知識可視化語境下的漢語音實驗輔助教學(xué)

陳才佳

(賀州學(xué)院 廣西東部族群文化研究基地，廣西 賀州 542899)

一、引 言

知識可視化是運用視覺語言呈現(xiàn)或重構(gòu)來提高知識傳播、應(yīng)用與創(chuàng)新效度的科學(xué)。視覺語言是指訴諸于人類感官的所有東西，包括靜態(tài)的古今中外的各種圖或類似圖的視覺資料與各種圖的衍生物甚至類似圖的各種表格圖案、虛擬視界等，動態(tài)的電影、電視、計算機(jī)軟件所呈現(xiàn)的圖像等。視覺語言的多樣性決定了知識可視化形式的復(fù)雜多樣，諸如概念圖表、思維導(dǎo)圖、知識地圖、語義網(wǎng)絡(luò)、視覺隱喻等等，因此，授者在運用這些視覺語言重構(gòu)知識并傳播時，必須根據(jù)知識的單一性、組合性和協(xié)作性，選擇既符合知識可視化又符合受眾認(rèn)知水平的形式，通過恰當(dāng)?shù)囊曈X形式化解知識的解讀難度、揭示隱性知識，呈現(xiàn)知識的結(jié)構(gòu)及邏輯關(guān)系，目的在于幫助受眾正確提取有效信息、增強認(rèn)知與發(fā)現(xiàn)新的發(fā)展點。

在數(shù)字化技術(shù)迅速發(fā)展的當(dāng)下，知識可視化也突飛猛進(jìn):可視化資源不斷豐富、制作手段更為多樣、制作方法更為簡易、表現(xiàn)形式更為靈活。由于其是以“雙重編碼理論”、“圖式理論”、“知識管理理論”、“腦科學(xué)研究理論”為基礎(chǔ)發(fā)展起來的領(lǐng)域，所以與教育科學(xué)有著共同的理論淵源關(guān)系，隨著“讀圖時代”的來臨，知識可視化被廣泛應(yīng)用于教育。其最直接的動因是來自人類獲取客觀環(huán)境信息的研究報告，有學(xué)者統(tǒng)計分析認(rèn)為，人們對客觀環(huán)境獲取的信息中，視覺約占60%，聽覺約占20%，觸覺約占15%，味覺約占3%，嗅覺約占2%。借助于圖形、圖像等直觀、真實地表達(dá)和傳輸信息，進(jìn)行不同背景知識的人員的溝通交流，顯然更易于被人們所接受。實驗心理學(xué)家赤瑞特拉關(guān)于記憶持久性的實驗證明:人們一般能記住自己閱讀內(nèi)容的10%，自己聽到內(nèi)容的20%，自己看到內(nèi)容的30%，自己聽到和看到內(nèi)容的50%，在交流過程中自己所說內(nèi)容的70%。即是說能聽到又能看到，再通過討論、交流用自己的語言表達(dá)出來，知識的保持將大大優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)的效果。因此教育心理學(xué)家研究指出，多種感官并用學(xué)習(xí)效率最佳，視聽覺并用的理解記憶遠(yuǎn)優(yōu)于只聽或光看的記憶率。知識可視化有助于知識的有效傳播，它改變了學(xué)生的認(rèn)知方式，也促進(jìn)了其有意義的學(xué)習(xí)。而作為一種教育理念，它促進(jìn)了教師傳播知識的路徑，輔助教學(xué)設(shè)計。因此，知識可視化的價值實現(xiàn)有賴于它的視覺表征形式。

二、漢語音可視化的技術(shù)方法

語音可視化是指能夠呈現(xiàn)語音及其隱性特征的一種數(shù)字化技術(shù)，語音數(shù)據(jù)庫為我們提供了大量的有聲資源。其可視化多以頻譜、基頻、強度、共振峰等語圖為主，集數(shù)據(jù)和圖形于一體。這種圖式可以幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)行正確的理解、記憶、重構(gòu)、內(nèi)化和應(yīng)用語音學(xué)知識。所以應(yīng)從學(xué)生認(rèn)知角度確定對知識的表征，并將知識表征視覺化，即把文字表述的語音知識特別是其隱性知識轉(zhuǎn)寫為視覺圖像，語音的聲學(xué)研究和實踐為這一轉(zhuǎn)寫提供了良好的技術(shù)方法。

(一)現(xiàn)有圖像資料 語音聲學(xué)研究約始于20世紀(jì)30年代前，經(jīng)歷了四個發(fā)展時期。早期分析只能靠耳朵聽辨以音標(biāo)描寫，稍后借助醫(yī)療器械如浪紋計、假腭等工具分析發(fā)音動程與語音特征。中期(1930－40年代)，語音學(xué)家借助X照相機(jī)等儀器開始了語音實驗研究。近期(1950－60年代)，語圖儀、專用X照相機(jī)、磁帶錄音機(jī)等儀器給語音研究帶來了便利?，F(xiàn)代(1970－至今)，隨著高端實驗儀器和語音分析軟件的出現(xiàn)，語音研究除了音色外，超音段特征和語音智能化取得了前所未有的突破。這些語音研究的圖片影像資料可作為語音可視化的資源加以發(fā)掘利用。

(二)語音實驗儀器 語音借助實驗儀器是可測量的，測量過程就是語音的可視化過程，其聲音特性得到了表征。根據(jù)研究側(cè)重點不同，儀器功能也各異，有測量氣流壓力和流量的加熱流速計、氣壓換能器和氣流氣壓儀等，有觀測聲帶的高速攝像機(jī)、肌電儀和喉頭鏡等，有波形分析的浪紋計、示波器等，有頻譜分析的語圖儀、頻率分析儀、音高顯示器等。利用這些儀器可以使語音可視化，呈現(xiàn)語音內(nèi)在的一些特征，是語音可視化的手段之一。

(三)語音分析軟件 計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為語音實驗研究提供了良好的研究平臺，錄音軟件、專業(yè)分析軟件的應(yīng)用，既方便了語音的研究，也方便了語音的可視化。如專業(yè)分析軟件 Praat、Wavesurfer、WinPitchLight、Speech Analyzer、MiniSpeechLab 等，這些軟件功能強大，不僅具備錄音、編輯、播放功能，而且可以進(jìn)行聲譜切片、音高分析、共振峰分析、音強分析、參數(shù)提取及畫圖，還可顯示二維三維語圖。軟件界面人性化，操作簡單、運算快捷、分析深入、語圖清晰，是目前語音可視化的強有力技術(shù)支撐。

可視化揭開了漢語音的隱性知識，其以視覺加以描述，并轉(zhuǎn)寫為動態(tài)圖像，使內(nèi)隱知識外顯化，無疑會使受眾易于理解、內(nèi)化和重構(gòu)。當(dāng)然，不同的學(xué)生群體及其個體，在接受傳播中的可視化知識仍存在差異，因此在知識的可視化轉(zhuǎn)寫中應(yīng)更多地關(guān)注人與人的交互，以確?？梢暬R的有效傳播。

三、漢語音教學(xué)可視化的內(nèi)容

(一)語音屬性可視化語音屬性是隱性知識，以動態(tài)的圖像呈現(xiàn)，可以加深學(xué)生的印象，便于理解記憶。語音的物理屬性受眾在聲學(xué)學(xué)習(xí)中已感知，我們側(cè)重于語音的生理性和社會性兩個方面。

1．生理性 語音的生理屬性是由人的發(fā)音器官決定的。一般而言，學(xué)習(xí)者不具備生理學(xué)知識，要理解發(fā)音器官發(fā)音原理有一定難度。利用發(fā)音器官剖面圖和發(fā)音動態(tài)影像，可以降低學(xué)習(xí)難度。如:

圖1發(fā)音器官示意圖，清晰、直觀地呈現(xiàn)了各發(fā)音器官和功能。肺部氣流通過氣管到達(dá)喉部(動力區(qū))，引起侯門的調(diào)節(jié)活動，主要是韌帶和軟骨的活動(聲帶可能活動，也可能不活動)發(fā)出聲音(聲源區(qū))，然后再通過調(diào)音器官唇齒舌腭等的活動，進(jìn)行“音色調(diào)制”而發(fā)出不同的音。圖示把發(fā)音器官、發(fā)音過程和發(fā)音機(jī)制各要素濃縮在一起，知識容量增加了，學(xué)習(xí)難度卻降低了，有利于學(xué)習(xí)者整體理解識記。

圖2聲帶開啟周期圖，中國社會科學(xué)院語音研究陳列館研制的《音路歷程》(The Development of Phonetics)分為生理研究、聲學(xué)研究和國際音標(biāo)等內(nèi)容回顧了語音學(xué)主要是聲學(xué)在我國的發(fā)展歷程。特別是生理研究和聲學(xué)研究對漢語語音教學(xué)非常有幫助，生理研究包括發(fā)音器官、生理研究的方法和手段和發(fā)音生理綜合圖，比較直觀地反映了調(diào)音器官的動態(tài)，并多維度地加以描寫，確定了普通話輔音、元音發(fā)音的基本格局。聲學(xué)研究則包括語音資料收集、早期聲學(xué)分析的儀器和方法、近期和現(xiàn)代聲學(xué)分析的儀器和方法等。通過觀看錄像，學(xué)習(xí)者不僅可加深對語音的生理屬性和語音聲學(xué)研究的印象，還可感受前輩學(xué)者孜孜不倦的探索精神。

2．社會性 聲音和意義(概念)之間的聯(lián)系是約定俗成的，即每個語言族群都有一套不同于別的語言族群的內(nèi)部規(guī)則。能指就是“聲音—形象”約定的物質(zhì)形式，所指則是指“聲音—形象”約定被分配與某種特定概念發(fā)生關(guān)系，使語言使用者之間也能發(fā)生某種特定概念的聯(lián)想。因此，意指即能指與所指的關(guān)系是語言族群共同約定的。如圖 －3:“螳螂”在不同語言族群中“聲音—形象”約定的語音各異，但熟悉其語言者卻能依據(jù)語音聯(lián)想到形象(概念)。圖示結(jié)合數(shù)據(jù)庫音頻文件播放，能更好地幫助學(xué)習(xí)者理解語言的社會性表征形式族群特征與地域特征等。

(二)輔音可視化

1．送氣與不送氣音 普通話輔音聲母送氣與否具有音位學(xué)意義。在塞音p/ph、t/th、k/kh，塞擦音中是對立出現(xiàn)的，有辨義功能，而在廣西壯語中有些語言點送氣和不送氣是不分的。母語有送氣聲母的學(xué)生當(dāng)然很容易分辨，而對于母語沒有送氣聲母的學(xué)生而言，辨別是相當(dāng)困難的，因此，可通過可視化語圖觀察其內(nèi)在特征并進(jìn)行可視化訓(xùn)練，如圖 －4。

2．清音與濁音普通話里只有四個濁輔音聲母，除了濁擦音比較特殊外，其它幾個濁音在許多少數(shù)民族語言和漢語方言中都有，不存在發(fā)音障礙。問題是一些學(xué)習(xí)者會把自己母語別的濁音遷移到普通話里來。由于拼音和音標(biāo)標(biāo)寫不一致，學(xué)習(xí)者會誤把拼音中的前者當(dāng)成濁音。因此處理強調(diào)之外，可以通過語圖呈現(xiàn)來說明二者的區(qū)別。在語圖中，清塞音只有一條沖直條，而濁塞音表現(xiàn)為除阻前有共振峰橫杠。圖 －5是普通話清塞音b［p］/d［t］、國際音標(biāo)濁塞音(內(nèi)爆音，語tu圖用d1。鄧玉榮發(fā)音，2010)語圖。

3．清塞音、清塞擦音與清擦音 普通話輔音聲母的發(fā)音方法和聲源性質(zhì)密切相關(guān)，方法的不同只不過是聲源紊音和瞬音的不同或組合方式的不同。從聽感上是比較容易辨別的，但來自方言區(qū)的學(xué)習(xí)者仍有人把等相混。除了常規(guī)的正音訓(xùn)練之外，學(xué)習(xí)者自己的發(fā)音實踐才是關(guān)鍵。如何診斷發(fā)音的證誤，語圖對比和語感結(jié)合可能會做出比較客觀的判斷。如圖 －6是普通話b/q/z/x/s的語圖。塞音是典型的瞬音，因突然爆發(fā)成聲，一發(fā)即逝，時間一般只有10毫秒，所以在語圖上表現(xiàn)為一條細(xì)長的垂直線，亦稱“沖直條”或“尖峰”。紊音摩擦成聲，可延長的嗓音段，擦音就是典型的紊音。在語圖上表現(xiàn)為一片雜亂的豎線紋樣。塞擦音則是塞音和擦音的結(jié)合，從語圖中可以清楚看到三者之間的差別。

4．普通話聲母識記如圖7，通過可視化影像和語圖揭示了輔音內(nèi)隱的一些類特征，視覺、聽覺和感覺多感官的介入，有利于學(xué)習(xí)者對知識的內(nèi)化而重構(gòu)。在理解的基礎(chǔ)上，按傳統(tǒng)的聲母表排序?qū)l(fā)音部位、發(fā)音方法、清濁及送氣與否等多維區(qū)別特征標(biāo)示出來，有利于學(xué)習(xí)者調(diào)動已有記憶與新知結(jié)合，有效地降低了知識的難度，提高了學(xué)習(xí)效益，同時也有利于從整體上把握輔音聲母及發(fā)音實踐。識記圖幾乎包含了輔音聲母的所有知識點，不僅解決了輔音描寫問題(發(fā)音部位 +不送氣/送氣+清/濁+發(fā)音方法(塞/塞擦/擦/鼻/邊)，也有效地化解了對輔音知識的繁瑣的解讀，無疑對新知的創(chuàng)造性解讀與識記更能激起學(xué)習(xí)者的濃厚興趣。

(三)元音可視化

1．舌面元音一般從生理學(xué)角度來描寫，即通過舌面高低、舌位前后、唇形圓展三個維度定格。具體而言，就是舌頭的升降伸縮、唇形的圓斂平展以及口腔開合都可以造成不同形式的共鳴腔，因此形成了各種不同音色的元音。普通話共有7個舌面代表元音，不包括其音位變體，它們分別是:

口腔舌面圖示較直觀地說明了舌面元音的舌位高低和舌位前后，由此導(dǎo)出下圖，學(xué)習(xí)者明白了線條舌位圖的來源，直觀和抽象融在一起，更有利于學(xué)習(xí)者對知識的解讀，從而建構(gòu)學(xué)習(xí)者自己的元音圖式。需要指出的是三條豎線的左右分別表示成對元音的展圓。這樣，依據(jù)其三個維度就可以概括出舌面元音的描寫公式為:舌面 +前后 +高低 +圓展?；銥檎麍D示的識記，提高了學(xué)習(xí)者對元音知識的理解和記憶的效益。2．復(fù)元音復(fù)元音是由單元音快速協(xié)作完成的，不管如何快速，單元音總會留下痕跡。語音聲學(xué)研究表明，元音的聲學(xué)性質(zhì)主要由共振峰F1和F2決定，因此相關(guān)語音分析軟件如Praat、MiniSpeechLab等可以直接畫出單元音，即根據(jù)F1、F2的值建立聲學(xué)性質(zhì)坐標(biāo)。我們以MiniSpeechLab畫出的發(fā)音動程圖示如圖 －9，比較直觀地展示了“”的滑動過程。其中的元音圖與生理圖大致對應(yīng)，F(xiàn)1、F2的單位為赫茲。通過動程圖展示，使學(xué)習(xí)者了解復(fù)合元音的發(fā)音機(jī)制，也方便學(xué)習(xí)者進(jìn)行正誤語圖比對，使其能更好地診斷發(fā)音時的偏誤，并有針對性地進(jìn)行發(fā)音自我修正實踐，從而有效地提高語音學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

(四)聲調(diào)可視化

1．常調(diào)基頻語圖普通話習(xí)慣上用五度標(biāo)調(diào)法，它是一種基于聽感、描寫個人相對音高的標(biāo)調(diào)法。由于當(dāng)時聲學(xué)技術(shù)和研究手段的限制，五度制給人的感覺是模糊的。許多學(xué)習(xí)者只能靠模仿，因受母語聲調(diào)遷移影響，在普通話學(xué)習(xí)中調(diào)值發(fā)不到位，往往造成聲調(diào)發(fā)音偏誤。我們知道，聲調(diào)高低升降變化特征由 基 頻 F0 表 征， 通 過 Praat、WinPitchLight、wavesurfe、MiniSpeechLabr等軟件，可以清晰地看到聲調(diào)基頻F0線條走向，盡管F0不能代表具體的調(diào)值，但卻直觀反映了調(diào)型。普通話里共有四個聲調(diào)，即陰平55、陽平35、上聲214、去聲51，如圖 －10。

2．變調(diào)基頻語圖 普通話話上聲的變調(diào)，主要有“上 +上”和“非上+上”兩種，理論上感知上聲變調(diào)是容易的。但調(diào)型的凹凸升降音高變化，對于沒有經(jīng)過專業(yè)記音訓(xùn)練的初學(xué)者來說會存在較大的困難。無法感知的知識要學(xué)習(xí)者理解、識記并建構(gòu)自己的圖式是不可能的。所以通過語音實驗并建立可視化基頻語圖，給學(xué)習(xí)者聽視覺感官刺激以感知聲調(diào)的變化，可以有效促進(jìn)學(xué)習(xí)者對聲調(diào)知識的內(nèi)化與重構(gòu)。如圖 －10。

四、結(jié) 語

知識可視化理論在漢語音教學(xué)的實踐與研究中具有重要的應(yīng)用價值。它突破了傳統(tǒng)語音教學(xué)“口耳聽辨”的桎梏，也改變了學(xué)生認(rèn)知路徑的單一局面。語音知識和語音學(xué)習(xí)，僅憑聽覺是難以內(nèi)化為個體經(jīng)驗的。語音知識的抽象性和語音聲音的即逝性，嚴(yán)重影響著學(xué)生對知識的理解與建構(gòu)。盡管語音教材不厭其煩地闡述語音的發(fā)音原理、語音規(guī)范、音變類型等知識，卻極少運用可視化的思維導(dǎo)圖、概念圖表、知識地圖、聲學(xué)語圖等輔助手段。文字?jǐn)⑹鲈僭敿?xì)，也無法代替可視化的“知識結(jié)構(gòu)圖”和可反復(fù)感知的“語音聲學(xué)圖”，這些圖式(Schema)能激起學(xué)生多感官介入，直觀知識的刺激促使學(xué)生在短期內(nèi)建立起“語音知識圖像”，幫助其理解進(jìn)而促進(jìn)知識內(nèi)化與建構(gòu)。聲學(xué)實驗的介入，不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神，而且有利于學(xué)科的融會貫通，并不斷拓展學(xué)生的學(xué)科視野，促使其文理兼容。心感身受的學(xué)習(xí)方式，無疑會大大提高漢語音學(xué)習(xí)的效益。

注釋:

輔音語圖、復(fù)元音動程、聲調(diào)基頻圖分別用wavesurfer、MiniSpeechLab、praat軟件制作。

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