趙國(guó)慶 李欣媛 路通 彭青青

摘要：隨著人工智能教育應(yīng)用的不斷深入，作為計(jì)算機(jī)知識(shí)表征方式的知識(shí)圖譜和作為機(jī)器推理基礎(chǔ)的認(rèn)知圖譜受到越來(lái)越多的關(guān)注。然而，人們常將概念圖、思維導(dǎo)圖、知識(shí)地圖、思維地圖、認(rèn)知地圖與知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜等概念相混淆。從概念溯源來(lái)看，認(rèn)知地圖起源于環(huán)境心理學(xué)，快速發(fā)展于教育心理學(xué)，并在人工智能研究的大力推動(dòng)下迅速演化為計(jì)算機(jī)科學(xué)的認(rèn)知圖譜。當(dāng)概念圖、思維導(dǎo)圖、知識(shí)地圖、思維地圖等支持問(wèn)題解決和推理時(shí)，即為認(rèn)知地圖在教育心理學(xué)語(yǔ)境中的細(xì)分概念。計(jì)算機(jī)科學(xué)語(yǔ)境中的概念圖譜、知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜是教育心理學(xué)語(yǔ)境中概念圖、知識(shí)地圖和認(rèn)知地圖的計(jì)算機(jī)表示，概念圖譜中概念的關(guān)系被限定后成為知識(shí)圖譜，知識(shí)圖譜增加認(rèn)知推理和邏輯生成后成為認(rèn)知圖譜。不同學(xué)科間的研究可以互相借鑒。“圖譜”類研究可以借鑒教育心理學(xué)在“地圖”類研究方面的做法，如聚焦問(wèn)題解決、構(gòu)圖過(guò)程以及對(duì)認(rèn)知負(fù)荷的影響等;“地圖”類研究也可以利用計(jì)算機(jī)科學(xué)關(guān)于“圖譜”類研究的成果以增強(qiáng)其信息化和智能化水平。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知地圖;認(rèn)知圖譜;概念辨析;跨學(xué)科

中圖分類號(hào)：G434 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1009-5195（2021）05-0014-12 ?doi10.3969/j.issn.1009-5195.2021.05.002

基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金“十四五”規(guī)劃教育學(xué)一般項(xiàng)目“信息化思維教學(xué)的理論構(gòu)建與實(shí)證研究”（BCA210092）。

作者簡(jiǎn)介：趙國(guó)慶，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，北京師范大學(xué)教育學(xué)部（北京 100875）;李欣媛，碩士研究生，北京師范大學(xué)教育學(xué)部（北京 100875）;路通、彭青青，碩士研究生，北京師范大學(xué)未來(lái)教育學(xué)院（廣東珠海 519087）。

一、研究背景及問(wèn)題

近年來(lái)，人工智能已開(kāi)始由語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別等計(jì)算和感知智能階段邁向以解釋和推理為核心的認(rèn)知智能階段（李艷燕等，2019）。相應(yīng)地，教育領(lǐng)域提出了以認(rèn)知智能為基礎(chǔ)的智慧教育的概念。智慧教育是一種借助新一代信息技術(shù)創(chuàng)建的具有感知、推理和輔助決策等智慧特征的學(xué)習(xí)環(huán)境，目的是促進(jìn)學(xué)習(xí)者的智慧全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展，從而培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的創(chuàng)新型人才（祝智庭等，2013）。知識(shí)圖譜（Knowledge Graph）是一種語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，可以增強(qiáng)人工智能的可解釋性（李艷燕等，2019），而認(rèn)知圖譜（Cognitive Graph）是實(shí)現(xiàn)人工智能向以推理為核心的認(rèn)知智能轉(zhuǎn)換的重要工具。隨著人工智能教育應(yīng)用研究的不斷深入，作為計(jì)算機(jī)知識(shí)表征方式的知識(shí)圖譜和作為機(jī)器推理基礎(chǔ)的認(rèn)知圖譜受到了越來(lái)越多的關(guān)注。雖然知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜的相關(guān)研究非常豐富，但人們常將概念圖（Concept Map）、思維導(dǎo)圖（Mind Map）、知識(shí)地圖（Knowledge Map）、認(rèn)知地圖（Cognitive Map）、思維地圖（Thinking Map）與知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜等概念相混淆。例如，有學(xué)者將知識(shí)圖譜等同于知識(shí)地圖，認(rèn)為它們都是將特定領(lǐng)域知識(shí)的結(jié)構(gòu)和發(fā)展關(guān)系呈現(xiàn)出來(lái)的知識(shí)可視化技術(shù)（馬寧等，2021）。還有學(xué)者認(rèn)為，雖然知識(shí)地圖和知識(shí)圖譜都是知識(shí)可視化技術(shù)，但知識(shí)地圖包含的知識(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，數(shù)量不多，而知識(shí)圖譜中包含某一領(lǐng)域的大量概念及關(guān)系（萬(wàn)海鵬等，2017）。即使對(duì)于同一概念，不同的研究者也有著完全不同的定義。延續(xù)了心理學(xué)概念的研究者認(rèn)為認(rèn)知地圖是人腦對(duì)空間的定位和路線的認(rèn)知（Nazareth et al.，2018），而延續(xù)了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域概念的研究者則認(rèn)為認(rèn)知地圖由概念及概念之間的因果關(guān)系構(gòu)成，等同于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的因果圖（萬(wàn)海鵬等，2017）。還有學(xué)者同時(shí)借鑒了多個(gè)領(lǐng)域認(rèn)知地圖的概念，針對(duì)特定情境開(kāi)發(fā)了表示知識(shí)結(jié)構(gòu)的概念圖和表示問(wèn)題解決過(guò)程的認(rèn)知地圖（Wang et al.，2018）。隨著相關(guān)研究的不斷深入，這些將相似概念相混淆的問(wèn)題愈發(fā)明顯。

那么，概念圖、思維導(dǎo)圖、知識(shí)地圖、思維地圖、認(rèn)知地圖、認(rèn)知圖譜以及知識(shí)圖譜這些概念間有何異同？它們之間是否存在某種聯(lián)系？……針對(duì)這些問(wèn)題，本文首先從環(huán)境心理學(xué)、教育心理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科視角對(duì)以上概念進(jìn)行審視，分析各個(gè)概念的來(lái)源和發(fā)展歷程;然后，試圖厘清這些概念的發(fā)展脈絡(luò)，找出其內(nèi)在的相關(guān)性，并對(duì)相似概念進(jìn)行辨析;最后，在厘清各個(gè)概念之間關(guān)系的基礎(chǔ)上，基于這些概念間的關(guān)系嘗試建立跨學(xué)科的概念體系，從而為相關(guān)研究提供理論支持。

二、環(huán)境心理學(xué)：認(rèn)知地圖的概念起源

認(rèn)知地圖是一個(gè)跨學(xué)科的概念，起源于環(huán)境心理學(xué)。1948年，Edward C. Tolman在解釋“白鼠走迷宮”這一學(xué)習(xí)過(guò)程時(shí)提出了這一概念（Tolman，1948）。Tolman不贊同傳統(tǒng)行為主義心理學(xué)家對(duì)這一過(guò)程僅僅是“刺激—反應(yīng)”之間的簡(jiǎn)單對(duì)應(yīng)，也就是像白鼠頭腦中存在一臺(tái)“電話交換機(jī)”一樣的解釋（Tolman，1948）。他發(fā)現(xiàn)白鼠在沒(méi)有任何特殊刺激的情況下仍能對(duì)路徑和環(huán)境等信息進(jìn)行學(xué)習(xí)，只是這種學(xué)習(xí)結(jié)果在沒(méi)有特殊刺激出現(xiàn)時(shí)并未表現(xiàn)出來(lái)。因此，他認(rèn)為白鼠在接受刺激和作出反應(yīng)之間應(yīng)當(dāng)還存在一種類似作圖一樣的心理加工過(guò)程。這張圖包含了指導(dǎo)白鼠直接找到迷宮中食物的路線、路徑和環(huán)境關(guān)系等信息，這就是認(rèn)知地圖（如圖1）。

20世紀(jì)70年代，海馬體被科學(xué)家確定為認(rèn)知地圖存在的神經(jīng)基礎(chǔ)（OKeefe et al.，1978）。大腦不僅可以計(jì)算到某一空間位置的方向向量，還可以使用初始參考信息和自我運(yùn)動(dòng)信息來(lái)保持空間的地圖狀表征（申潔等，2014;么海燕，2019）。因此，研究者們直接將海馬體與認(rèn)知地圖劃上了等號(hào)（OKeefe et al.，1978）。環(huán)境心理學(xué)家（包括地理學(xué)家）是認(rèn)知地圖研究的重要力量（Kitchin，1994）。圍繞著認(rèn)知地圖，他們對(duì)空間決策能力（Spatial Decision Making）（是否去、為什么去，以及去哪個(gè)地方等問(wèn)題）、路線尋找（Wayfinding）（如何到達(dá)那個(gè)地方的問(wèn)題）、虛擬世界（Virtual World）、環(huán)境學(xué)習(xí)（Environmental Learning）等跨學(xué)科問(wèn)題展開(kāi)了深入研究（Kitchin，1994），并認(rèn)為認(rèn)知地圖在環(huán)境設(shè)計(jì)（Downing，1992;Kirasic et al.，1992）、地理教學(xué)（Spencer et al.，1989;Matthews，1992）、地圖制作（Edwards，1991;Gilmartin et al.，1991）、GIS計(jì)算機(jī)界面和數(shù)據(jù)庫(kù)（Medyckyj-Scott et al.，1992;Komárková et al.，2010）等方面有著重要的作用。

三、教育心理學(xué)：認(rèn)知地圖相關(guān)概念群的不斷分化

進(jìn)入到20世紀(jì)七八十年代，教育心理學(xué)領(lǐng)域出現(xiàn)了概念圖、思維導(dǎo)圖、知識(shí)地圖、思維地圖和認(rèn)知地圖等系列概念。與環(huán)境心理學(xué)中的認(rèn)知地圖表示的空間位置在人腦中的組織呈現(xiàn)方式不同，這組概念更多表示的是知識(shí)或思想在人腦中的組織呈現(xiàn)方式。

1.概念圖

概念圖由美國(guó)教育心理學(xué)家Joseph D. Novak 于1972年基于奧蘇貝爾的意義學(xué)習(xí)理論提出。Novak 認(rèn)為，概念圖是用來(lái)組織和表征知識(shí)的工具，是一種促進(jìn)意義學(xué)習(xí)的教學(xué)技術(shù)。概念圖包括概念和概念之間的關(guān)系，概念通常用圓圈或方框表示，概念之間的關(guān)系通常用一條連接兩個(gè)概念的線來(lái)表示，線上的詞稱為連接詞，用于說(shuō)明兩個(gè)概念之間的關(guān)系（如圖2）。兩個(gè)或兩個(gè)以上的概念用連接詞連接起來(lái)形成的有意義的陳述被稱為命題（Novak et al.，2015）。概念圖最好依據(jù)特定的問(wèn)題（即焦點(diǎn)問(wèn)題）來(lái)組織與該問(wèn)題相關(guān)的知識(shí)，以便于梳理解決問(wèn)題的邏輯。

概念圖自提出后得到了廣泛應(yīng)用，從最初充當(dāng)教師授課的“先行組織者”，逐漸成為信息呈現(xiàn)工具（申潔等，2014）、評(píng)價(jià)工具（劉長(zhǎng)鳳等，2014）、創(chuàng)造性思維工具（Walasari et al.，2019）、批判性思維工具（Hwang et al.，2021）、協(xié)同知識(shí)構(gòu)建工具（袁宇翔，2012）等。國(guó)內(nèi)學(xué)者也針對(duì)概念圖展開(kāi)了一系列研究和實(shí)踐，主要側(cè)重于概念圖在不同學(xué)科、不同教學(xué)情境中的應(yīng)用效果檢驗(yàn)（張紅波，2010;張湘，2013;李浩君等，2014）。

2.思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖是英國(guó)著名心理學(xué)家Tony Buzan于20世紀(jì)70年代基于腦科學(xué)研究發(fā)明的一種筆記方法。思維導(dǎo)圖的提出是為了解決線性筆記埋沒(méi)關(guān)鍵詞、不易記憶和浪費(fèi)時(shí)間以及不能有效刺激大腦等問(wèn)題（Buzan et al.，1996）。Buzan認(rèn)為思維導(dǎo)圖是對(duì)放射性思維的自然表達(dá)，其基本結(jié)構(gòu)包括中心主題、分支和節(jié)點(diǎn)等，由中心主題向外不斷發(fā)散（如圖3）。

思維導(dǎo)圖自誕生以來(lái)一直廣受關(guān)注。國(guó)內(nèi)對(duì)于思維導(dǎo)圖的研究可以分為對(duì)思維導(dǎo)圖本體的研究和思維導(dǎo)圖教學(xué)研究。對(duì)思維導(dǎo)圖本體的研究關(guān)注思維導(dǎo)圖的概念、特征及與其他相似概念的辨析。思維導(dǎo)圖教學(xué)研究數(shù)量最多，按照研究對(duì)象的不同可以分成針對(duì)教師和針對(duì)學(xué)生兩類?？偨Y(jié)起來(lái)，對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，思維導(dǎo)圖可以作為備課工具，在課前輔助教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)（董章勇等，2012）;在課中作為學(xué)生學(xué)習(xí)的先行組織者，以及知識(shí)呈現(xiàn)、知識(shí)建構(gòu)和學(xué)習(xí)診斷工具使用;在課后可以作為教師的集體教研工具和師生的自我反思工具。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，已有研究證明思維導(dǎo)圖對(duì)學(xué)生的物理（董博清，2013）、生物（閆勇等，2020）、政治（陳永中，2013）、英語(yǔ)（么海燕，2019）等多個(gè)學(xué)科的學(xué)習(xí)有促進(jìn)作用，其具體應(yīng)用場(chǎng)景包括使用思維導(dǎo)圖記筆記、總結(jié)復(fù)習(xí)（閆勇等，2020）、指導(dǎo)寫作（么海燕，2019）、協(xié)作討論（魏雪峰等，2020）等。

3.知識(shí)地圖

知識(shí)地圖最早由Holley和Dansereau于1984年在管理學(xué)領(lǐng)域提出，用于說(shuō)明知識(shí)是如何在整個(gè)組織中傳播的，通常指向人、文檔和數(shù)據(jù)庫(kù)（Holley et al.，1984）。Kim等人則更具體地指出，作為企業(yè)知識(shí)的圖示，知識(shí)地圖由圖（Diagram）和知識(shí)詳情（Knowledge Specification）兩部分組成，“圖”部分用節(jié)點(diǎn)（Node）表示知識(shí)，用連線（Linkage）表示知識(shí)之間的關(guān)系（如圖4所示），知識(shí)詳情部分則是對(duì)知識(shí)的詳細(xì)描述（Kim et al.，2003）。Wiegmann等人增加了知識(shí)地圖中概念之間關(guān)系的類型，包括分類、特征、整體與部分、原因和結(jié)果、舉例等（Wiegmann et al.，1992）。

在教育領(lǐng)域，知識(shí)地圖沿用了管理學(xué)慣例，以節(jié)點(diǎn)—連接的形式呈現(xiàn)，知識(shí)位于節(jié)點(diǎn)中。知識(shí)地圖與概念圖在結(jié)構(gòu)、目標(biāo)、效果、應(yīng)用領(lǐng)域等方面非常相似，但知識(shí)地圖的概念之間的關(guān)系是有特定類型的。

在教育領(lǐng)域，已有許多研究對(duì)知識(shí)地圖的用途和效果進(jìn)行了研究，雖然其中一些研究中使用了“知識(shí)圖譜”等其他相似概念，但其研究?jī)?nèi)容與知識(shí)地圖一致。已有研究證明，知識(shí)地圖可以提升學(xué)習(xí)者的記憶效果（Hall et al.，1992）、支持協(xié)作學(xué)習(xí)（Wiegmann et al.，1992）、減少學(xué)習(xí)焦慮、提升學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)（Hall et al.，1996）等。馬寧等人的研究發(fā)現(xiàn)，知識(shí)圖譜可以有效促進(jìn)群體協(xié)作學(xué)習(xí)（馬寧等，2021）。Zhe等人的研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用知識(shí)圖譜可以促進(jìn)學(xué)生外語(yǔ)學(xué)習(xí)的積極性、促進(jìn)師生交流，并提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況（Zhe et al.，2018）。

4.思維地圖

思維地圖是由David Hyerle基于認(rèn)知心理學(xué)理論和語(yǔ)義學(xué)理論于1988年開(kāi)發(fā)的一種知識(shí)可視化工具（Hyerle，1989）。思維地圖包含8種圖示，每一種圖示對(duì)應(yīng)一種基本的認(rèn)知技巧，其中圓圈圖用于頭腦風(fēng)暴，氣泡圖用于描述，雙氣泡圖用于比較和對(duì)比，括號(hào)圖用于表征整體和部分關(guān)系，樹(shù)形圖用于分類，流程圖用于表征順序，復(fù)流程圖用于分析事情的原因和后果，橋形圖用于作類比（如圖5）。

思維地圖在發(fā)明之初僅被應(yīng)用于語(yǔ)言學(xué)習(xí)中，以幫助學(xué)生閱讀理解和寫作，同時(shí)提升學(xué)生的思維水平。隨著思維地圖的有效性被不斷驗(yàn)證，英國(guó)、加拿大等不同國(guó)家的教育者也紛紛引入該教學(xué)工具（Hyerle，2011）。我國(guó)對(duì)思維地圖的關(guān)注始于2005年趙國(guó)慶等人的《知識(shí)可視化的理論與方法》一文，文中對(duì)思維可視化的理論及工具進(jìn)行了綜述，其中就包括思維地圖（趙國(guó)慶等，2005）。后來(lái)，越來(lái)越多的研究者開(kāi)始關(guān)注思維地圖，在理論探索（申靈靈等，2008）和學(xué)科教學(xué)應(yīng)用（梅尹等，2015;王葉軍，2016;羅春裕，2017;袁思情，2020）等層面開(kāi)展了豐富的研究。

5.認(rèn)知地圖

對(duì)于認(rèn)知地圖這一概念，不同領(lǐng)域也有著不同的定義。在教育領(lǐng)域，有一部分研究沿用環(huán)境心理學(xué)領(lǐng)域的定義，認(rèn)為認(rèn)知地圖是人們處理與地理位置有關(guān)的問(wèn)題時(shí)存儲(chǔ)記憶的手段，具體表現(xiàn)為人腦對(duì)地理位置的記憶以及對(duì)路徑的規(guī)劃（Nazareth et al.，2018），持這一取向的研究者主要研究?jī)和蛱厥馊巳簩?duì)地理位置的認(rèn)知。除此之外，教育領(lǐng)域的“認(rèn)知地圖”多指可以表征人解決問(wèn)題時(shí)的因果推理過(guò)程的圖示，如圖6所示。Eden等人于1991年將認(rèn)知地圖的概念引入教育領(lǐng)域提出了因果圖（Cause Map）的概念（Eden，1991）。因果圖由節(jié)點(diǎn)和連線組成，節(jié)點(diǎn)可以是一個(gè)觀點(diǎn)或看法，帶箭頭的連線表示推理關(guān)系。與概念圖不同，因果圖強(qiáng)調(diào)推理過(guò)程。因此，節(jié)點(diǎn)不必是概念或知識(shí)，連線上也不需要連接詞。對(duì)于認(rèn)知地圖與因果圖的關(guān)系，Siau和Tan認(rèn)為，認(rèn)知地圖包含因果圖、語(yǔ)義圖（Semantic Map）和概念圖（Siau et al.，2005）。無(wú)論是因果圖還是認(rèn)知地圖，其目的都是將人內(nèi)部的心理模型外顯化，并將其定義為可以將人對(duì)某一特定問(wèn)題的看法、推理過(guò)程可視化表征出來(lái)的圖示。

后來(lái)，隨著認(rèn)知地圖相關(guān)研究的不斷豐富，認(rèn)知地圖的表現(xiàn)形式也越來(lái)越多樣。例如，Chen等人（2017）的研究中設(shè)計(jì)了三維認(rèn)知地圖，包括表征問(wèn)題相關(guān)概念之間關(guān)系的概念圖、表征證據(jù)的表格和表征推理過(guò)程的推理因果圖。Wang等人的研究中的認(rèn)知地圖由概念圖表示的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖與推理過(guò)程圖組成。其中的推理過(guò)程圖類似于因果圖，但通過(guò)符號(hào)將假設(shè)與數(shù)據(jù)區(qū)分開(kāi)，通過(guò)虛線與實(shí)線表示反對(duì)與支持（Wang et al.，2018）。

四、計(jì)算機(jī)科學(xué)：邁向可計(jì)算的認(rèn)知圖譜

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)特別是人工智能研究的不斷深入，關(guān)于“地圖”的概念也被越來(lái)越多的研究所關(guān)注。一個(gè)顯著的不同是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域更多采用“圖譜”（Graph）一詞替代教育心理學(xué)領(lǐng)域的“地圖”（Map）一詞，比較典型的概念有概念圖譜、知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜。

1.概念圖譜

概念圖譜（Conceptual Graph）最早由John F. Sowa于1976年提出，是以Peirce的存在圖和人工智能的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的邏輯系統(tǒng)（Sowa，1976），用來(lái)表示數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中使用的概念模式。概念圖譜的結(jié)構(gòu)與概念圖類似，包括概念及概念之間的關(guān)系（如圖7）。概念圖譜以邏輯精確、人類可讀、可計(jì)算和可處理的形式表達(dá)意義。概念圖譜作為一種中間語(yǔ)言，可用于面向計(jì)算機(jī)的形式語(yǔ)言與面向人類的自然語(yǔ)言間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。概念圖譜已在信息檢索、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、專家系統(tǒng)和自然語(yǔ)言處理等各種項(xiàng)目中得到應(yīng)用。

2.知識(shí)圖譜

知識(shí)圖譜（Knowledge Graph）最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，用于表征專家系統(tǒng)知識(shí)（Bakker，1987;Vries，1989;Paulheim，2016）。目前應(yīng)用最廣泛的知識(shí)圖譜的概念是2012年由谷歌公司提出的——知識(shí)圖譜是“（書籍、電影等）現(xiàn)實(shí)事物的信息集合”。其結(jié)構(gòu)與概念圖譜類似，但知識(shí)圖譜概念之間的關(guān)系相對(duì)簡(jiǎn)單，僅有特定的幾類（如圖8）。知識(shí)圖譜改變了搜索引擎“將關(guān)鍵字與查詢內(nèi)容匹配”的搜索方式，在利用網(wǎng)絡(luò)集體智慧的基礎(chǔ)上去理解現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體（而非用戶輸入的字符串）間的關(guān)系。借助知識(shí)圖譜，用戶能夠在搜索引擎上找到更精確和合適的結(jié)果。

此后，術(shù)語(yǔ)“知識(shí)圖譜”被廣泛用來(lái)描述一系列計(jì)算機(jī)應(yīng)用，如DBPedia、YAGO、Freebase、Wikidata、雅虎的語(yǔ)義搜索助手Spark、谷歌的知識(shí)庫(kù)、微軟的Satori和Facebook的實(shí)體圖（F?rber et al.，2017）。但由于這些應(yīng)用程序在架構(gòu)、操作目的和使用技術(shù)等方面的不同，這一時(shí)期對(duì)知識(shí)圖譜的定義也未見(jiàn)統(tǒng)一。之后，不同學(xué)者從不同角度對(duì)知識(shí)圖譜的定義進(jìn)行了描述，籠統(tǒng)地認(rèn)為知識(shí)圖譜是任何基于圖的知識(shí)表示（Paulheim，2016）。Pujara等人則強(qiáng)調(diào)了知識(shí)圖譜具有獲取新知識(shí)和自動(dòng)推理的獨(dú)特功能（Pujara et al.，2013）。由于知識(shí)圖譜的這些定義不能很好地和知識(shí)庫(kù)（Knowledge Base或Knowledge Vault）、基于知識(shí)的系統(tǒng)（Knowledge-Based System）（Akerkar et al.，2009）等概念區(qū)分開(kāi)，在綜合前人觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，Ehrlinger 等人（2016）重新構(gòu)建了知識(shí)圖譜的框架，認(rèn)為知識(shí)圖譜通過(guò)獲取信息并將其集成到知識(shí)庫(kù)中，并應(yīng)用推理機(jī)來(lái)獲取新知識(shí)。

3.認(rèn)知圖譜

2019年，“認(rèn)知圖譜”被應(yīng)用到了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的機(jī)器推理中。與知識(shí)圖譜強(qiáng)調(diào)對(duì)知識(shí)的編碼與檢索不同，認(rèn)知圖譜強(qiáng)調(diào)在知識(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)問(wèn)題進(jìn)行推理（如圖9）。受人腦“雙過(guò)程”（Dual Process Theory）推理策略的啟發(fā)（Wason et al.，1974;Evans，2003），丁銘、唐杰等人針對(duì)機(jī)器閱讀推理問(wèn)題提出了“認(rèn)知圖譜問(wèn)答”（Cognitive Graph QA）這一新的推理框架（Ding et al.，2019）。這一框架模仿人腦通過(guò)啟發(fā)和分析兩種方式進(jìn)行推理的過(guò)程，選擇用兩個(gè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)閱讀推理。系統(tǒng)1負(fù)責(zé)經(jīng)驗(yàn)性的直覺(jué)判斷，提取重要信息并動(dòng)態(tài)構(gòu)建認(rèn)知圖譜。系統(tǒng)2則在系統(tǒng)1產(chǎn)生的圖上進(jìn)行關(guān)系推理（Ding et al.，2019）。這種方法將機(jī)器的知識(shí)表示和應(yīng)用與人類認(rèn)知過(guò)程統(tǒng)一起來(lái)，在以往人工智能進(jìn)行知識(shí)表示、計(jì)算和感知的基礎(chǔ)上拓寬了機(jī)器的認(rèn)知水平。2020年，王軍平等從人工智能的認(rèn)知計(jì)算角度，提出了事理認(rèn)知圖譜，采用五元組（事件、狀態(tài)、行為、時(shí)間、關(guān)聯(lián)影響）的概率圖模型，形式化描述了現(xiàn)實(shí)世界中人、機(jī)、物的幾何結(jié)構(gòu)、狀態(tài)和行為等事理（王軍平等，2020）。

五、相似概念間的差異厘清

通過(guò)前文對(duì)概念圖、思維導(dǎo)圖、知識(shí)地圖、思維地圖、認(rèn)知地圖、概念圖譜、知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜等概念的溯源，我們發(fā)現(xiàn)這些概念存在著某些相似性。為了厘清它們之間的差異，下文對(duì)幾組相似概念進(jìn)行了比較。

1.概念圖與概念圖譜

概念圖與概念圖譜本質(zhì)上都是對(duì)概念及概念間關(guān)系的表征，它們都能通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上的概念（實(shí)體）形成一個(gè)有意義的陳述（命題）。兩者最大的不同是服務(wù)對(duì)象的不同，前者是服務(wù)于人的，后者是服務(wù)于計(jì)算機(jī)的。概念圖以認(rèn)知心理學(xué)為理論基礎(chǔ)，側(cè)重呈現(xiàn)人類的知識(shí)結(jié)構(gòu)，具有焦點(diǎn)問(wèn)題、概念、連接詞和交叉連接等核心元素;概念圖譜是以邏輯精確、人類可讀和計(jì)算可處理的形式表達(dá)意義的邏輯系統(tǒng)，可以作為一種中間語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)面向計(jì)算機(jī)的形式語(yǔ)言和面向人類的自然語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)換。概念圖譜具有嚴(yán)格的語(yǔ)法標(biāo)準(zhǔn)和推理規(guī)則，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，計(jì)算機(jī)便無(wú)法識(shí)別或產(chǎn)生錯(cuò)誤結(jié)果。而概念圖則相對(duì)靈活可控，就算出現(xiàn)個(gè)別錯(cuò)誤，人類也能根據(jù)常識(shí)進(jìn)行理解。

2.知識(shí)地圖與知識(shí)圖譜

知識(shí)地圖是用于提高企業(yè)內(nèi)部知識(shí)利用效率的一種知識(shí)管理工具，而知識(shí)圖譜本質(zhì)上是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。二者在形式上非常相似，都是用圖來(lái)表示各種實(shí)體之間的關(guān)系，但在繪制目的、繪制對(duì)象、繪制步驟和應(yīng)用場(chǎng)合方面有很大差異。繪制目的上，知識(shí)地圖通過(guò)對(duì)職責(zé)、專業(yè)知識(shí)和員工生產(chǎn)的產(chǎn)品等進(jìn)行可視化梳理，從而幫助發(fā)現(xiàn)和表征知識(shí)及其相關(guān)的知識(shí)持有者;而知識(shí)圖譜旨在建立實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)，從而改善搜索質(zhì)量并為應(yīng)用程序和系統(tǒng)添加智能。繪制對(duì)象上，知識(shí)地圖從關(guān)注組織人員及其之間的關(guān)系出發(fā)，不僅關(guān)注數(shù)據(jù)，還涉及其他人員和應(yīng)用程序;而知識(shí)圖譜專注于表示結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)（Rhem，2019）。繪制步驟上，知識(shí)地圖的繪制包含定義組織知識(shí)、流程圖分析以及知識(shí)的提取、剖析、鏈接和最終的檢驗(yàn)等步驟;而繪制知識(shí)圖譜的開(kāi)發(fā)過(guò)程包括數(shù)據(jù)的收集分析、提取集成、鏈接擴(kuò)充、存儲(chǔ)、查詢和推論、搜索和可視化（Kim et al.，2003）。因此，知識(shí)地圖主要應(yīng)用于知識(shí)管理，而知識(shí)圖譜主要應(yīng)用于語(yǔ)義搜索。

3.概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖與認(rèn)知地圖

人們?nèi)菀讓⒄J(rèn)知地圖與其他表征知識(shí)的知識(shí)可視化工具（如概念圖、思維導(dǎo)圖和思維地圖等）相混淆。概念圖、思維導(dǎo)圖和思維地圖等作為知識(shí)可視化的方式（趙國(guó)慶等，2019），其用節(jié)點(diǎn)和連線表征知識(shí)的方式與認(rèn)知地圖十分相似，但也存在著以下差異。從理論基礎(chǔ)上來(lái)看，認(rèn)知地圖（這里指的是Eden和Ackermanns提出的因果圖）基于個(gè)人建構(gòu)理論（Personal Construct Theory）（Eden et al.，1992;Kelly，1992），概念圖基于認(rèn)知心理學(xué)中的意義學(xué)習(xí)理論（Novak et al.，2015），思維導(dǎo)圖的核心特征根植于20世紀(jì)50年代表示知識(shí)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)（Semantic Networks）的發(fā)展（Gibbons，2019）和神經(jīng)心理學(xué)（趙國(guó)慶，2012），而思維地圖則基于認(rèn)知心理學(xué)理論和語(yǔ)義學(xué)理論（Hyerle，1989）。從外觀上看，概念圖表現(xiàn)為具有一個(gè)根概念的、概念間有連接詞的、自上而下的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，思維導(dǎo)圖表現(xiàn)為有一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)的、沒(méi)有連接詞的、自內(nèi)而外的放射狀結(jié)構(gòu)，認(rèn)知地圖表現(xiàn)為沒(méi)有連接詞但隱含了因果關(guān)系的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而思維地圖中的8種圖示各不相同。因而可以認(rèn)為，當(dāng)概念圖、思維導(dǎo)圖和思維地圖中表示的各種關(guān)系簡(jiǎn)化為“因果”關(guān)系并省去連接詞從而能支持推理和問(wèn)題解決時(shí)，它們?cè)诒举|(zhì)上就都是認(rèn)知地圖。

4.認(rèn)知地圖與認(rèn)知圖譜

雖然認(rèn)知地圖是一個(gè)跨學(xué)科概念，在不同領(lǐng)域有著不同的定義，但是不同學(xué)科對(duì)認(rèn)知地圖的定義的共性在于都認(rèn)為認(rèn)知地圖是對(duì)認(rèn)知過(guò)程的可視化，其差異之處在于認(rèn)知對(duì)象和表征方式不同。環(huán)境心理學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)知地圖將認(rèn)知對(duì)象特定化為對(duì)地理位置和環(huán)境的認(rèn)知，認(rèn)知地圖是對(duì)地點(diǎn)、路線、環(huán)境等位置信息的心理加工結(jié)果，地點(diǎn)是認(rèn)知地圖中的“節(jié)點(diǎn)”，路線是認(rèn)知地圖中的“連線”。部分教育學(xué)領(lǐng)域延續(xù)了環(huán)境心理學(xué)領(lǐng)域?qū)φJ(rèn)知地圖的定義。管理學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)知地圖是一種基于因果關(guān)系的知識(shí)模型，認(rèn)知過(guò)程特殊化為信息檢索，知識(shí)是認(rèn)知地圖中的“節(jié)點(diǎn)”，知識(shí)之間的關(guān)系是因果關(guān)系。計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域和部分教育學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)知地圖的定義與管理學(xué)類似。計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的認(rèn)知地圖強(qiáng)調(diào)推理關(guān)系，教育學(xué)領(lǐng)域的認(rèn)知地圖針對(duì)在問(wèn)題解決情境下的認(rèn)知過(guò)程，其形式可以是表格、思維導(dǎo)圖、思維地圖等。

認(rèn)知圖譜是一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)概念，它可以理解為知識(shí)圖譜、認(rèn)知推理和邏輯表達(dá)的結(jié)合。知識(shí)圖譜和認(rèn)知推理的整合與認(rèn)知地圖一致，而邏輯表達(dá)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的表達(dá)形式。認(rèn)知地圖和認(rèn)知圖譜的定義相似，都是用知識(shí)及知識(shí)間的推理關(guān)系來(lái)表征認(rèn)知過(guò)程的工具，二者的區(qū)別在于表現(xiàn)形式——認(rèn)知圖譜以計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的形式表達(dá)，而認(rèn)知地圖以可視化的方式呈現(xiàn)。因此，本文認(rèn)為，認(rèn)知地圖與認(rèn)知圖譜的關(guān)系類似于概念圖和概念圖譜以及知識(shí)地圖與知識(shí)圖譜的關(guān)系，認(rèn)知圖譜是認(rèn)知地圖的計(jì)算機(jī)表現(xiàn)形式。

5.概念圖譜、知識(shí)圖譜與認(rèn)知圖譜

綜上分析可知，概念圖譜、知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜都是計(jì)算機(jī)進(jìn)行知識(shí)表征的方式。概念圖譜和知識(shí)圖譜強(qiáng)調(diào)概念及其關(guān)系的表征，通過(guò)特定的關(guān)系將概念連接起來(lái)，便于檢索，屬于人工智能發(fā)展的計(jì)算智能階段。而認(rèn)知圖譜強(qiáng)調(diào)在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行推理，屬于人工智能發(fā)展的認(rèn)知智能階段。可以說(shuō)，認(rèn)知圖譜是概念圖譜和知識(shí)圖譜與認(rèn)知推理和邏輯表達(dá)相結(jié)合的結(jié)果。相關(guān)概念的辨析如表1所示。

六、跨學(xué)科概念體系的構(gòu)建及相互借鑒

通過(guò)對(duì)概念圖、思維導(dǎo)圖、知識(shí)地圖、認(rèn)知地圖、思維地圖、概念圖譜、知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜等概念的跨學(xué)科梳理，我們發(fā)現(xiàn)這些概念并非孤立存在的，它們之間存在著或明或暗的某種聯(lián)系。因此需要梳理這些概念的內(nèi)在關(guān)系，幫助研究者們更好地理解這些概念的發(fā)展脈絡(luò)，從而更好地在借鑒相關(guān)學(xué)科研究成果的基礎(chǔ)上深化本領(lǐng)域研究。

1.跨學(xué)科概念體系的構(gòu)建

在概念梳理的基礎(chǔ)上，本文建構(gòu)了表征這些跨學(xué)科概念內(nèi)在關(guān)系的概念圖，從而形成了如圖10所示的概念體系。通過(guò)該概念體系構(gòu)建的概念圖可以發(fā)現(xiàn)一條從“環(huán)境心理學(xué)中的認(rèn)知地圖”到“教育心理學(xué)中的認(rèn)知地圖”再到“計(jì)算機(jī)科學(xué)中的認(rèn)知圖譜”的概念發(fā)展脈絡(luò)：將空間知識(shí)泛化為一般性知識(shí)使得“環(huán)境心理學(xué)中的認(rèn)知地圖”發(fā)展為“教育心理學(xué)中的認(rèn)知地圖”，從研究人腦中知識(shí)的表征轉(zhuǎn)向研究計(jì)算機(jī)中知識(shí)的表征使得“教育心理學(xué)中的認(rèn)知地圖”發(fā)展為“計(jì)算機(jī)科學(xué)中的認(rèn)知圖譜”。

同時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)教育心理學(xué)視角中的認(rèn)知地圖又和概念圖、知識(shí)地圖、思維導(dǎo)圖和思維地圖密切相關(guān)。當(dāng)概念圖、知識(shí)地圖、思維導(dǎo)圖和思維地圖中表示的各種關(guān)系簡(jiǎn)化為“因果”關(guān)系從而支持推理和問(wèn)題解決時(shí)，它們?cè)诒举|(zhì)上就都是認(rèn)知地圖。概念圖、知識(shí)地圖、思維導(dǎo)圖和思維地圖之間也存在著較高的相似性，如知識(shí)地圖是關(guān)系受限了的概念圖，思維導(dǎo)圖是省略了連接詞的概念圖，作為具體思維的具體表示法的思維地圖亦可以看作是用形式表示關(guān)系從而可以省去連接詞的概念圖（趙國(guó)慶等，2019）。

最后，計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域更多使用“圖譜”（Graph）一詞，認(rèn)知圖譜、知識(shí)圖譜和概念圖譜可以分別看作是教育心理學(xué)中認(rèn)知地圖、知識(shí)地圖和概念圖的計(jì)算機(jī)表示。概念圖和知識(shí)地圖的關(guān)系類似，知識(shí)圖譜是關(guān)系受限了的概念圖譜，知識(shí)圖譜增加邏輯和推理后就具備了成為認(rèn)知圖譜的條件。

2.認(rèn)知地圖相關(guān)研究給認(rèn)知圖譜研究帶來(lái)的啟示

教育心理學(xué)領(lǐng)域?qū)φJ(rèn)知地圖、概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖、知識(shí)地圖進(jìn)行了持續(xù)且深入的研究，其研究成果為認(rèn)知圖譜的研究提供了基礎(chǔ)，并為提升認(rèn)知圖譜研究在教育中的可用性提供了參考。

首先，認(rèn)知地圖、概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖和知識(shí)地圖都聚焦于要解決的實(shí)際問(wèn)題，特別是概念圖研究領(lǐng)域提出了“焦點(diǎn)問(wèn)題”的概念。焦點(diǎn)問(wèn)題是一幅思維圖示需要回答的具體問(wèn)題，焦點(diǎn)問(wèn)題幫助篩選掉與問(wèn)題回答無(wú)關(guān)的概念，使得思維圖示更為聚焦從而加速問(wèn)題的解決。當(dāng)前關(guān)于知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜的研究更多聚焦在相關(guān)知識(shí)關(guān)系的表征上，而忽視了圖譜需要解決的問(wèn)題，如萬(wàn)海鵬等（2021）認(rèn)為，教育技術(shù)領(lǐng)域的已有研究弱化了認(rèn)知地圖基于問(wèn)題的推理的內(nèi)涵，關(guān)注通過(guò)技術(shù)手段，對(duì)學(xué)習(xí)者的知識(shí)掌握情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。教育心理學(xué)關(guān)于認(rèn)知地圖等的相關(guān)研究提醒我們，在進(jìn)行知識(shí)圖譜研究時(shí)需要從“知識(shí)表征導(dǎo)向”轉(zhuǎn)向“問(wèn)題解決導(dǎo)向”，也就是需要針對(duì)特定問(wèn)題建構(gòu)更有針對(duì)性的圖譜，而非將有關(guān)無(wú)關(guān)的知識(shí)悉數(shù)呈現(xiàn)，從而增加學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。

其次，教育心理學(xué)關(guān)于認(rèn)知地圖、概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖和知識(shí)地圖的研究更加強(qiáng)調(diào)構(gòu)圖過(guò)程（Mapping）而非構(gòu)圖結(jié)果（Maps），這與計(jì)算機(jī)科學(xué)關(guān)于概念圖譜、知識(shí)圖譜以及認(rèn)知圖譜的研究呈現(xiàn)出大而全的圖的目標(biāo)是不一致的。要想更好地支持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程，概念圖譜、知識(shí)圖譜以及認(rèn)知圖譜的研究需要關(guān)注知識(shí)體系中核心概念的確立以及對(duì)概念體系的動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)過(guò)程的優(yōu)化，從而可以不斷拓展學(xué)習(xí)者的最近發(fā)展區(qū)，以支持學(xué)習(xí)者的知識(shí)生成過(guò)程。

最后，教育心理學(xué)關(guān)于認(rèn)知地圖、概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖和知識(shí)地圖等的研究都高度關(guān)注認(rèn)知負(fù)荷對(duì)使用效果的影響。認(rèn)知負(fù)荷理論認(rèn)為，只有將認(rèn)知負(fù)荷控制在工作記憶所能承載的范圍之內(nèi)，有效學(xué)習(xí)才能得以順利實(shí)現(xiàn)（Paas et al.，2004）。關(guān)于概念圖的研究發(fā)現(xiàn)，雖然概念圖可以幫助學(xué)習(xí)者建立知識(shí)之間的聯(lián)系，但概念圖的使用也會(huì)給他們帶來(lái)過(guò)多的認(rèn)知負(fù)荷，因而在概念體系比較龐大時(shí)，可以通過(guò)分別建構(gòu)宏觀圖、中觀圖和微觀圖來(lái)降低認(rèn)知負(fù)荷。同樣，在知識(shí)圖譜研究中，完整的知識(shí)圖譜呈現(xiàn)將給學(xué)習(xí)者帶來(lái)超額的外在認(rèn)知負(fù)荷（萬(wàn)海鵬等，2015）。未來(lái)在將知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜應(yīng)用于教學(xué)場(chǎng)景時(shí)，可以基于認(rèn)知負(fù)荷理論，借鑒教育心理學(xué)中概念圖相關(guān)研究的思路，分別構(gòu)建宏觀圖、中觀圖和微觀圖，以降低學(xué)生使用圖示的認(rèn)知負(fù)荷。

3.認(rèn)知圖譜相關(guān)研究給認(rèn)知地圖相關(guān)研究帶來(lái)的機(jī)遇

概念圖譜、知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜是認(rèn)知地圖、概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖和知識(shí)地圖與信息技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，其研究也為認(rèn)知地圖、概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖和知識(shí)地圖的研究和應(yīng)用帶來(lái)了新的機(jī)遇。

一方面，概念圖譜、知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜為認(rèn)知地圖、概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖和知識(shí)地圖應(yīng)用中的智能評(píng)價(jià)提供了解決方案。在教育心理學(xué)領(lǐng)域，構(gòu)建概念圖的過(guò)程可以幫助學(xué)習(xí)者建立知識(shí)之間的關(guān)系，而概念圖本身作為學(xué)習(xí)者頭腦中知識(shí)結(jié)構(gòu)的外化，可以幫助教師評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。已有的評(píng)價(jià)概念圖的方法可以分為概念圖成分記分法（劉榮玄等，2011）、比照標(biāo)準(zhǔn)概念圖記分法（Gregoriades et al.，2009）和其他記分方法（Vanides et al.，2005）三類（趙國(guó)慶等，2018），然而，這些評(píng)分法需要人工評(píng)分，存在效率低、效果差的問(wèn)題。概念圖譜、知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜可以作為診斷學(xué)習(xí)者學(xué)科知識(shí)點(diǎn)掌握的底層依托，用于支持學(xué)科知識(shí)的智能問(wèn)答與檢索等（盧宇等，2020）。

另一方面，知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜為實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘋€(gè)性化學(xué)習(xí)創(chuàng)造了可能。隨著時(shí)代的發(fā)展，教育領(lǐng)域?qū)W(xué)生的個(gè)性化發(fā)展越來(lái)越關(guān)注，而個(gè)性化的教育服務(wù)要求教育者對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行精準(zhǔn)建模，根據(jù)學(xué)習(xí)者的實(shí)際情況推送合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容，規(guī)劃恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)路徑。在在線教育中，知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜可以對(duì)學(xué)習(xí)者的知識(shí)結(jié)構(gòu)、推理過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，并將學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)路徑可視化（高嘉騏等，2021）。

七、總結(jié)

本文對(duì)認(rèn)知地圖、認(rèn)知圖譜等相似概念進(jìn)行了溯源，在了解其發(fā)展歷程后，對(duì)這些概念進(jìn)行了辨析，并從跨學(xué)科視角厘清了這些概念之間的關(guān)系。本文認(rèn)為，認(rèn)知地圖起源于環(huán)境心理學(xué)，當(dāng)其認(rèn)知對(duì)象從空間知識(shí)泛化為知識(shí)時(shí)，便成為教育心理學(xué)的認(rèn)知地圖。教育心理學(xué)的認(rèn)知地圖形式多樣，可以是知識(shí)地圖、概念圖、思維導(dǎo)圖、思維地圖等，其重點(diǎn)在于使用這些圖示表征問(wèn)題解決過(guò)程中的推理關(guān)系。計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中的概念圖譜、知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜分別是教育心理學(xué)領(lǐng)域概念圖、知識(shí)地圖和認(rèn)知地圖的計(jì)算機(jī)表現(xiàn)形式。在未來(lái)的研究中，各領(lǐng)域可以相互借鑒。“圖譜”類研究可以借鑒教育心理學(xué)在“地圖”類研究上取得的成果，如針對(duì)特定問(wèn)題情境構(gòu)建知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜，針對(duì)復(fù)雜問(wèn)題分別構(gòu)建宏觀、中觀和微觀的知識(shí)圖譜和認(rèn)知圖譜等;“地圖”類研究也可以利用計(jì)算機(jī)科學(xué)關(guān)于“圖譜”類研究的成果以增強(qiáng)其信息化和智能化水平，如借助知識(shí)圖譜實(shí)現(xiàn)概念圖評(píng)價(jià)的自動(dòng)化和智能化，以及借助知識(shí)圖譜、認(rèn)知圖譜支持個(gè)性化學(xué)習(xí)等。

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收稿日期 2021-08-15責(zé)任編輯 汪燕

From Cognitive Map to Cognitive Graph： An Interdisciplinary Concept Discrimination

ZHAO Guoqing， LI Xinyuan， LU Tong， PENG Qingqing

Abstract： With the deepening application of artificial intelligence in education， knowledge graph， as a way of knowledge representation in computers， and cognitive graph， as the basis of machine reasoning， have received more and more attention. However， people often confuse concept maps， mind maps， knowledge maps， cognitive maps， and thinking maps with knowledge graphs and cognitive graphs. The concept of cognitive map originated in environmental psychology， rapidly developed in educational psychology， and evolved into cognitive graph in computer science driven by research in artificial intelligence. When problem solving and reasoning are enabled in concept maps， mind maps， knowledge maps and thinking maps， these maps can be seen as the subdivisions of cognitive maps in the educational psychology context. Concept graphs， knowledge graphs and cognitive graphs in the computer science context are the computational representations of concept maps， mind maps and knowledge maps in the educational psychology context. When the relationships between concepts in conceptual graphs are limited to a set of phrases， these conceptual graphs can be seen as knowledge maps. When cognitive reasoning and logic generation are enabled in knowledge graphs， these knowledge maps can be seen as cognitive graphs. Research in different disciplines can learn from each other. Research on “graphs” can draw lessons from the research results of “maps” in the field of educational psychology， such as problem solving， mapping process and the impact of cognitive loads and so on. Research on “graphs” in the field of computer science can also empower the research on “maps” to enhance their informatization and intelligence level.

Keywords： Cognitive Map; Cognitive Graph; Concept Discrimination; Interdiscipline