论学科知识网络的理论基础_学科核心素养的理论基础

　　[摘要]通过文献调研和归纳演绎的方法，对照理论基础的涵义及其作用，诠释知识场理论、知识生命周期理论、知识链接理论和知识地图理论完全具备作为学科知识网络理论基础的客观条件；指出知识场理论演化形成学科知识场域，知识生命周期理论演化形成学科知识发展网络，知识链接理论演化形成学科内主题知识链接网络，知识地图理论演化形成学科知识图谱；得出学科知识网络的理论基础为知识场理论、知识生命周期理论、知识链接理论和知识地图理论的结论。
　　[关键词]学科知识网络　知识场　知识生命周期　知识链接　知识地图
　　[分类号]G251
　　
　　按照《辞海》解释：基础，“泛指事物发展的根本或起点”。所谓理论基础，是指学科理论创建的根基，即发生学意义上的逻辑起点。它是由一些抽象、具体的理论观点组成的关于某门学科及主题的先导思想。这些先导思想，一方面，起着哲学与某门学科相互联接与沟通的作用；另一方面，又对这门学科具有启发、指导作用，而且具有很强的解释力。具体说来，理论基础具有以下作用：①深刻揭示研究对象现象的本质，并正确地反映对象事物的客观规律；②正确地指引对象发展的基本途径与方向，为对象奠定认识论基础；③有效地指导对象研究全过程。
　　学科知识网络是由学科知识元素组成的知识节点和知识关联(知识链按)构成的网络状知识体系。也就是说以特定学科领域内的知识单元作为节点，以知识单元之间的关联作为边或者链而构成的网络成为学科知识网络。
　　学科知识网络和网络学科资源导航的本质区别在于：学科知识网络是学科信息门户基础，是以学科为划分方式的网络资源内容的高度组织集成和网络应用程序的聚集，提供一个统一协作的学术交流环境；而网络学科资源导航只能作为学科信息门户中的一个链接存在。因而学科知识网络是建立在理论基础之上的、一种行之有效的学科知识管理方案。对照理论基础的涵义及其作用，知识场理论、知识生命周期理论、知识链接理论和知识地图理论完全具备作为学科知识网络理论基础的客观条件。
　　
　　1　从知识场理论视角看学科知识网络
　　
　　借用物理学场的概念，结合知识点以及知识的特征，将知识场界定为知识载体周围的客观存在的一种由知识载体发散出来的特殊物质。用数学方法就可以表示为一些知识单位(记为I)正在知识空间(记为s)里做一个定向运动(见图1)，若将I的出发领域记为A，进入领域记为B，则I由A到B的运动一定可以用矢量进行描述。之所以发生I在S中由A向B的定向运动而不是相反方向的运动。究其原因，一定是B中存在着它自身知识无法解决的、而用A却可以解决的问题。
　　
　　如果将S表示为某一学科知识空间，I表示某一知识单元，A和B表示不同的主题领域。
　　而像这样的主题领域会有许许多多，则就可形成一种知识场域网络，如图2所示：
　　
　　箭头的长短表示主题领域结合的紧密程度；箭头的多寡表示主题的辐射能力和吸收能力。
　　学科知识网络作为一个场域，完全符合布迪厄对场域特征的多种阐述：①学科知识网络是一个相对独立的社会空间，它“具有自身的逻辑、规则和常规”，从事这个场域研究的人员遵循着共同的学术规范，在此场域内进行实践活动的人也必须具备一定的资格标准；②学科知识网络也是一个客观关系构成的系统，其每个研究者和实践者都具有不同的社会文化背景和价值取向，这种背景成为他们介入这个场域的客观关系；③学科知识网络的边界是经验的，场域间的关联是复杂的，只有深入地、具体地进入这个场域，人们才能估量出这个场域的具体构成，场域效果发挥的效用限度又在哪里等详情。
　　知识场理论揭示了学科知识网络的知识分布规律、知识扩散规律、知识联系规律、知识自组织规律。同时，知识场理论在一定程度上决定了学科知识网络在该时点上所拥有的资源，这里的资源包括经济性资源、结构性资源和制度性资源。学科知识网络的动力学过程就是学科知识网络在特定学科场域中识别资源、动员资源、获取资源和运作资源的一个动态过程。
　　学科知识网络是一个知识场网络，在这样的知识场中，学科知识单元在不同的主题领域中运动。学科知识场中描述知识分布特征的物理量被定义为知识密度梯度，何荣利等通过1999-2003年的生物技术知识场的知识密度梯度分布图谱，指出在任何一个知识场中，集中区知识分布呈间断性变化，离散区知识分布呈连续性变化，从而构成了学科知识网络中知识分布的基本特征。这一特征是学科知识单元离散分布属性在学科知识网络中的进一步体现。任何一个学科知识网络中，知识均不可能存在单一的连续分布状态或者单一的间断分布状态，只能是连续性与间断性并存的分布状态。集中性或者离散性注重的是学科知识单元及各种数据资源实体数量上的多寡，它所表征的是一个分布范围。而间断性和连续性体现的不仅是数量的多少和范围的大小，而是知识质量的高低。在学科知识网络这样一个知识场中，知识密度梯度越大，则知识能就越大，知识质量越高；相反，知识密度梯度越小，知识能就越小，知识质量越低。
　　
　　2　从知识生命周期理论视角看学科知识网络
　　
　　生命周期来源于生物学，生物生命发展过程是由出生、成长到死亡等不同阶段构成的一个完整周期。知识的发展与生物的发展呈现出很大程度的相似性，知识和生物体一样具有生命周期，其发展过程一样具有阶段性。知识是随着社会实践的不断需求而产生的。新知识诞生后，会经历加工、存储、应用的过程，继而投入生产实践不断接受考察、验证，发挥其自身价值。知识在时间上从产生到消亡的过程，称为知识的生命周期。
　　知识生命周期包括从最初的知识生产到知识衰亡的所有环节。在知识创新过程中，知识经历产生前的投入期到投入使用后的成长期，然后是广泛普及的成熟期，最后是知识陈旧的衰老期，如图3所示：
　　
　　假定图3为某一主题的知识生命周期，在一个学科领域内，学科的发展应当如图4的网络描述。
　　
　　知识生命周期理论揭示了学科知识网络的知识源、知识生产和知识传播的技术规律。
　　首先，学科知识网络是知识源与广义知识仓库的有机结合。大量原始的粗糙数据在广义知识仓库知识的指导下做数据清洗，再进一步转换、集成，转换成具有面向主题的集成数据仓库数据；最后，由知识发现技术得到的知识充实广义知识仓库中的知识。其次，学科知识网络是知识产牛方法的多元化、智能化。最终，学科知识网络是知识的多方面传播、综合利用。
　　笔者从所建立的“生物信息学知识网络”中，析取了关键词17601个，建立205×205的共词矩阵。在共词矩阵的基础上，x轴为向心度，Y轴为密度做出战略坐标图。密度轴和向心度轴将整个图形分成四个象限，生物信息学知识网络对四个象限的主题进行不同层次的报导。
　　第一象限主题类目为蛋白质和生物，系统定期的报道国内外的文献题录及进展综述。
　　第二象限主题类目为克隆、技术和数据库，系统对这一 象限的类目提供专题报告。
　　第三象限主题类目为理论和功能，系统对于此象限的类目文献经常进行计量学的分析，预测其发展的趋势。向用户提供主题预测报告。
　　第四象限主题类目为药物、基因和应用，此象限的研究主题领域结构比较松散，研究尚不成熟(密度较低)，它与网络中其他研究结合紧密(向心度较高)，但其内部联系较弱，该领域的工作有进一步发展的空间，在整个生物信息学研究中具有较大的潜在重要性。如药物基因组学就是一门具有潜力的发展主题。所以，系统对这一主题给出了专门的跟踪报道。
　　在知识生命周期理论的指导下，生物信息学知识网络通过揭示不同象限的主题知识的不同演进阶段，实现了对不同主题知识的辨识、发展乃至转移，进而跟踪报导。
　　
　　3　从知识链接理论视角看学科知识网络
　　
　　主题知识链接网络。英国信息科学家伯特伦?布鲁克斯主张信息科学的实际工作应该组织世界-3的内容，信息科学的理论任务应该是对世界-2和世界-3相互作用的研究，以组织知识而不是文献。布鲁克斯描述信息和知识的最终公式是：
　　K(S)+N(K(E)+K(S))=K(S+△S)………………
　　式中K(S)表示知识结构，K(E)表示知识元，N(K(E)+K(S))表示知识链接。公式的特点突出了知识元的独立性、知识的链接性和知识结构的完善性。它强调知识结构是一个比较完整的认知结构，知识结构的构成主要是独立的知识元链接。如图5表示：
　　
　　我们将图5中的每一知识链接看成是特定学科领域内的某一主题的知识链接，则可以形成如图6的学科知识领域内的知识链接网络。知识链接理论反映了学科知识网络的客观规律，揭示了学科知识网络的本质。
　　
　　知识元链接不仅为知识组织建立了知识地图，也为学科知识网络对知识的动态检索利用建立了语义知识导航系统。通过知识元链接，在知识仓库与知识元库之间以及在各自库内均形成了纵横交错的学科知识网络。如注释型链接，在知识元名称处提供该知识元内容解释；关联型链接，通过统计计算，对高频次共用同一知识元的知识单元进行链接。学科知识网络中的知识元链接、引文链接和相关文献链接正是知识链按理论中知识链接精髓的体现。
　　
　　4　从知识地图理论视角看学科知识网络
　　
　　知识地图所指的知识是知识资源，包括知识单元、人(如专家、知识工作者等)、技术、经验、政策等。这就从两个方面揭示了学科知识网络的本质：①一种知识资源目录及其目录内各知识款日之间相互关联的关联体系；②一个向导，指向的不仅是知识的存储地，而且还指向知识之间的关联结构。
　　知识地图理论揭示了学科知识网络中学科知识有序的客观规律，这种有序性表现在以下三个方面：
　　
　　4.1　知识有序化以知识元为起点
　　知识元是知识的最小功能单元，知识单元为不再分解的量化科学概念。广义上，我们可以将知识单元看作不可再分的独立单位。各种知识元以不同的结构相结合形成了人们通常所说的知识。以知识基因为例，属于知识单元的一种，其研究的重点在于知识的稳定性、遗传与变异性，控制某一知识领域(学科、专业、研究方向)发育走向的能力以及从知识的进化方面探索知识的本质，为知识创新提供智力支持。知识发现和数据挖掘技术是一种从大量信息中发现和挖掘隐含的、未知的有用知识，是产生新知识的一种方式。通过对知识基因的研究，将知识基因按一定规律排列、组合、集成、协调和自适应之后，可以发现和挖掘隐含的、未知的、潜在的有用知识，使知识组织达到一个更高的境界。
　　
　　4.2　知识有序化的过程为知识组织
　　知识组织以知识单元为起点，通过知识的概念及其词语表达，发掘信息深层次的内容。知识组织有两个层次：对知识单元本身进行描述和标引以及揭示知识节点之间的逻辑联系。第一个层次是信息组织的普遍特征和功能，是对知识信息分析与组织不可缺少和逾越的阶段。第二个层次才是知识组织的发展和进步方面。搜索引擎、超文本技术、数据挖掘、知识发现、专家系统、人工智能、元数据、xml语言、智能Agent技术等新兴的知识组织技术支持了知识组织的发展，使知识单元的描述和标引层面得到实现，并逐渐进入知识节点逻辑关系揭示的阶段。知识地图不仅仅能揭示知识的特征及存储地，通常也能揭示知识之间的关系。传统的知识组织技术也在不断改进，使得知识描述、知识标引和知识逻辑关系发展成为一个整体，一次性实现对知识的全部组织过程。
　　
　　4.3　知识有序化的升华为知识创新
　　信息从无序化到有序化的发展，最终是为了实现信息与知识的创新。知识创新就是获得新知识，是创造、分配、演化和应用新的思想并将知识作为产品和服务提供给人们。它包括获取基础科学与技术科学知识，也包括隐性知识向显性知识的转化。知识基因概念的提出，更进一步阐明了知识的持续生成能力和不断繁衍能力。知识地图在试图揭示知识之间的关系时，往往会发现以往所没有发现的某些知识之间的关系，从而产生新的知识，最终使得学科知识网络实现在知识有序化过程中的知识创新。
　　从认识论的角度出发，知识地图是以由点、边及面组成的多维度网状结构来揭示学科的形成、分化和发展的内在机制以及学科之间关联的外在联系。它从图谱的二维状态以一种螺旋上升的发展趋势演变为学科知识网络。但学科知识网络除了以图谱揭示了学科知识外，还以网络化实现了学科知识的分类、检索和发现。知识地图理论引导学科知识网络通过将传统的基于关键词的检索上升到语义检索的高度这一过程，在一定程度上解决语义异构的问题，向着有效地获取知识的方向发展。知识元链接、引文链接和相关文献链接，体现了知识地图理论中网状图谱的精髓。
　　综上所述，知识场理论、知识生命周期理论、知识链接理论和知识地图理论都从不同的侧面揭示了学科知识的内部螺旋发展，外部动态关联的网络状结构，它们都从不同的理论视角指导着学科知识网络利用信息技术将这种网状结构以直观的“图”实现可视化，导致学科知识网络的形成和发展成为必然。

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