（图片来源：Pixabay）

最近有几位朋友讨论自适应的话题，也聊到了知识图谱的问题。很久没写文章了，写一篇互动下。我会把真实的认识尽可能地表达出来，但这个话题涉及比较多的专业术语及概念，仅适合业内人士，对抽象概念恐惧者慎入。

什么是知识图谱？所指为何？

先从一位老前辈的批评开始吧。

详细见上图。后来与这位前辈沟通，了解到他反对的知识图谱是特有所指的。

当然，我知道前辈所批评的是大部分所谓的“知识图谱”。当然，我也知道有一些人的不是。于是抛砖引玉:

聊天聊到这，这位前辈意识到自己谈的“知识图谱”是特指的。但是说到底“知识图谱”只是一个“术语”，“所指为何”并非不可重新定义。

后来，这位前辈，澄清了自己的观点：

其实前辈批评的，是将“知识图谱”应用在“认知发生上”。或者更明确地说是：反对用“知识图谱”取代学习或教学中涉及“认知发生”的环节。

但是这位前辈最后也补充两点：

• 1、在应用知识或探究问题上，思维导图还是蛮有用的。

• 2、在形成知识结构或综合课程知识上，知识图谱这种方法，也是很好的。

换句话说，即便是传统“知识图谱”也是与学习相关的。

为什么大家热衷“知识图谱”这个方向？

为什么大家热衷“知识图谱”这个方向。我觉得可能有几个原因。

• 知识这么抽象的东西，大家多少还是会希望在“知识的可视化”方面做些努力，我们称为“图示心理”。

• IT技术的应用，需要做业务沟通时，往往也需要“思路图”或者“图示”来辅助，这时候很容易想到“思维导图”或者“知识图谱”一类的概念。

• 许多机器学习的项目，基于知识点做无监督学习时，遇到了问题，希望能通过知识图谱一类的东西来辅助一下。

• 在认知心理的研究中，其实有个类似的概念叫“认知地图”（包括：图式心理）。

• 在人工智能领域中，有一个“语义网络”的概念。

• 一些教辅或者其他图书也有类似的产品，例如：概念地图、思维导图。（见下图）

上述这些因素中，我觉得在“为什么大家热衷‘知识图谱’这个方向”的话题上，人们心里权重最高的相关概念应当是“语义网络”和“认知地图”这两个。本文就这一话题展开聊聊，其他的放下不议。恰好“语义网络”有可以算作是一种“认知地图”，一会儿我们会聊到。（另外，讲到“认知地图”的时候，还有一个相关概念很重要，就是“专家模式”或者“专长模式”。这个话题，我们在下一篇文中《追求极致的有效学习--基于脑特性的学习原则：（3）专家模式与认知地图》会详细来谈。）

为什么需要讨论“认知地图”

我们先来看看，“认知地图”是指什么？在约翰·安德森的《认知心理学》中，他是这么定义“认知地图”的：

视觉表象的另一个重要功能是帮助我们认出和记住环境的空间结构。我们对世界的表象表征通常被称为认知地图（cognitive maps）。在认知地图中我们可以明显展现出表象与行动之间的联系。在计划如何从一个地图去另一个地方时，我们会经常发现自己在想象周围的环境。

如果我们查询各大百科：

认知地图是在过去经验的基础上，产生于头脑中的，某些类似于一张现场地图的模型。是一种对局部环境的综合表象，既包括事件的简单顺序，也包括方向、距离，甚至时间关系的信息。

托尔曼根据白鼠学习迷宫的实验提出，动物学习不是在一连串刺激和反应之间建立联系，而是在脑内形成了迷宫的格局，托尔曼称之为认知地图。

总体来说，从官方的定义来看，认知地图是关于对环境的表征的。但，这只是其一。

这里所有的“环境”基本是指“真实环境”，也就是说“认知地图”是关于真实环境的描述。那么有一个问题是：抽象概念之间的关系，是否也是由于类似的认识机制来构建的？

这个问题在教育领域是重要的，因为“知识”基本都是“抽象概念”。

我们继续查询百科，这时我们查阅另一个概念：认知地图效应。

关键句：学习就是对行为的目标，取得目标的手段，达到目标的途径和获得目标的结果的认知，就是期待或认知观念的获得。

我们接着来，有一本书：《创设联结：教学与人脑》是从脑科学角度探讨教学的。

里面有这么两段话值得推敲：

这一段，基本还是在讲安德森所述的“认知地图”。但是提到了另外一个概念“图式”。图式是什么呢？

所谓图式，是人脑中已有的知识经验的网络。在皮亚杰认知发展理论中，图式是指一个有组织、可重复的行为模式或心理结构，是一种认知结构的单元。一个人的全部图式对组成一个人的认知结构。认知理论把图式定义为从心理学理解认知的基本构造单元。

还有一段：

学者把这种“心理空间”称为：主题地图。这种主题地图，可以是关于抽象概念的。

换句话说，一些研究脑科学的学者认为，主题地图可以帮助改善主题教学。但这里我们讲到了“图式”，“图式”不是“图示”。“图示”是用图来协助表达。“图式”是关于知识经验的网络。这里谈到了“知识经验”。过去我认为他是一个词，即：“知识经验”。现在，我明白这是两个词，“知识”和“经验”。从认知主义的角度来看，其实它们俩各有所指，前者其实是指“经验的知识表征”，后者其实是指“知识在形成之时，身体方面的相关生理体验”。

前者也叫“认知表征”，后者现在一般称为“具身认知”。

如果你不曾经历（体验），你将无法“理解”？

按照上述逻辑，人的认知是具身的，如果“你不能想象拣玻璃的动作，你就无法理解啥叫拣玻璃”。这样的逻辑。也就是说，如果你不曾经历（体验），你将无法“理解”。

但是，事情并没有这么简单。上述逻辑似乎是想告诉我们所有的学习都应该发生在“真实场景”中。这，显然是不可能做到的。例如：我们在消防队员的火灾课程中，难道要放一把火把大楼给“真实地烧掉”吗？

一些教学设计的学者认真地区分了关于“逼真度”的相关概念。例如：范梅里恩伯尔就总结到：

所谓“逼真度”是指一个特定的模拟环境与现实世界一致性的程度。通常其区别就介于“心理逼真度”、“功能逼真度”和“物理逼真度”之间。“心理逼真度”是指模拟任务环境复制现实任务环境中所经历的心理因素的程度，这里不仅包括了要表现的技能，还包括压力、恐惧、厌倦等心理因素。“功能逼真度”是指针对学习者要完成的任务，模拟任务环境以类似现实任务环境的方式发挥作用的程度。“物理逼真度”是指模拟环境在“看”、“听”、“摸”甚至“闻”上与现实任务的环境的相似度。

心理学家认为，在复杂认知技能的有效学习方面，模拟任务环境中的重要性，心理逼真度>功能逼真度>物理逼真度。有时候任务课堂培训刚开始的时候，学习任务都是在功能逼真度和物理逼真度相对低的环境中完成的，随着学习者技能的增加在逐步增加这两方的逼真度。

不仅如此，我们还知道课堂上课的时候，甚至其他课堂场景中，我们大部分时候是通过语言表达来做知识传递的。只有在语言难以表达的时候，我们会说：“字不如图，图不如表”；或者“百闻不如一见”。当然，有时候无法用图表来传递知识的时候，还得用文字。尽管并不容易很好地表达。例如这篇关于认知的文章，我们要找到好的、能帮助表达的图片就比较困难。

当然，我们也知道好的文字表达，能让语义更好地被传递。有一门新兴的专业是研究这个方向的，虽然不是很成熟，但是已经有了许多有价值的发现。叫《认知语言学》。

构建认知的地图

末了，做个小结。我们从“知识图谱”谈到了“认知的地图”，到底欲意何为？我想起了前文老前辈的评判。其结论还是正确的：

• 1、在应用知识或探究问题上，思维导图还是蛮有用的。

• 2、在形成知识结构或综合课程知识上，知识图谱这种方法，也是很好的。

• 3、但，这两种方法或模式，不能用在认知发生上，尤其是K12时期的认知发生上。

我结合上文所有的讨论对这三个结论，针对教学的四类场景，做一个翻译（转述）。鉴于“认知发生”这个概念大家可能不太熟悉，我们也做个简单科普。

上述这段文字是来自百科：“发生认识论”（也就是“认知发生轮”）。它大致上的意思是：

• 1、语言形成之前，儿童主要通过身体的经验来表象世界。例如：我很生气，我快气炸了。这里的“气炸”了的概念其实来自儿童关于容器中气体膨胀的经验，如果没有其他膨胀的经验，儿童便无法掌握“我很生气，我快气炸了”这样的句子。

• 2、掌握语言之后，思维结构越精细就越需要更多语言的参加。

• 3、思维是来自身体经验的，并非来自语言，语言也是来自身体经验的。但是智力越发展，语言的重要性也越大。

基于这三点关于“认知发生论”的思考，我们现在对前辈的结论进行一个翻译（转述）：

• 1、如果涉及“认知发生”，各种导图、图谱统统都是无效的。不涉及“认知发生”时，图谱、导图在一些教学场景下能提供部分有效的支持。

• 2、“认知发生”是指“你不能想象拣玻璃的动作，你就无法理解啥叫拣玻璃”。也即：如果要让学生理解“拣玻璃”这一逻辑的前提是，学生能想象“拣玻璃的动作”这一身体经验。

• 3、当我们没有直接的“拣玻璃”的经验，但是有“拣”的经验以及“玩玻璃”的经验时，语言可以协助我们想象“拣玻璃”的经验。这种“概念拼装”可能会有部分的“失真”，但确实是可以促进的。这也就是“教”的意义。其原理就是前面提到的：“心理学家认为，在复杂认知技能的有效学习方面，模拟任务环境中的重要性，心理逼真度>功能逼真度>物理逼真度。”

关于失真，有一个关于建构主义的段子，是个不错的例子。有一只青蛙向一只鱼进行描述，鸟的样子，它说鸟有翅膀，还有爪子......鱼，于是进行了想象，在想象中，鸟的身体，依然是鱼的样子。

• 4、在儿童早期，增加“各种基于身体体验”（具身认知）的“经验”将有助于儿童未来的理解能力。

• 5、当在不涉及“认知发生”的教学过程（含：“教、学、练、考”四大类场景）中，若有思维导图、知识图谱等工具应当是有帮助的。特别在复杂认知技能的有效学习方面，我们需要借助心理空间，也即“主题地图”（即：满足“心理逼真度”方面的要求）来促进认知结构的形成。

因此，构建有效的主题地图（认知地图中的一类），对教学来说是很有意义的！我们在下一文中，将结合“专家模式”或称“专长模式”这种心理结构来发展这一理念。我们认为这一个“工具”是有意义的，就好比“地图软件”带给我们的“导航”功能一样，是符合人的认知规律的。