断完善的过程，教学者和学习者可以通过不断地构建，寻求达成一致认知结构的机会。
一般认为,概念图的表达步骤如下：
①确定主概念；②列举相关概念；③为概念分类和命名；④画出概念图。
3.3.3 概念图法诊断和考评
概念图法又是一种较为直接的测查认知结构的方法和理想的考评工具。概念图可以表达知识，也可以表达思想，由于各人感知事物及其规律的差异，所以每个人所绘制的概念图结构也各不相同。传统的纸笔测验只能测出学生的记忆程度, 概念图却能清楚呈现学生的概念架构。由学习者完成的概念图可用以测量学生的认知水平，反映学习者的陈述性知识的组织特征，了解学习者对概念及其关系的理解，以及学习者知识结构的某些缺陷。
用概念图作为测查认知结构的方法涉及到对概念图进行评分，这种评分可以从三种不同的角度：①就概念图中的成分评分：即评价其中的命题（数量、准确性或横向联系）、层次水平数以及实例。②参照标准的概念图来评分：对比学生的和专家的概念图，看它们之间的一致性程度如何。这种方法首先要确定一个反映理想的知识结构的概念图，研究者一般用学科专家、教师或优等生的概念图作为标准，而后对比学生的概念图与标准的概念图。③综合前两种评分方法：既评估概念图中的成分，又参照标准的概念图[14]。
苏永梅[15]对概念图的评分准则进行了总结，认为大部分评分准则都是从Novak 和 Gowin在1984年定的准则的演变。如Markham, Mintzes 和 Jones (1994) 按Novak 和Gowin的准则作出改动，包含三个额外的观察评分标准：①引征知识范畴的概念数目；②引征知识范畴的额外资料；③显示概念衍生的支线。此外还有其他一些概念图的评方法。Trowbridge 和Wandersee (1994) 提出概念图的“表现指标”，用以计算及量度各方面的表现，当中包括学生的概念图得分、难度、提交概念图的数目。Rice, Ryan 和Samson (1998) 根据既定教学及课程目标的适应性，发展了一套评核概念图的方法，并发现学生在概念图练习所取得的分数，与评估相同教学目标的多项选择题测验得分有着密切的关系。Edmondson (1999)亦指出，概念图某些部分的得分可作为比较基础，用以了解学生不同层面的知识理解程度。但也有人对此作出批评，如Regis, Albertazzi 和Roletto (1996) 提出把评分重点移到概念图的内容及组织转变方面。
3.4 多媒体及虚拟现实表征
3.4.1 多媒体
知识通过声频、视频、文字等多种媒体形式综合表示，这些研究国内已有较多研究报告。
多媒体的出现是信息技术在知识表达形式上的巨大突破。多媒体使知识的表达从简单抽象符号走向模拟仿真，给学习提供类似真实的情景，同时对多种感官进行刺激，大大弥补了文字表达形式的不足。
但从认知角度看，多媒体也有其缺陷。多媒体信息大量是多余的，不能清楚表达对象的本质，大量信息容易变成信息超载，所以情景学习还要帮助过渡到意义理解，这就是单纯形象思维的不足，需要抽象思维训练的原因，我们以往的教学实验证明了这一点[16]。
对于理论思维训练来说，多媒体形式的表达不占主体。
3.4.2 虚拟现实
虚拟现实VR（Virtual Reality）又称人工现实或虚拟环境，其基本思想是通过计算机硬件、软件以及各种传感器构成三维信息的人工虚拟环境，用户投入到这种环境中，即可与之交互作用，获得身临其境的体验。
虚拟现实技术可理解为多媒体技术发展的更高境界。虚拟现实表征知识不仅具有多元性。VR技术具有三个要素[17]，即虚拟世界的对话性、虚拟世界的自律性、虚拟世界的表现性与临场感。就目前人们使用的目的来说，VR技术大致可以分为三类：①显示现实：再现那些实际存在的，但因某种原因而人类难以到达的场所(如宇宙空间或核反应堆、距离遥远的具有危险性的或者费用昂贵的场所)，在计算机内进行作业与体验。②模拟现实：显示那些实际不存在的事物，与实际存在的真实事物进行对比，如与CAD系统相结合的建筑仿真就是一个典型的实例。③创造现实：创造在现实世界里并不存在，而且今后也不会存在的全新世界，人类进入这一全新的世界后，可获得同现实世界完全不同的体验。
VRML(Virtual Reality Modeling Language) 是在WWW上创建3D虚拟对象的工具，同时也是一个极好的三维可视化工具。VRML设计者的意图是将VRML变成Internet上的交互仿真标准语言,它依据层次结构的节点模型来构建虚拟世界，用交互式的、动态三维可视化对象来表达依靠常规媒体无法实现的内容，它的交互式三维图像与WWW的分布式功能的结合，为知识表征及认知添神来之笔。①VRML世界是可进入的。用户进入计算机屏幕中的3D世界，可以象进入真实世界一样探索它；②是学习者控制感受,而不是计算机，计算机并不提供一套固定的选择和路径；③VRML世界是交互的。物体之间可相互响应，也可响应用户触发的事件，用户可以进入场景，改变其中的元素；④VRML世界把2D、3D物体、动画、多媒体效果混合成统一的媒体。
4. 结语
信息化技术为人类知识表征带来如此丰富、多元、美妙的发展，为人类知识的传承，为人类智慧的发展提供了无限广阔的发展舞台。Sperber & Wilson(1986：vii)曾说过：“人的认知过程是这样来调节的：付出最小的加工代价获得最大的认知效果”[18]。信息化知识表征的意义即在于此。
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