朱紅宇 崔華春

摘要：為推動青少年科學知識內(nèi)容的升級，實現(xiàn)科普信息的高效傳遞。探討影響青少年科普認知的客觀因素，結合青少年科普可視化案例分析比較，歸納可視化中視覺表征符號的分類及其特征，從隱喻認同、信息對稱、感知同步方面加強符號與信息的適配程度。得到青少年科普信息可視化視覺表征符號的設計策略。為探索青少年科普信息可視化的高效傳達提供設計參考。

關鍵詞：青少年 科普信息 信息可視化 視覺表征符號 信息傳播

中圖分類號：G202 文獻標識碼：A文章編號：1003-0069（2022）11-0138-04

Abstract：In order to promote the upgrade of teenagers scientific knowledge and to realize the efficient transmission of popular science information. Discussion on objective factors affecting science cognition of teenagers. Combined with adolescent science visualization case analysis，the classification and characteristics of visual representation symbols were summarized. From metaphorical identity，information symmetry，sensing synchronization，strengthen symbols and information unity.Get the design strategy of visual representation symbols for teenagers science information visualization.It provides a reference for exploring the efficient communication of teenagers science information visualization.

Keywords：Teenager Popular science information Information visualization Visual representation Information dissemination

引言

近年來，人們對青少年科普教育事業(yè)愈發(fā)重視。受互聯(lián)網(wǎng)的影響，以紙媒為主的傳統(tǒng)科普形式漸漸淡出大眾視野，依靠新興技術實現(xiàn)的科普可視化成為信息傳播的新趨勢。青少年科普信息可視化是對深奧的科學信息進行收集、整理、轉化的設計過程。如何幫助青少年快速理解、掌握這些繁雜的科普知識，并確?？茖W信息的準確性、易讀性、易懂性，是可視化設計的重點和難點。本文聚焦青少年的科普教育，對科普可視化的關鍵構成要素——視覺表征符號，進行深入研究，圍繞青少年用戶的認知特點展開對視覺表征符號類型、特征以及設計策略的討論，旨在為青少年科普信息可視化設計提供創(chuàng)作新思路。

一、影響青少年科普認知的因素

美國社會學家弗洛姆曾說過，“人們生而平等，但又生來個性各有千秋”，這句話表明了人們既相同又不同，放置于人類認知中去理解，則意味著每個人在思想上都是平等的，但個體會由于不同因素的影響導致彼此之間產(chǎn)生參差不齊的認知差異。人們在觀看科普信息時，個體的差異性會產(chǎn)生大相徑庭的認知結果，所以在向大眾進行科普宣傳時，要打破固定單一的科普形式，依照目標受眾的具體情況開展針對性的科普教育，避免科普信息的有效性大打折扣。青少年科普信息可視化是將復雜科學知識轉化為簡易視覺語言的設計手段，設計者在付諸行動前，需建構出青少年群體特定的認知模型，探析影響青少年認知特點的客觀因素，以更好地實現(xiàn)或增強視覺表征符號這一構成因素在科普信息可視化中的作用。

（一）年齡對青少年科普認知的影響

世界衛(wèi)生組織按照年齡分段將青少年定義為10-19歲的人群，這一時期的人群受生物激素影響身體發(fā)育迅速，生理機能日趨成熟，個體心理成長受多方面因素限制，呈現(xiàn)出身心發(fā)展不平衡，激進且缺乏秩序感的特點。按照皮亞杰認知發(fā)展理論，青少年目前正處于形式運算階段，思維發(fā)展到可以進行抽象邏輯推理的水平。此階段中，青少年認知有兩個最為顯著的特點，其一是思維活躍，好奇心強，敢于擺脫傳統(tǒng)規(guī)則的束縛，有著驚人的創(chuàng)造想象力；其二是人生經(jīng)驗、閱歷都在不斷豐富，邏輯推演能力明顯提高，能通過事物表象推理、探索事物本質(zhì)。

因此，用游戲化思維去感知身邊世界是低齡青少年群體慣用的認知方式，他們采用游戲方式提前進行社會活動，為將來的社會人際交往和勞動生產(chǎn)活動打下基礎[1]。青少年在探索世界的過程中，知識量與日俱增，眼界也愈發(fā)開闊，每當解開一個未解之謎，他們便會獲得相應的滿足感和成就感，這種自我認同感促使著他們更積極地去了解未知世界。正因如此，青少年對待新事物始終抱有強烈的求知欲望，對自然新知、科學探索也有著豐厚興趣。與此同時，青少年群體的思維模式和行為習慣尚未固化，有著豐富的想象力和創(chuàng)造力，容易被稀奇新穎的科普形式所吸引。

（二）成長環(huán)境對青少年科普認知的影響

青少年的認知與其自身的成長環(huán)境也有著密不可分的聯(lián)系，家庭、學校、社會均會對他們青春期的認知起到潛移默化的影響，一代人有一代人的際遇，不同時代的青少年也有著不同的認知特點。托馬斯·科洛波洛斯在《圈層效應》一書中提到“人類永遠是環(huán)境的產(chǎn)物，塑造Z世代的正是他們成長的環(huán)境”，伴隨互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，信息傳播變得更加迅速便捷，但信息數(shù)據(jù)也隨之急速擴增，海量信息充斥著人們的日常生活，導致人們閱讀信息的方式相較以往發(fā)生了巨大改變。新媒體成為信息傳播的主流渠道，網(wǎng)絡化、碎片化、淺閱讀化成為當下最受歡迎的信息瀏覽形式?；ヂ?lián)網(wǎng)時代下的青少年群體是網(wǎng)絡數(shù)字原住民，他們一出生就與網(wǎng)絡信息時代無縫銜接，受互聯(lián)網(wǎng)、智能手機、電腦等電子產(chǎn)品的影響較大。新時代青少年群體的認知模式與80、90年代的青少年相比更具有個性認知，喜歡追求新生事物，有強烈的個體自我意識，但思維活絡跳躍，注意力容易受到外界因素干擾，因此，在面對復雜的科普信息時，多數(shù)青少年缺乏閱讀耐力且難以進行深度思考。

（三）性別差異對青少年科普認知的影響

有許多國內(nèi)外學者對青少年群體認知進行性別差異研究，臺灣學者黃綿質(zhì)編織了《青少年積極認知問卷》并對臺灣地區(qū)的青少年進行調(diào)查，結果顯示，青少年在整體積極認知上不存在明顯差異，但胡韜、劉敏兩位學者利用《組合圖形測驗》對重慶市中小學生進行測試研究，結果顯示青少年在認知風格上存在一定的性別差異，男女學生在文理傾向、知覺方式、思維模式等方面都表現(xiàn)出一些差別。由于青春期男女生生理和心理上的差別，導致兩者的實際需求、思維方式、接受能力和社會經(jīng)歷在一定程度上存在不同。在情感認知中，男生相較于女生更為理性，而女生在感性上比男生更具優(yōu)勢。這一差異啟示人們在科普教育過程中，應注意青少年男女認知風格上的差異，做到因材施教，因性而教。

二、青少年科普信息可視化視覺表征符號的類型及特征

青少年科普信息可視化設計中的視覺表征符號既是主觀概念外化呈現(xiàn)的客觀載體，也是能被青少年用戶所感知的外在表現(xiàn)形式。將視覺符號以合理的表征形式編排在一起，是實現(xiàn)科普信息可視化的前提條件，也是發(fā)揮青少年科普價值的重要手段。視覺表征符號的區(qū)分對青少年科普信息可視化效果的實現(xiàn)起著關鍵作用，決定著科普信息形式的呈現(xiàn)。由于科普信息的類型、內(nèi)容、結構存在一定差異，所以視覺表征符號在表現(xiàn)形式上也大有不同，視覺表征符號的類型按其自身特點可分為靜態(tài)視覺表征符號、動態(tài)視覺表征符號和3D視覺表征符號。

（一）靜中思動的靜態(tài)視覺表征符號

科普信息可視化設計中的靜態(tài)視覺表征符號主要是用來說明事物的定義、性質(zhì)以及特征的陳述性信息，具有靜態(tài)的性質(zhì)。雖然人眼看到的靜態(tài)視覺表征符號是平面且靜止的，但是認知者可以利用視覺感官將所接收到的信息在大腦內(nèi)進行二次加工，形成連貫變動的信息流，實現(xiàn)主觀意念上的信息流動。此外，靜態(tài)視覺表征符號不受時間、技術設備的限制，在低成本、高效率展現(xiàn)科普信息方面，靜態(tài)視覺表征符號有著不可比擬的優(yōu)勢。

靜態(tài)視覺表征符號目前仍是青少年科普信息可視化設計中最常使用的視覺表現(xiàn)形式，其優(yōu)勢可概括成兩點，一是能夠多次檢查信息而不受時間的限制，二是能夠在信息點之間或圖形與文字之間進行反復比較[2]。靜態(tài)視覺表征符號主要有三種表現(xiàn)形式，分別是文字、圖形、和圖表。文字可以看作是記錄、傳遞與交流抽象思維意識的通用視覺表征符號，被賦予著直觀且重復閱讀的屬性，既可以簡明扼要地向青少年傳達信息主旨，又可以消除晦澀信息對青少年造成的認知障礙。圖形則是能生動演繹信息并被大量復制的視覺表征符號，它不受種族、語言的限制，可以直接引導觀者進行思想交流，既是對客觀對象進行的相似性描述，也是跨越國家、民族之間交流障礙的通用語言形式。但圖形符號在科普可視化很少單獨出現(xiàn)，而是經(jīng)常與文字符號聯(lián)合使用，通過靜態(tài)字符的組合排列，外加靜態(tài)圖像的輔助說明，來描述具有運動屬性的信息內(nèi)容，從而使受眾形成思想上的動態(tài)感知。如圖1所示的鳥類軀體解剖圖，是將整段文字信息按照生物學思維進行切割，分成帶有主次、因果和平行關系的信息模塊，并放置靜態(tài)的鳥類圖像，用直線來連接文字和相對應的圖形，以達到引導青少年清晰認知和精準理解鳥類活體生理結構的目的。圖表符號是文字與圖形的結合，也算作是一種數(shù)據(jù)轉換模型工具，通常對散落數(shù)據(jù)進行規(guī)律性的整合，然后以柱狀圖、條形圖、折線圖、餅狀圖等形式來描述信息的比例構成情況和變化趨勢。

（二）多維融合的動態(tài)視覺表征符號

動態(tài)視覺表征符號是靜態(tài)視覺表征符號的繼承與發(fā)展，是在靜態(tài)符號的基礎上增添了時間維度，然后通過視覺、聽覺、觸覺等感官體驗，打造出多維立體化的信息傳達效果，常用于演示運動型、漸變型、流程型的科普信息，強調(diào)事物在一段時間內(nèi)所發(fā)生的變化過程。動態(tài)符號的多維特點主要體現(xiàn)在流動且變化的畫面中，尤其是元素之間的轉換和變化。這種轉換和變化不但能夠豐富元素的表達形式，還可作為信息編碼的方式，借此實現(xiàn)靜態(tài)圖形難以表達的創(chuàng)意信息[3]。

縱觀動態(tài)視覺表征符號的表現(xiàn)形式，主要包括動態(tài)圖表和信息動畫。動態(tài)圖表作為一種動態(tài)可視化實踐，通常以兩種途徑表征信息含義，首先是反映論途徑，這類信息圖表如同一面鏡子那樣起作用，反映事件中真實的意義，讓逝去的事實再現(xiàn)并存現(xiàn)于世。其次是意向論途徑，媒介通過信息圖表把意志“議程化”，此時的信息圖表已帶有明顯的觀點取向[4]。如圖2所示的動態(tài)圖表，統(tǒng)計的是從2000年起華盛頓校園發(fā)生校園槍擊案的數(shù)量，圖表中每出現(xiàn)一個圓點就意味著有十名學生受到了槍擊威脅，設計者運用幾何圖形將細節(jié)信息完整概括并生動表達，同時讓信息按照時間順序依次動態(tài)呈現(xiàn)，向受眾直觀展示了校園惡性事件逐年增加的頻率。在視覺層面上利用動態(tài)可視化的設計語言使觀者為之動容，并以此呼吁社會提高對青少年人身安全的重視。

由于科普信息的特殊性，致使大多數(shù)科學理論都是枯燥且晦澀的，青少年需要花費的認知成本較高。而信息動畫可以幫助青少年合理降低認知難度，采用圖文、音頻、視頻等多維形式打造立體化信息，增加青少年的信息體驗深度。圖3所示的天文動畫正是科普信息動畫的一種，畫面演示的內(nèi)容是月球的公轉現(xiàn)象，是對抽象理論進行的具像化表達，計算機程序語言輔佐各種天文元素以形狀、大小、色彩、明暗等形式的變化，實現(xiàn)畫面的動態(tài)演示，給青少年帶來新奇觀感體驗的同時，激發(fā)他們對天文知識的學習熱情。

圖7所示的多層級的科普信息，通常會呈現(xiàn)出由淺到深遞進關系，并包含顯性和隱性語義，難以直接用一種自然語言將其完全表征[7]，借助“米勒定律”對信息層級進行解構重組，在文本符號和圖像符號之間進行適當取舍，消除兩種模態(tài)信息之間的語義鴻溝，統(tǒng)一視覺符號的感知含義，可以實現(xiàn)青少年對科普信息的無障礙認知。

結語

青少年群體作為社會發(fā)展的后續(xù)儲備力量，其科學素質(zhì)的培養(yǎng)極為關鍵，他們正處于身心快速發(fā)育的成長階段，對未知事物的好奇心和求知欲十分強烈，科普信息可視化恰好可以幫助他們更好地拓寬視野、了解世界。在符合青少年認知模型的基礎上，利用文字、圖形、圖表、信息動畫、3D模型等多種視覺表征符號對科普信息進行可視化設計，不僅可以豐富科普信息的表現(xiàn)形式，還能強化青少年的科普認知，并為青少年科普信息可視化設計的蓬勃發(fā)展持續(xù)助力。

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