论数字化学习资源中的知识元，本文主要内容关键词为：知识论文,资源论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1009-458x(2015)11-0030-04 一、引言 随着信息技术和互联网的迅速发展，数字化学习日益普及。数字化学习有赖于数字化学习环境、数字化学习资源和教学支持服务，其中数字化学习资源是支撑数字化学习的关键要素。从开放课件、视频公开课、微课程、MOOC和反转式学习等备受关注的热潮中，我们可以初步判断数字化学习资源的发展趋势。即微型化、可视化和可组合。基于这一趋势，本文试图引入并分析一种新的数字化学习资源形态——知识元，探讨知识元的构成、特点及其在数字化学习资源中的应用。 二、什么是知识元 有研究者指出：“人类社会的知识管理活动大致经历了三个重要的发展阶段。即以文献(知识的载体)为基本单元的知识管理时期、以信息(知识的某种属性特征，如主题概念、关键词概念和数据等)为基本单元的知识管理时期和以知识本体(知识内容本身)为基本单元(即知识元)的知识管理时期。”[1]20世纪70年代后期，美国情报学家弗拉基米尔斯拉麦卡教授首先提出“知识元”的概念。随后知识元的相关研究逐渐成为知识管理领域的热点。朱晓芸1993年提出“原子知识元”的概念，可视为国内有关知识元研究的肇始。 什么是知识元？图书馆学和情报学研究者从不同角度进行了阐述。温有奎等(2003)提出，“知识元是构造知识结构的基元，是知识系统的最小元素”。[2]柳长华(2004)将知识元定义为知识系统中可以表达一个完整概念的不可再分解的最小知识单位。[3]文庭孝(2007)认为：“知识元是文献中相对独立的表征知识点的一个元素，它可以是一段文字、一幅图表、一个公式、一段动画、一个程序等。”[4]由此可以看出，知识元的概念还比较抽象、模糊，尚未完全界定清楚。此外，在实践领域，与知识元相关的产品还比较少，目前能够检索到的有CNKI概念知识元库和科技数值知识元库。其中，概念知识元库将文献中的学术定义提取出来，科技数值知识元库则将文献中的统计数据单独提取出来，以供开展研究需要，可以说是在知识元产品化方面进行的有益尝试。 本文力图在上述研究的基础上，从数字化学习资源的角度引入知识元的概念，使之成为数字化学习资源知识组织中最具独立性、可灵活组合应用的可视化实体资源。我们认为知识元作为表征教学中知识内容的基本单元，描述的只是知识内容，而不包含教学要素，如教学目标、教学策略等；一般围绕知识点“就事论事”，不进行相关比较和推论；通常以图形化和图像化的媒介形式予以表达，时长在1-5分钟之间。 需要指出的是，在数字化学习资源的建设中，知识元不同于微课程。单从凯[5](2013)把微课程定义为：“有明确的教学目标、教学策略和教学评价，围绕教学目标进行教学设计，集中说明一个知识点或解决一个教学问题，学习时间在5-15分钟以内的小课程。”并提出，教学内容与教学目标的紧密关联是微课程的核心。可见，尽管知识元与微课程都是不可分割的、独立的和完整的知识单位，但两者最大的不同是：知识元不是课，不包含教学要素；而微课程是课，必须包含目标、策略和评价等教学要素。 数字化学习资源中的知识元，是指运用可视化的方式把人类知识体系中最关键的“知识基因”给予客观化的表现，而微课程则是以可视化的方式将最小的教学课程单元予以主观化的呈现。知识是相对客观的，而任何教学都是教师在一定的教学目标、教学理念和教学方法指导下，针对不同学习者，对人类知识体系进行有选择的主观化演绎。微课程旨在教会学习者某一知识点，而知识元旨在以恰当的媒介将客观知识内容表达得更加直观和形象。 此外，知识元与知识单元也并非同义词，知识元通过不同的排列组合构成不同的知识单元，不同的知识单元构成了知识系统。刘植惠提出的“知识基因”理论为我们解构知识的构成层次和进化规律提供了参考：“①科学概念是知识“遗传”与“变异”的基本单位——知识基因；②知识基因构成知识DNA，知识DNA是科学遗传和变异的基础结构——公式、法则、定律和规律；③知识DNA组成知识细胞，知识细胞是学科理论体系的基本单元；④知识细胞凝聚成理论体系，理论体系构成人类的科学大厦；⑤知识基因有学校教育、自学和科普活动三种遗传方式；⑥知识变异有三种途径：实践、移植和综合。”[6]可以说，知识元就是知识基因，探讨如何以可视化的手段将知识元表现为数字化学习资源中的一个类或是整个数字化学习资源中的“学习资源基因”，一方面可以有效提升目前数字化学习资源建设的效率和质量，另一方面可以为信息时代的知识组织和知识管理提供新的思路和可能。 三、作为数字化学习资源的知识元的分类 如果从庞大的知识体系中抽取和建设用作数字化学习资源的知识元，知识元的数量必然是海量的，如何对这些海量的知识元进行科学分类，是其在数字化学习资源建设中能够被充分共享和应用的基本前提。 1.按学科分类 中华人民共和国学科分类与代码国家标准《学科分类与代码》(GB/T 13745-2009)对学科进行了系统划分。我们可以借鉴此标准，按学科对知识元进行科学分类，例如，建设“电子技术”学科知识元、“机器人控制”学科知识元，等等。 2.按知识类型分类 克拉克(Ruth Colvin Clark)和梅耶(Richard E.Mayer)将知识分为五种类型，分别是事实、概念、过程、程序和原理。[7]同理，可将知识元划分为事实型、概念型、过程型、程序型和原理型。例如，简述“李时珍生平”的视频是事实型知识元，介绍“居住面积”概念的动画是概念型知识元，描述“万吨大桥高空转体”的视频是过程型知识元。 3.按媒体类型分类 同一知识元，可以通过不同的媒体类型予以表达。从理论上讲，知识元可以分为文本型、图片型、动画型、视频型和音频型。当然，这五种媒体的划分是相对机械的，各种媒体之间必然存在着交叉和融合，文字中可能有图片、音频、视频和动画，就是说除了这五种媒体的划分外，必然存在综合运用以上各种媒体的多媒体知识元。人类在长期的知识生产和积累过程中，已经产生了海量的知识元，这些知识元基本上是以词典和百科全书等文本形式呈现的。从数字化学习资源建设的需要出发，我们一方面需要对已有的文本形式知识元进行数字化改造，另一方面需要大力开发可视化的知识元，即以图形和图像化形式表现的知识元，使之成为数字化学习资源开发的最基本素材。 四、作为数字化学习资源的知识元的特点 1.不可再分 知识元是表征知识内容的基本单元，是“原子”层次的知识点。它不可再分，是能够被标记、使用和管理的最小知识单位。目前，在数字化学习资源建设和管理的过程中，普遍以视频课程、网络课程和移动课程形式呈现资源，这些课程整体性强，不便于拆分和复用。当一门课程的生命周期过后，只能重起炉灶，重新开发。为了解决资源复用的问题，大部分数字化学习资源库以文本、视频、音频和动画等媒体类型对资源进行分类。但是，不同媒体类型之间缺乏统一的粒度标准，所谓的最小粒度不是由知识本质属性决定，而是由媒体特性决定。在数字化学习资源的建设和管理中引入知识元的概念，就可以根据知识本身的粒度而不是媒体的属性开发和管理知识元，从而有效解决教学素材的粒度标准问题，避免资源的重复开发。因其不可再分，也就能充分实现可重用性。 2.完整性 知识元是关于某个知识内容的完整表达，任何部分或割裂的知识表达都不是知识元。关于知识元构成元素的研究结论不一，从二元论、三元论到七元论不等[8]。也有研究者宽泛地描述知识元的构成：任一粒度大小的知识都由内部属性、外部属性以及情景属性三部分构成，内部属性主要是该粒度知识内部关联的描述，外部属性是该粒度知识与其他知识关联的描述，情景属性是在特定环境下与外部情景关联的描述。[9]内部属性即知识元的构成要素及其关系，外部属性和情境属性是该知识元存在或发挥作用所必须依赖的其他要素和环境等。 3.关联性 在强调知识元不可再分性和完整性的同时，还必须认识到知识的整体性。知识元与知识元之间必然具有较强的关联性，每个知识元都是知识网络中的一个节点，知识元一旦脱离知识网络，就会仅仅是知识元，难以发挥其在知识生产和教与学中的作用。因此，知识元与知识组织是不可分的。 五、作为数字化学习资源的知识元的开发和应用 在互联网被广泛应用之前，人类积累的知识主要存储在书本中，学校教育特别是大学教育常常承担着储存、传递和创造知识的重要使命。在教学活动中，教师需要不断从动态知识体系中概括归纳教学材料，即教科书。所以，学校教育滞后于人类的知识生产是必然的。进入互联网时代，人类知识生产、储存和传播方式发生了根本变化，一切都基于互联网，一切都基于数字化。与此同时，教育也必将由传统的学校教育转变成数字化学习。我们不能将这场变革肤浅地理解为从书本到比特的教学媒介的变革，而忽视其中最关键的人类第一次有可能将知识生产和教育、学习同步进行，甚至合二为一。这将是一次历史变革。 1.作为数字化学习资源的“基础构件” 文本、图片、视频、音频和动画是任何数字化学习资源的基本构成元素。文字描述是一切知识传承的基础。迄今为止，文字仍然是人类知识的最主要载体，对于人类抽象思维、逻辑思维等的发展具有不可替代的作用。然而研究表明，我们的大脑对图像的处理要比文本快得多，大脑可同时处理图片中的数据，而处理文本采用的是线性方式。[10]以可视化形式表现的知识元直观、生动，在表达抽象事物、不可见过程和宏微观世界等方面具有独特优势，是一类非常有益的数字化学习资源。而这类资源具有“原子特性”，可以灵活组合，因而有着非常广阔的使用空间，它是各类数字化学习资源的基础构件。例如，基于知识元进行二次编辑，增加教学要素，可以形成一门微课程；对知识元进行重组可以使之纳入网络课程、移动课程、全媒体数字教材和MOOC中。 2.作为问题解决系统中的“知识字典” 教育的目的是培养人才，问题解决能力是创新人才培养的关键。尽管现实教学中知识传递的痕迹仍然明显，但不容否认，问题解决式教学会逐渐成为未来教学方式的主流，而知识元可以有力地支撑问题解决学习。例如，学习者在一个学习系统中，需要解决某个非良构的综合问题，而要解决这一问题，学习者需要具备一定的知识基础。系统提供若干知识元(通常多于解决该问题所需要的知识元)，学习者先学习知识元，并对其包含的知识内容进行选择、组合和排序，才能建构出问题解决所需的知识。在该系统中，众多的知识元组成了一套数字化的“知识字典”，供学习者查阅、分析。 3.作为学科知识元地图中的“知识坐标” 单个的知识元如同一个个知识孤岛，其应用不能脱离知识网络。在开发数字化学习资源的时候，可以建立“学科知识元地图”，将某个学科的知识元提取出来，并以线段连接以表明知识元关系和知识序列，建构出学科知识元地图库。该库支持动态语义搜索，搜索任一知识元，系统都会呈现以该知识元为圆心的语义概念网络。在该系统中，知识元就像数字地图中的一个个“坐标”，通过搜索和导航的方式引导使用者和学习者建立自己的知识坐标。 六、知识元研究中尚待解决的问题 把知识元应用到数字化学习资源建设中，有非常广阔的前景，但也有若干关键问题，如客观知识提取、知识元边界确定、知识元的可视化和知识元应用等问题，需要我们深入研究。 1.客观知识的提取 数字化学习资源中的知识元是对客观知识的可视化表达，从广博的知识体系中提取知识元，首先需判断哪些是客观知识。通常，文、史、哲、管理、经济和教育等学科具有明显的主观性，数理化和计算机等理工类学科具有明显的客观性。但人文学科也包含客观知识，理工学科也包含主观知识，如何快速有效地辨识主观知识和客观知识，是数字知识元建设过程中面临的首要问题。 2.知识元边界的确定 由于知识本身存在着连续性和不可分割性，而知识元又具有独立性和不可分割性，这两者的矛盾使对知识元边界的确定具有一定的主观性。因此，对知识元构成的研究无疑是重要的。 收稿日期：2015-04-15 定稿日期：2015-09-05