蘇 霖

（貴州師范大學(xué)大數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，貴陽 550025）

0 引言

思維可視化（thinking visualization）作為可視化教學(xué)手段的一種，其為抽象邏輯、思想、智慧提供具體化或表象轉(zhuǎn)化，便于理解、應(yīng)用、實(shí)踐。思維可視化是以感知為基礎(chǔ)，運(yùn)用語言對事物進(jìn)行概況和間接反映的心理過程［1］，也可稱為其利用技術(shù)手段將隱性的抽象方法與路徑等思維活動以顯性、具體可見的信息呈現(xiàn)出來，方便人們思考表達(dá)與理解的一種圖形技術(shù)。目前在教育教學(xué)、設(shè)計(jì)等領(lǐng)域受到青睞，也成為當(dāng)下的一個熱門研究領(lǐng)域。

思維可視化工具是指運(yùn)用圖示技術(shù)將不可視的思考方法和思考過程以形象化的方式呈現(xiàn)出來，使其過程清晰明了，使思維的方法和過程易于向人們呈現(xiàn)、被人們理解和內(nèi)化，從而有效地提高信息加工及信息傳遞的功能［1］。當(dāng)前，思維可視化的實(shí)現(xiàn)工具主要包括圖示技術(shù)，如思維導(dǎo)圖、模型圖、多種形式的圖形化思考工具、流程圖、概念圖等，以及生成圖示的軟件技術(shù)，如Mindmanager、mindmapper、Free Mind、XMIND、Linux、Mindv、Imindmap等［1］。

本文主要介紹思維可視化的圖示技術(shù)，以使用頻率最高、最易于接受的思維導(dǎo)圖、思維地圖、概念圖為例。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，將思維可視化工具（如思維導(dǎo)圖、概念圖等）作為教師的教學(xué)工具和學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知工具對于提高學(xué)生的認(rèn)知能力水平、改善學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)等具有重要意義；將可視化工具作為評估工具，可以評價學(xué)生在某個領(lǐng)域?qū)τ谥R理解的掌握程度，探究學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)［2］。

1 不同思維可視化工具介紹

思維導(dǎo)圖（mind map）、概念圖（concept map）以及思維地圖（thinking map）是思維可視化典型的三種工具。三者之間理論基礎(chǔ)不同，有著本質(zhì)的不同，本節(jié)主要厘清思維導(dǎo)圖、概念圖以及思維地圖的含義以及它們之間的異同。

思維導(dǎo)圖又稱“樹枝圖”“靈感觸發(fā)圖”，是由東尼·博贊提出的一種將發(fā)散思維進(jìn)行可視化的工具［3］?；诮?gòu)主義理論［4］的影響，思維導(dǎo)圖作為一種樹狀或?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)的能夠反映制作者思維過程的工具，主要由主題、關(guān)鍵詞、圖形、符號并搭配豐富的顏色組成，是一種放射性思維的方式［5］。

概念圖是由康乃爾大學(xué)諾瓦克（J.D.Novak）博士基于奧蘇伯爾有意義學(xué)習(xí)理論提出的一種組織表征知識的可視化工具［6-7］。在概念圖中通常使用節(jié)點(diǎn)代表概念，連線將具有聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)連接起來，關(guān)系詞標(biāo)注在連線上表示兩個節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。概念圖能夠清楚地顯示概念之間的關(guān)系，概念之間的層次性。由概念圖所表現(xiàn)出來的邏輯思維有助于人們對新事物的概念、推理、判斷、反映現(xiàn)實(shí)［8］的理解。

思維地圖是繼思維導(dǎo)圖和概念圖之后出現(xiàn)的一種思維可視化工具［9］，是由美國學(xué)者大衛(wèi)·海涅瑞勒博士基于語義學(xué)和認(rèn)知心理學(xué)開發(fā)的幫助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的語言工具［10］。思維地圖主要包含八種類型：圓圈圖（circle map）、起泡圖（bubble map）、雙起泡圖（double bubble map）、樹型圖（tree map）、括號圖（brace map）、流程圖（flow map）、復(fù)流程圖（multi-flow map）、橋型圖（bridge map）［10］。思維地圖既可用于跨學(xué)科學(xué)習(xí),也可用于共同學(xué)習(xí)，它為學(xué)校提供了整合教學(xué)、學(xué)習(xí)和評估的連貫工具，積極促進(jìn)學(xué)生的協(xié)作學(xué)習(xí)，抽象思維、創(chuàng)造力、理解力和認(rèn)知能力的發(fā)展，幫助學(xué)生成為具有獨(dú)立反思能力的問題解決者和終身學(xué)習(xí)者［11］。

2 思維導(dǎo)圖、概念圖和思維地圖的差異

隨著社會的發(fā)展、教育的變革以及多種制圖軟件的開發(fā)，可視化認(rèn)知工具被應(yīng)用的領(lǐng)域愈加廣泛，尤其是在教育教學(xué)領(lǐng)域，教育工作者認(rèn)識到思維導(dǎo)圖、概念圖以及思維地圖在教學(xué)中的價值，但人們通常將三者的概念混淆。通過多篇文獻(xiàn)參考資料比較得出，思維導(dǎo)圖、概念圖、思維地圖之間各自在特點(diǎn)、理論基礎(chǔ)、繪制方法、結(jié)構(gòu)要素等方面存在差異，本節(jié)主要介紹三種工具之間的不同之處。

2.1 特征不同

思維導(dǎo)圖①是以中央圖形主導(dǎo)視覺中心，以關(guān)鍵詞為分支向四周散列，文章關(guān)鍵詞作為分支、主體是樹狀結(jié)構(gòu)并由多個節(jié)點(diǎn)組成［12］，好的思維導(dǎo)圖均具有關(guān)鍵詞，一般核心概念都是由關(guān)鍵詞或圖形來表示，簡單的圖形排列有助于表達(dá)人們的整體思維過程。②具有鮮明的層級性，關(guān)鍵信息的重要性依次遞減。核心關(guān)鍵詞一般是思維導(dǎo)圖的主體內(nèi)容，其分支是與主體核心關(guān)鍵詞相關(guān)的部分，分支上內(nèi)容的重要性依次遞減，所以思維導(dǎo)圖具有明顯的層級性。③各主干、分支顏色鮮艷醒目，思維導(dǎo)圖作為方便記憶和學(xué)習(xí)的工具，在諸多現(xiàn)有繪制軟件如Xmind 中，每一層級采用不同的顏色，色彩之間跳躍度較大，通過色彩的刺激便于學(xué)習(xí)者根據(jù)顏色聯(lián)想記憶［13］。

概念圖在功能上最初是一種評價工具，用于測定學(xué)習(xí)者已有的知識，隨著國內(nèi)外研究的深入開展，概念圖同時也是學(xué)習(xí)工具、創(chuàng)造工具、合作工具、教學(xué)設(shè)計(jì)工具，概念圖應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大逐漸擺脫了對概念圖狹義工具觀的認(rèn)識，將其作為一種教學(xué)技能和教學(xué)策略，逐漸在范圍上擴(kuò)展為微觀概念圖以及宏觀概念圖。在應(yīng)用領(lǐng)域范圍內(nèi)從科學(xué)知識學(xué)科向多學(xué)科應(yīng)用發(fā)展［14］。

思維地圖融合思維導(dǎo)圖、概念圖的優(yōu)點(diǎn)，將可視化工具的理論、實(shí)踐性特征融合于一體。①思維地圖包含八種不同類型圖，每種地圖有其獨(dú)有的特征，每種圖之間各部分的關(guān)系均是固定的。②雖然八種地圖形式是確定的，但并非一成不變，思維地圖可以在原有圖形基礎(chǔ)上進(jìn)行添加或修改子標(biāo)題。③適用范圍廣，思維地圖的繪制可根據(jù)學(xué)習(xí)者的需要、學(xué)習(xí)內(nèi)容復(fù)雜度等因素擴(kuò)展，在年齡適用階段并無上下限［10］。

2.2 理論基礎(chǔ)不同

思維導(dǎo)圖是在建構(gòu)主義理論基礎(chǔ)上提出，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為學(xué)習(xí)者在教學(xué)過程中并非知識的被迫灌輸者而應(yīng)是知識的主動建構(gòu)者，強(qiáng)調(diào)在原有認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上接受新知識，學(xué)習(xí)者按照自己理解的知識來構(gòu)建思維導(dǎo)圖［15］。

概念圖是在奧蘇伯爾有意義學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上提出的，奧蘇伯爾強(qiáng)調(diào)有意義學(xué)習(xí)是新舊知識之間建立起非人為的、內(nèi)在的、實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系，讓學(xué)生的認(rèn)知領(lǐng)域在具備接受新知識的儲備時能夠與原有的舊知識產(chǎn)生新的聯(lián)系［16］。他認(rèn)為影響學(xué)生學(xué)習(xí)最重要的因素是學(xué)習(xí)者已有的知識，進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)需要學(xué)習(xí)者將新舊知識中的相關(guān)概念和命題聯(lián)系起來，從而使學(xué)習(xí)者建構(gòu)自己獨(dú)特的意義，達(dá)到有意義學(xué)習(xí)的目的［17］。

思維地圖作為一種幫助學(xué)習(xí)語言的工具，它的開發(fā)和建立基于語義學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)等理論基礎(chǔ)之上。認(rèn)知心理學(xué)家將知識分為陳述性知識、程序性知識和策略性知識。陳述性知識是個人有意識地提取線索能夠直接表達(dá)陳述的知識；程序性知識需借助某種作業(yè)或任務(wù)的形式間接推測其存在的知識；策略性知識則是利用陳述性知識、程序性知識去學(xué)習(xí)和解決問題的技能、技巧和方法［18］。思維地圖的應(yīng)用能有效促進(jìn)知識的學(xué)習(xí)，按照知識進(jìn)行分類，不同類型的思維地圖在不同類型的知識中起到不同作用，從而有效地提高學(xué)習(xí)者對陳述性知識、程序性知識、策略性知識的習(xí)得能力，促進(jìn)不同知識點(diǎn)之間的理解與轉(zhuǎn)換。

2.3 繪制方法不同

思維導(dǎo)圖、概念圖、思維地圖由于構(gòu)成要素不同、繪制過程不同得以區(qū)分不同工具之間的差異，學(xué)習(xí)者在繪制不同思維可視化輔助工具時既是建立起知識點(diǎn)間記憶鏈接的方法也是一個分析問題、解決問題的過程。三種工具之間的不同見表1。

表1 思維導(dǎo)圖、概念圖、思維地圖的不同

3 結(jié)語

對于思維可視化工具的實(shí)踐和研究分析任重而道遠(yuǎn)，思考不同工具之間的差異與各自的特點(diǎn)，挖掘思維可視化工具在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用價值，拓展在不同領(lǐng)域的應(yīng)用研究。同時運(yùn)用批判性思維對可視化工具進(jìn)行審視，合理選用恰當(dāng)?shù)目梢暬ぞ卟⒊浞滞诰?、發(fā)揮其應(yīng)有的價值，從而推動思維可視化工具更好地為教學(xué)和學(xué)習(xí)服務(wù)。