思維可視化：心理機制與應用解析*

☆ 吳丹丹 簡婕

（湖南師范大學教育科學學院教育技術系，湖南長沙410012）

思維可視化：心理機制與應用解析*

☆ 吳丹丹 簡婕

（湖南師范大學教育科學學院教育技術系，湖南長沙410012）

目前我國關于思維可視化的研究日益增多，其中以支持思維可視化的圖示化工具最受關注，但是這些研究呈現(xiàn)出如應用研究多、實證研究少和對工具共性關注多、個性關注少等不足。揭示思維可視化的心理機制以及構建思維可視化的理論體系是解決研究偏頗的核心問題。因此，本文通過探討思維可視化與雙重編碼在理論上的耦合性來揭示思維可視化的心理機制。此外，從五種支持思維可視化的圖示化工具的應用出發(fā)，解析其背后所支持的不同思維方式。筆者通過研究發(fā)現(xiàn)，未來的研究還需要豐富心理機制的理論基礎以及挖掘應用實踐中的經驗，以構建思維可視化的理論體系。

思維可視化；雙重編碼；心理機制；圖示工具

一、問題的提出

思維可視化（Thinking Visualization）就是把不可視的思考方法和思考路徑通過可視化的圖式和圖像呈現(xiàn)出來。思考方法主要包括在學習過程中常用的抽象、概括、區(qū)分、推理（演繹、歸納、類比）、分析、綜合等邏輯思考方法[1]。目前我國對思維可視化的研究日益增多，并取得了一定的研究成果，其中以支持思維可視化的圖示化工具研究最受關注，但這些研究表現(xiàn)出一定的局限性。

1.應用研究多，實證研究少

當前諸多研究主要關注包括概念圖、思維導圖等在內的圖示化工具如何支持思維的表達，但并未驗證這樣的思維表達方式是否促進了記憶等認知能力的發(fā)展。

2.對工具共性關注多，個性關注少

研究往往針對若干種工具的操作方法，即它們是如何利用不同的圖示表征方法來表達思維，其關注點在于這些工具都可以用于思維的表達。然而，盡管它們的功能類似，但也有所區(qū)別、各有所長，在使用工具時若能取長補短、合理選擇，將能以最佳方式來表達思維。

要解決當前思維可視化相關研究呈現(xiàn)出來的問題，首先必須深入挖掘思維可視化的心理機制，這是理論基礎和應用的前提。從理論基礎出發(fā)，才能把握思維可視化的本質，才能將應用研究中的“偏頗”進行規(guī)劃調整，才能為開展深入的實證研究服務。其次，需要構建思維可視化的理論體系，這既來源于實踐經驗，同時又能夠作為實踐指導。思維可視化強調了思維顯性的表達方式，而不僅僅作為抽象的意識存在于人類的大腦中或是言語文字的表達之中。先于理論的存在，現(xiàn)實中早已出現(xiàn)人類借助繪制思維導圖、概念圖等圖形來表達思維的應用實踐。對這些既有的應用實踐進行解析，將有助于探索思維顯性化表達的方式，從而構建思維可視化的理論體系。

二、思維可視化的心理機制

“語言是思維的表達”表明了思維與語言的聯(lián)系，而“可視化”則是通過非語言形式進行顯示的。因此，有學者曾提及思維可視化的心理機制可以獲得來自雙重編碼理論的解釋，但這些研究僅限于提及，并未進行深入闡釋。以下將通過探討思維可視化與雙重編碼在理論上的耦合性來揭示思維可視化的心理機制。

1.雙重編碼理論中信息加工機制與思維可視化中思維表征方式的耦合

雙重編碼理論的提出者是加拿大心理學家阿倫佩維奧（Allan Paivio），他認為在信息的存儲、加工與提取過程中，語言與非語言的信息加工過程都很重要[2]。雙重編碼理論最重要的原則是：信息可以通過用語言和非語言的形式同時呈現(xiàn)，從而增強對信息的記憶與提取。這也正是思維可視化對知識的加工和對思維過程的表征方式，即通過語言和非語言的形式進行可視化的表征來增強知識的記憶與加工，從而提高思維能力。

2.雙重編碼理論中編碼表征單元與思維可視化中圖示要素的耦合

雙重編碼理論認為人的認知系統(tǒng)是由兩套編碼組成的，即語言編碼和非語言編碼。其中，語言編碼與文字相對應，也就是語言的意義和結構；非語言編碼則對應著除文字以外的視覺信息，可認為是對想象的表征和處理[3]。語言編碼的表征單元是詞元，即任何以語言為形式所感知的知識與信息的編碼表征單元。詞元對應的語言編碼系統(tǒng)善于處理線性的和順序性的知識，詞元是以順序性和層級性的方式運作的。在對知識和思維過程進行可視化的表征過程中，詞元可以被定義為“關鍵詞”，通過關鍵詞就能理解語言的意義和結構。非語言編碼的表征單元是象元，象元是指任何以非語言形式所感知的事物與情景的編碼表征單元。象元的運作方式是整體性的和連續(xù)性的，象元的運作方式使得象元對應的非語言編碼系統(tǒng)在處理整體性的事物和場景時，其它相似的事物和場景就被喚起、聯(lián)想起來[4]。象元對應著思維可視化表征過程中圖式結構的組織，它是一種意象與思維的表示。思維可視化對知識和思維過程的表征，一方面體現(xiàn)了詞元的順序性和層次性的運作方式，因而思維可視化的圖式結構也呈現(xiàn)出順序性和層次性的特點；另一方面也體現(xiàn)了象元的整體性和連續(xù)性的運作方式，因而思維可視化的圖示內容呈現(xiàn)出整體性和連貫性的特點。

3.雙重編碼理論中信息加工類型與思維可視化中圖示生成路徑的耦合

雙重編碼理論認為圖片等類似對象能很容易地被編碼并以語言的形式儲存到記憶中，此外，圖片的聯(lián)想性也能夠激發(fā)關于圖片的具體性記憶，從而假設信息的三種加工類型：一是表征式的，直接激活語言編碼系統(tǒng)和非語言編碼系統(tǒng)的表征；二是聯(lián)想式的，語言編碼系統(tǒng)或非語言編碼系統(tǒng)內部激活的表征；三是參照式的，利用非語言編碼系統(tǒng)激活語言編碼系統(tǒng)。思維可視化運用圖示化對知識和思維過程進行表征，圖示從無到有的生成過程經歷了關鍵詞提取、圖示符號選擇、邏輯關系判斷等過程，其中交織著詞元生成詞元、象元生成象元，以及象元生成詞元等多種路徑。

4.雙重編碼理論中加和效應與思維可視化中思維發(fā)展目標的耦合

雙重編碼理論中的加和效應認為，同時被語言和非語言系統(tǒng)編碼的信息記憶效果大約是被單一系統(tǒng)編碼處理的信息的兩倍[5]。加和效應從行為數(shù)據(jù)上證實了雙重編碼的優(yōu)勢，思維可視化研究正是在促進學習者思維發(fā)展的背景下應運而生的。思維可視化的基本假設便是把思維的過程以圖示化的方式清晰地呈現(xiàn)出來，將抽象思維形象化、隱性思維顯性化，其在促進記憶加工和提高思維能力上有顯著優(yōu)勢。

三、思維可視化的應用解析

思維可視化的應用實踐是以支持思維可視化的圖示化工具為核心展開的。這些圖示化工具包括思維導圖、概念圖、魚骨圖、流程圖、模型圖等輔助思考和表達的圖繪形式。對這些既有的應用實踐進行解析，揭示其背后所支持的思維方式，將有助于探索思維顯性化表達的方式，從而構建思維可視化的理論體系。

1.思維導圖：表達發(fā)散性思維的工具

思維導圖（Mind Map）是由托尼巴贊（Tony Buzan）于20世紀70年代發(fā)明，它以現(xiàn)代腦科學左右腦分工原則、大腦的神經鏈為理論基礎，形象地再現(xiàn)大腦的思維方式，將“焦點”集中在圖片中央，從中間向四周發(fā)散分支，是一種將放射性思考具體化的方法，是最簡單又最有效的思維整理方式。思維導圖是一種可視化圖式工具和整體思維工具，所有認知功能領域都可運用，尤其是記憶、創(chuàng)造、學習等的思考[6]。思維導圖依據(jù)類似于大腦自身的思維方式進行思考，全面調動左腦以及右腦思維，讓人在思考、記憶、分析時大腦的潛能得到最充分的開發(fā)，從而激發(fā)創(chuàng)造性思維和想象，如：可以利用思維導圖表達以“可視化思維工具”為主題的論文是如何構思的思維過程。

2.概念圖：表達結構化思維的工具

康乃爾大學的諾瓦克（J.D.Novak）博士踐行奧蘇貝爾的有意義學習理論發(fā)明了概念圖（Concept Map），概念圖是用來組織和表征知識的工具[7]。它是用圓圈或方框和連線來表達相關概念與命題之間的意義關系，通過不斷構建這種意義關系，將雜亂的知識系統(tǒng)化與結構化，建立起一個清晰的知識網絡。這樣的知識網絡結構可以很清晰地把相關概念之間的關系呈現(xiàn)出來，讓讀者一目了然、直觀迅速地建構一個完整的知識架構體系，有利于結構化思維的表達，如：可以利用概念圖表達理解“生態(tài)系統(tǒng)”內涵的思維過程。

3.魚骨圖：表達邏輯思維的工具

魚骨圖（Cause and Effect Diagrams）又名因果圖、石川圖，由石川馨先生創(chuàng)造，是一種發(fā)現(xiàn)問題“根本原因”的分析方法，用來描述影響、產生和決定某種結果的原因。魚骨圖是通過對問題產生的原因進行分析和分類，按照原因與問題的相關程度強弱進行線性排列，然后通過箭頭和斜線表示這些原因的關系和層次，得出形似魚骨的圖形。其中的因果推理是一種典型的邏輯思維。如：可以利用魚骨圖表達“英語六級考不過”原因分析的思維過程。

4.流程圖：表達演繹思維的工具

流程圖（Flow Chart）最初是在計算機語言中用來表示算法思路的圖形，現(xiàn)在被廣泛用于各科的教學與學習過程中，教師可用來進行教學設計，學習者可用于問題解決的設計。流程圖是用箭頭和方框表示設計的流程，把大問題分解為一個個小問題，將解決問題的復雜過程簡單化，從而有助于理清思路。它常常用來演繹問題的推理和解決步驟的思維過程，是表達演繹思維的有力工具，如：可以利用流程圖表達“教會一歲幼兒學會使用勺子吃飯”的思維過程。

5.模型圖：表達數(shù)理空間思維的工具

模型圖（Model Method）的出現(xiàn)最初是為了解決數(shù)學課程中的問題，它是一種數(shù)量關系可視化的方法，可使人快速地發(fā)現(xiàn)問題中的數(shù)量關系，常用的有韋恩圖、統(tǒng)計圖等。目前模型圖在其他學科中已經被用來作為問題解決的工具。模型圖具有直觀性和形象性的特點，它可以用于提升學生的空間思維能力，通過概念分析和因果分析相關變量的內在聯(lián)系，得出問題解決的策略。如：可以利用韋恩圖表達理解交集含義的思維過程，還可以利用統(tǒng)計圖表達分析一學期中消費情況的思維過程。

四、結論與展望

雙重編碼理論揭示了人類認知系統(tǒng)的兩大類型，這為思維可視化研究提供了直接的理論依據(jù)。在此理論的指導下，思維可視化作為將思維進行雙重編碼表達的方式，可以促進記憶、增強理解，從而發(fā)展思維能力。從這個意義上說，思維可視化將是促進學習者思維發(fā)展的有效教學手段。另外，從五種支持思維可視化的圖示化工具應用中，我們看到了它們背后所體現(xiàn)的不同思維方式，有發(fā)散性思維、結構化思維、邏輯思維、演繹思維以及數(shù)理空間思維。這些思維方式的特征主要是從思維發(fā)生的拓撲結構上進行描述，如：發(fā)散性、結構化；部分是從思維的內容性質上進行描述，如：邏輯、演繹和數(shù)理空間。

未來的研究一方面要從理論的視角繼續(xù)豐富思維可視化的理論基礎，尋求支持思維可視化的認知規(guī)律和心理機制；另一方面要從應用的視角關注更多典型的思維工具及其支持思維的特征，從而進一步促進思維可視化理論體系的構建。

[1]劉濯源.基于“未來課堂”的思維可視化研究[J].中國信息技術教育,2013,(01)：83-84.

[2]Paivio,A.Imagery and verbal processes.New York：Holt.Rinchart and Winston.

[3]Paivio,A.Dual coding theory：retrospect and current status[M].anadian Journal of Psychology,45(03),255-287.

[4]Sadoski,M.,McTigue,E.M.amp; Paivio,A.A dualcoding theoreticalmodelofdecodinginreading：subsumingthe LaBerge and Samuels model.Reading Psychology,33(05),465-496.

[5]Paivio,A.,Rogers,T.B.amp;Symthe,P.C.Why are pictures easier to recall than words?Psychonomic Sciencc,11(04),137-138.

[6]托尼·巴贊著;卜煜婷,陸時文譯.思維導圖寶典[M].北京：化學工業(yè)出版社,2014.

[7]趙國慶,陸志堅.“概念圖”與“思維導圖”辨析[J].中國電化教育,2004,(08)：42-45.

[8]陳為,沈則潛,陶煜波.大數(shù)據(jù)叢書—數(shù)據(jù)可視化[M].北京：電子工業(yè)出版社,2013.

[9]李林英,李翠白.思維導圖與學習—學習科學與技術新探[M].北京：北京師范大學出版社,2011.

本文受到2015年度湖南省教育廳科學研究一般項目基金資助，項目名稱“可視化思維工具：理論構建與實踐例說”（合同編號15C0875）。

[編輯：鄭方林]

泰山醫(yī)學院：“課程思政”無縫隙覆蓋

“混合式教學應用到高校思政課中，有利于實現(xiàn)多個教學空間優(yōu)勢互補，更好地應對新形勢下思政課教學與改革面臨的挑戰(zhàn)?！苯?，泰山醫(yī)學院黨委委員、副院長徐淑鳳說。

近年來，泰山醫(yī)學院積極創(chuàng)新思政教育模式，通過“課程思政”實現(xiàn)無縫隙覆蓋，借助新媒體平臺打造思政教育的親和力，加強教學改革，建設線下線上兩個思政課堂，通過混合教學，打造醫(yī)學思政育人高地，取得了良好效果。

該校馬克思主義學院馬克思主義原理教研室主任王世濤說：“我們通過通識課程和任意選修課等學生感興趣的內容，吸引學生留在思政教育課堂?！痹摻萄惺医處熌壳耙讶块_通了人文方面的任意選修課，通過傳統(tǒng)文化經典選讀、齊魯文化、燕趙文化等更具有人文氣息的課程教學，以此提升大學生的人文素養(yǎng)，在通識教育中加強了思政教育。

這一做法也是泰山醫(yī)學院近年來加快推進由思政課程走向“課程思政”教育，解決高校思政教育“孤島”困境的教育教學改革新實踐。目前，該校從辦學實際出發(fā)設定的指導課程群、主干課程群、支撐課程群3個課程群，包括醫(yī)學與人文的學科交叉、思政與就業(yè)指導的結合、學業(yè)與就業(yè)的銜接，逐步實現(xiàn)了思想政治理論課、綜合素養(yǎng)課、專業(yè)教育課三位一體的教育體系。

（魏海政 宋巧霞 王承柱）

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