概念圖在信息組織中的應用及其優化

〔摘要〕概念圖是利用概念及其關系表征和組織結構化知識的一種可視化方法。本文從概念圖的基本原理出發，分析其作為知識組織工具的基本特征和所具備的優勢，探討其在信息組織中的應用，并提出概念圖用于網絡信息組織的優化途徑。

〔關鍵詞〕概念圖；信息組織；知識管理

〔中圖分類號〕G203〔文獻標識碼〕A〔文章編號〕1008-0821（2013）02-0024-03

概念圖是最早由美國康奈爾大學諾瓦克（J.D.Novak）教授提出的一種知識認知工具，并由此引發了國外特別是歐美國家對概念圖研究的熱潮。近年來，隨著網絡技術的不斷發展，概念圖不僅在制作形態上發生了變化，而且逐漸被運用到除教學以外的各個領域，我國關于概念圖的研究也呈逐年遞增的趨勢。其中概念圖在信息表征和評價、信息組織以及可視化檢索等方面的應用更是成為研究熱門。本文從概念圖的基本原理出發，分析其在信息組織中的應用優勢以及將其應用到網絡信息組織中的優化途徑。

1概念圖的定義和要素

概念圖（Concept Mapping or Concept map），是利用概念及其關系表征和組織某主題的結構化知識的一種可視化方法[1]。這是從概念圖作用的角度來定義的，可見其在知識表征和知識組織中的作用。從構成要素上看，概念圖主要由表示概念、實體、問題的節點和表達其間關系的連接線組成。節點可用幾何圖形表示，不同形狀、大小和顏色代表不同的概念類型和層次；連接線可用單向或雙向箭頭表示，在連接線上標注兩個概念之間的意義關系，如“是”、“包括”、“表示”、“導致”等，不同粗細、虛實的線條代表關系的類型和聯系的強弱。節點和連接線配合制作出線狀、樹狀、星狀、網狀、球狀等不同形狀的概念圖，因此，概念圖能夠通過圖形化的方式將復雜的概念及其關系清晰地揭示出來。

2概念圖的特征

知識組織系統（Knowledge Organization Systems，KOS）是對人類知識結構進行表達和有組織地闡述的各種語義工具的統稱[2]。根據概念及其關系結構強弱的顯示和對自然語言的控制程度，可將知識組織系統分為詞匯列表模式、分類模式和關系組織模式3種類型，概念圖就屬于關系組織模式的一種[3]。與分類法、敘詞表、語義網絡、本體等知識組織工具相比，概念圖在構成要素、揭示關系、概念語言、構建過程等各個方面都不盡相同，表1通過五者的比較揭示出概念圖作為知識組織工具所具備的特征和優勢。

2013年2月11第33卷第2期11現？代？情？報11Journal of Modern Information11Feb.，201311Vol.33No.22013年2月11第33卷第2期11概念圖在信息組織中的應用及其優化11Feb.，201311Vol.33No.2從表1中可以看出，概念圖具有以下幾個顯著特征：

①借助自然語言使得概念圖的構建相對簡單。由于概念圖中的概念節點一般是通用的自然語言，而不是采用預先制定的信息分類法和詞表，這就大大簡化了其構建難度。個人或組織利用傳統紙筆工具或計算機構圖軟件進行繪制，基本步驟是一樣的。首先確定所繪制概念圖的主題內容，選取該主題中的主要概念；然后根據概念所表達的范圍和深度，確定概念的等級；其次定位中心概念，通常是最一般、最抽象和最具涵蓋性的概念，從中心概念出發依次向下連接分支概念，并標注概念間關系；最后在不同分支概念間尋找交叉概念，連接并標注關系詞。現有的概念構圖軟件較多，除了諾瓦克所在的人機認知研究所（IHMC）開發的CmapTools外，還有Inspiration、MindNet、SmartIdeas、Keystone等，其中Inspiration提供了豐富的圖標，讓繪制的概念圖更為美觀；MindNet由詞典構造而來，描述了24種語義關系[4]。這些構圖軟件與傳統紙筆方式相比，進行概念圖構建具有操作簡單、擴展容易、存儲方便、易于交流的特點。

②圖形化的直觀顯示。概念圖通過連接線來揭示概念節點間的關系，用十分直觀的圖形化表達方式，有些概念節點還可以是一張圖片、一段音頻或視頻，形象生動，便于用戶理解和接受。此外，有些軟件構建的概念圖更具有動態性和靈活性，將二維概念圖采用三維方式展現。當用戶指向對應的概念節點時，該節點動態的跳轉到整個圖形中間，并凸現出來，其所在的概念體系也清晰地展示在用戶面前，便于瀏覽。

③擴展性強。傳統的分類法、敘詞表等信息組織工具，其詞表和結構都不能隨時更新和擴展，一次更新需要花費相當的人力物力，且更新周期一般都較長。概念圖的特點在于，當用戶使用它來表征和組織某一領域的信息時，用戶可根據需要隨時修改或添加新的概念節點和連接線，以擴展概念圖的內容體系，這種動態更新完全根據用戶的使用需要來定，十分便捷。

3概念圖在信息組織中的應用

3.1描述和揭示事物的屬性和關系

利用概念圖將某一主題領域已知的知識結構展示出來，并在此基礎上根據需要擴展編制出更多專門的概念圖，能夠有效地描述和揭示各種信息資源。常見的概念圖主要有4種結構：網狀概念圖、層次概念圖、流程概念圖和系統概念圖。不同的結構體系在一定程度上描述和揭示了各種概念間不同的相互關系和各自的屬性。同時，直接在概念節點之間采用自然語言進行標注更是直觀的表達了概念節點之間的語義關系。

3.2動態資源導航可快速獲取所需內容

利用概念圖將某領域或專題的網頁、文件等內容組織起來，使用超鏈接技術為用戶實現資源導航。用戶查看概念圖時，通過點擊概念鏈接到相關的資源，利用概念間的聯系幫助用戶按照自己的思維貫穿下去，直至得到所需的信息。當對構建某個領域或主題的概念圖時，要給出各個概念的名稱，同時提供與該概念相關的關鍵詞列表。當用戶使用概念圖時，檢索模塊根據所點擊概念的關鍵詞列表在資源庫中檢索相關的資源。通過這種方式實現概念圖的資源導航和發現作用。國外已有利用概念圖整合顯性知識的商業產品——TheBrain[5]，它是基于概念圖的知識組織技術（如圖1所示）。當點擊概念（Products）時，該概念動態的移動到視覺中心，并顯示其概念體系，點擊可得到該概念所指向的網頁資源（如圖2所示）。11圖1Welcome to TheBrain概念圖11

3.3與搜索引擎相結合，實現可視化檢索

概念圖本身能夠向用戶提供一定的信息，當用戶在概念圖上指向某一個概念時，該概念的相關信息能夠直接顯示出來。然而，當用戶無法第一時間在一個龐大的概念圖上找到所需的概念時，搜索引擎顯得十分重要。將概念圖與搜索引擎相結合，用戶便可以通過輸入關鍵詞，一方面返回得到相關結果，另一方面也得到此關鍵詞的概念體系，從而方便用戶瀏覽。此外，用戶甚至可以根據概念體系所提供的結構信息調整其檢索詞，得到更精確的檢索結果。TheBrain就是一種基于概念圖的搜索引擎，用戶可以直接根據其提供的概念圖檢索所需要的信息，與傳統的目錄式搜索引擎相比更加直觀，而且提供了更為詳細的概念體系；用戶也可以通過輸入關鍵詞搜索信息，與一般的搜索引擎相比，該系統不僅返回結果列表，而且返回關鍵詞的概念體系。Credo Reference利用網狀概念圖挖掘詞條間關系，拓展用戶思路，適合以形象思維為主的用戶使用，是概念圖用于可視化檢索的一個成功例子。

3.4聚合個人信息

個人信息，狹義上可理解為個人計算機中的信息，廣義上，還包括個人計算機中存儲的與個人學習、工作、生活等有關的信息[6]。這個定義不論是狹義還是廣義，都將個人信息界定為顯信息。利用概念圖組織個人顯信息，實現對個人信息的聚合。TheBrain早期產品之一PersonalBrain專門針對個人信息組織和管理，采用動態蜘蛛圖將個人計算機上的文件、網站鏈接、聯系人，或是腦子里靈光閃現的想法、簡短的信息等加以聚合，是十分有效的個人信息管理工具。

4概念圖用于網絡信息組織的優化

目前，概念圖更多的應用于教學和個人學習方面，在信息組織特別是網絡信息組織中的應用剛剛起步。但隨著計算機技術、多媒體技術和超鏈接技術的不斷融合，為概念圖在網絡信息組織中的應用提供了更多的空間。今后，概念圖用于網絡信息組織將朝著資源導航和可視化檢索方向發展，為此，概念圖可以在以下方面加以優化改進。

4.1概念圖的顯示方面

4.1.1概念的選擇和關系的描述要盡量簡潔、規范

雖然概念圖中的概念節點通常使用自然語言來標示，但用于組織信息時，為了便于用戶的理解，應盡量采用規范、無歧異的詞，避免給用戶造成理解上的困難。對于概念間的關系類型也要做相應的限定，并用盡量簡單、可理解的術語加以標示，便于用戶隨時調整和修改檢索策略，不斷接近所需的信息。

4.1.2采用動態圖形顯示

概念圖的結構體系可無限擴展，因此有些結構龐大的概念圖可能給用戶的瀏覽帶來不便。在概念圖的顯示上，首先應提供主要的概念體系（指中心概念所在的結構體系），便于用戶層層遍歷或有條理的選擇所需要的概念，當用戶選中相應概念時，該概念所在的結構體系動態的移動到圖形中心，方便用戶查看和調整檢索策略。

4.2概念圖的構建方面

開發和研制功能強大的概念圖構建軟件，這個軟件應該能夠實現以下功能：（1）構建出的概念圖簡潔、直觀且友好。（2）支持多語言功能。（3）能自動生成與概念相關的關鍵詞列表。（4）實現資源鏈接、瀏覽和搜索功能。目前已有的大部分概念圖軟件無法同時實現上述功能，如CNT[7]工具雖然支持資源瀏覽，但無法自動生成關鍵詞列表，需要在構建時由構建者同時列出，增加了構建者的負擔；本文前面提到的TheBrain是利用概念圖聚合顯性信息的產品，但大多數軟件還不能做到對概念圖本身進行檢索，更談不上利用概念圖聚合資源。此外，大部分概念圖構圖軟件都是國外開發的，盡管很多也支持中文，但國內概念圖構圖軟件較少，目前已知的有北京師范大學知識科學與工程研究所開發的中文概念圖軟件——易思認知助手（Cognitive Assistant），國內在這方面顯然還需要更多努力。

5小結

隨著信息時代的不斷發展，致使各種信息數量劇增，特別是網絡信息海量增長。如何有效地組織信息成為亟待解決的重要課題。本文對概念圖應用于信息組織進行探討，分析其用于信息揭示、表征、組織和聚合的可行性和適用性，認為概念圖對信息組織具有十分重要的價值。但在我國，這一研究領域才剛剛起步，概念圖構圖軟件的研制比較少，要真正發揮概念圖在信息組織特別是網絡信息組織中的應用優勢尚需要更深入的研究。

參考文獻

[1]Joseph D.Novak，D.Bob Gowin.Learning How to Learn[M].NewYork：Cambridge University Press，1984：15.

[2]曾蕾.網絡環境下的知識組織系統[J].現代圖書情報技術，2004，（1）：2-3.

[3]曾蕾.知識組織系統[A].曾民族.知識技術及其應用[M].北京：科學技術文獻出版社，2006：121-137.

[4]裴成發.信息資源管理[M].北京：科學出版社，2008.

[5]TheBrain[EB/OL].http：∥www.thebrain.com，2012-09-10.

[6]黃義俠.國外個人信息管理中信息檢索方法分析[J].現代情報，2007，（9）：61-63.

[7]McClellan J H，Harvel L D，Velmurugan R，et al.CNT：Concept-map based navigation and discovery in a repository of learning content[C].Proceedings of Frontiers in Education 34th Annual Conference，2004：F1F-13-18.

（本文責任編輯：王涓）