思维可视化工具的应用价值分析

王会霞，代朝霞

黄冈师范学院教育科学与技术学院， 湖北 黄冈 438000

·理论探索与实践·

思维可视化工具的应用价值分析

王会霞，代朝霞

黄冈师范学院教育科学与技术学院， 湖北 黄冈 438000

思维可视化是指运用多种图示技术把本来不可视的、抽象的思维直观的呈现出来，使其清晰可见的过程。被可视化的“思维”更有利于知识的理解和记忆，因此可以有效提高信息加工及信息传递的效能。该文结合思维可视化工具，介绍了其在教学和学习中的应用价值。

思维可视化；思维导图；应用价值

自进入21世纪以来，信息化技术高速发展，知识广泛传播与共享。传统、单调的线性文字极大地阻碍了我们对知识与管理知识的获取。因而，寻找一个高效的方法去组织管理和驾驭知识成了一个亟待解决的问题。亨利·亚当斯提出，“知道如何去学习比掌握知识更重要”[1]。乔纳森教授也提出，“学习者是从思考中学习的”[1]。

思维可视化是“一种强大的图形技术，这种技术为开发大脑潜能提供了一种通用的工具”，可以把学习过程中的思考方法和思考路径通过图示技术呈现出来。通过可视化思维工具的运用，引领教师把教学关注点从“知识”转移到“思维”，引领学生学会思考，学会学习，从而持续提升学生的思维能力，实现教学效能的倍增。在教学应用方面，主要利用思维可视化技术进行各个学科的教学设计，新的教学法的探索，知识管理，等。当然，在进行思维可视化的实际开发与应用过程中，最基本的要求是能进行思维导图的绘制。在进行学科教学设计时，受环境的局限，大都是采用手绘思维导图的方式，其效率低下和效果差是可想而知的。为了解决这一状况，各种支持思维可视化导图的绘制软件工具相继出现了，我们也可称之为“工具”之工具。

1 思维可视化工具的种类

1.1 思维导图

思维导图又叫心智图，是表达发射性思维的有效图形思维工具，它简单却又极其有效，是一种革命性的思维工具[2]。思维导图运用图文并重的技巧，把各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现出来，把主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接，思维导图充分运用左右脑的机能，利用记忆、阅读、思维的规律，协助人们在科学与艺术、逻辑与想象之间平衡发展，从而开启人类大脑的无限潜能。思维导图是一种非常有用的思维工具，是将思想图像化的技巧，也是将知识结构图像化的过程。据权威统计，使用思维导图可以提高学习工作效率20%，让学习者一周多出一天时间来。图1为“多元思考”的思维导图。

1.2 概念图

概念图是康乃尔大学的Novak J D于1971年根据Anusbel的有意义学习理论提出的一种教学技术，图2所示为信息技术发展概念图。有意义学习是指把需学习的新知识与人脑中己有的认知结构进行综合，建立起某种合理的、符合逻辑的联系[3]。这样的意义联系能够促进理解与记忆，进而扩大认知结构。在奥苏贝尔看来，学生的学习要有价值，就应该尽可能地使之有意义。诺瓦克博士认为:“概念图是用来组织和表征知识的工具。它通常将某一主题的有关概念置于圆圈或方框之中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明两个概念之间的意义关系”[4]。从构图结构看，概念图包括概念、命题、交叉连接和层级结构四个图表特征。构图时一般先罗列所有概念，再把概念进行分层，并确定各概念间的关系，然后用连线或箭头与连接词构成一个个命题，这些命题往往可以交叉相连。因此，概念图一般是呈网状结构。从发挥的作用看，概念图可以构造清晰的知识网络，方便求知者掌握整个知识架构，能够促进知识的迁移，而且有利于直觉思维的形成，通过一幅概念图即可直观快速地把握整个概念体系。而从应用领域看，虽然在教学中应用比思维导图要广泛，但是却不方便推广到企业与其他活动领域，概念图从创立到现在都是为了促进教学效果。

1.3 流程图

流程图有时也称作输入-输出图，如图3所示。该图直观地描述一个工作过程的具体步骤。流程图对准确了解事情是如何进行的，以及决定应如何改进过程极有帮助。这一方法可以用于整个企业，以便直观地跟踪和图解企业的运作方式。在教学领域，流程图用的并不常见，流程图通常有先后顺序，表示事件的完成次序。如可用于程序设计语言中，表示编程代码的先后顺序。

1.4 鱼骨图

鱼骨图是由日本管理大师石川馨先生所发明的，故又名石川图。鱼骨图是一种发现问题“根本原因”的方法，它也可以称之为“Ishikawa”或者“因果图”[5]。其特点是简洁实用，深入直观。它看上去有些像鱼骨，问题或缺陷(即后果)标在“鱼头”外。在鱼骨上长出鱼刺，上面按出现机会多寡列出产生问题的可能原因，有助于说明各个原因之间如何相互影响。因其形状如鱼骨，所以又叫鱼骨图，它是一种透过现象看本质的分析方法。同时，鱼骨图也用在生产中，用来形象地表示生产车间的流程。在教学领域，鱼骨图可用于探究式学习，首先我们知道了结果，再去分析造成结果可能出现的多种原因，这样引导学生踊跃提出疑问，合作式的去探究结果的源头，如图4为鱼骨图-课堂效率下降原因剖析。从该图中，我们可以看到，课堂效率下降的原因主要有四方面，分别为环境、教师、家长以及学生自身。然而，对于每个大的原因还可以细分出小的原因，最终我们可以一一对症下药，找到影响课堂效率的根本原因。

2 思维可视化工具的性能比较

综上所述，每种图的应用领域有所不同，尽管他们之间有的概念有交叉，可互用，但在实际应用中也要注意其不同点，这就需要根据具体研究目的而定，也即知识关联类型。

知识管理研究机构Kmpro首席分析师王振宇认为，“知识关联是知识与知识之间以某一中介为纽带，所建立起来的具备参考价值的关联关系”[6]。同样，我们将其引申到思维领域，将关联的知识分为顺序性知识、因果性知识、并行性知识、层级性知识。顺序性知识通常采用流程图的形式来表达，比如在《电视教材制作》中，为完成原创作品的制作，可按照以下顺序：创意-计划-剧本-前期准备-拍摄-采集-剪辑-配音-导出。就一般而言，通常是操作性的知识用流程图来表示，比如物理、化学实验，计算机操作，等。而因果性知识，可采用鱼骨图的形式，通常用于通过结果找原因。并行性知识通常为并列的概念或层级较少的概念，这时适用于思维导图的形式绘制。最后，当知识的层级较多时，知识下面又有多次分类，这时概念图就比较适合。在实际应用的过程中，找到合适的思维可视化工具往往能取到事半功倍的效果。这需要我们对知识不仅有全局的把握，对各种思维可视化工具也要有整体的认识。表1为思维可视化工具的性能比较，简要列出了各种思维可视化工具的适用知识类型以及优点和存在的局限性。

3 思维可视化工具的应用价值分析

3.1 知识管理

所谓知识管理可定义为：在组织中建构一个量化与质化的知识系统，让组织中的资讯与知识，透过获得、创造、分享、整合、记录、存取、更新、创新等过程，不断地回馈到知识系统内，形成永不间断的累积个人与组织的知识，成为组织智慧的循环，在企业组织中成为管理与应用的智慧资本，有助于企业做出正确的决策，以适应市场的变迁[7]。

思维导图、概念图、流程图和鱼骨图这四种思维可视化工具都可以进行知识管理。首先向学生展示思维过程，如何组织和建立其各个知识之间的关系，使新的概念更容易理解和接受；其次，让学生用自己的语言理解他们学习的内容，帮助他们吸收、消化知识信息，强化理解；再次，图形能够促使学生构建新旧知识的联系和区别，将它们整合为一体，整合新知识；还有，在一张概念图中能够反映出学生对概念和概念间关系的认知水平，从而纠正和识别错误。

在有效处理复杂的认知任务中，思维可视化工具可以帮助学习者采用简洁明了的图解形式表现复杂的知识结构，从而形象地呈现各知识点之间的联系，深刻揭示出不同事物或知识之间的内在联系或差异对比。在形成思维发展的引导框架和概念网络过程中，将解决问题过程中各种思维灵感以各种直观、形象和清晰的结构图示表现出来，更有助于学习者积极思考、组织素材、有效整合知识、建立系统的知识体系。因而，将知识进行可视化表征的过程是高度浓缩大量知识，提炼知识核心、突出重点的过程，也是理顺知识点内部联系，分清层次关系，实现知识融会贯通的过程。另外，思维可视化工具也呈现了某知识在知识体系中所处的地位，以便全局的、整体地看待知识结构。如图5所示的应用概念图阐述理论体系，就是典型的知识管理。

3.2 知识迁移

知识迁移就是“一种学习对另一种学习的影响”[8]。学习是个连续过程，任何学习都是在学习者已经具有的知识经验和认知结构、已获得的动作技能、习得的态度等基础上进行的。这种原有的知识结构对新的学习的影响就形成了知识的迁移[8]。

概念图通过网状结构来呈现，先罗列所有概念，然后建立概念和概念之间的关系，能够构造一个清晰的知识网络，便于学习者对整个知识架构的掌握，有利于直觉思维的形成，促进知识的迁移。在学习新知识的过程中，通过概念图可发现新知识与原有知识之间的联系，从而达到迁移的目的。一方面可以完善原有的知识结构，另一方面也可以更正原有的错误知识结构，实现知识之间的迁移。如知识间的上下位概念，先行知识等的迁移。

如图6所示，在学习Authorware软件时，教师可以通过其他的软件来引出该软件的学习，在以前所学的知识与新学的知识之间建立联系，达到知识迁移的目的。

既可以让学生能够充分地运用先行知识来辅助当前知识的学习，又可以达到巩固以前所学知识的目的，使知识之间产生联系，从而达到知识迁移的目的。在学习当前多媒体著作软件时，一方面使用Powerpoint类比引出多媒体集成软件的概念，使学生在感官上有所认识，产生一个初步的联想，然后，在此基础上，让学生对以前所学的软件与现在学的软件产生联系，如何去应用他们到新的软件中，也即达到知识迁移，融会贯通的目的。在每个环节中，采用“理论+实践”的方式，由多媒体的概念转向其构成要素，也即图、文、声、像，然后再转向图、文、声、像的实际应用，建立知识间的联系。

3.3 知识创新

知识创新是指通过科学研究，包括基础研究和应用研究，获得新的基础科学和技术科学知识的过程。知识创新的目的是追求新发现、探索新规律、创立新学说、创造新方法、积累新知识。知识创新是技术创新的基础，是新技术和新发明的源泉，是促进科技进步和经济增长的革命性力量。知识创新为人类认识世界、改造世界提供新理论和新方法，为人类文明进步和社会发展提供不竭动力[9]。

思维导图往往是从一个主要概念开始，随着思维的不断深入，逐步建立的一个有序的图，能够使你善于用脑，习惯思考，使思维立体化，激发你的想象力，在你知识深度和广度都有发展的时候，激发你的创新潜能，提高知识创新应用能力。思维导图的目的是借助可视化手段促进灵感的产生和创造性思维的形成，因此，比较适合用于知识创新。思维导图的绘制主要是通过点、线、面、体来实现，如图7所示。

在将思维可视化的时候，学习者必须快速阅读、整理信息，同时还必须发挥想象力，提出疑问，把关键词、颜色、图案联系起来。与文本形式相比，图解形式的知识结构显然更具有形象性，更容易理解。此外，知识结构图可以用来作为记忆系统信息处理时组织知识的模板，引导记忆系统层次分明，系统有序地组织信息，更有助于加深记忆和理解。图解的形式同时也有助于促进思维多样化、延展化、具体化和形象化，使思维产生“裂变效应”。学习者可以通过快速地调整修改图解形式来增添新的想法，把新知识同化到自己的知识结构中，产生顿悟、迁移，提高知识创新，形成自己的观点或知识组块，发展创造性思维和创新能力。

自上个世纪末至今,思维导图经历了引入、介绍与概念图的混同、整合,再到在基础教学领域应用、软件开发等研究阶段都取得了一定的成果。但也存在应用范围窄、多角度的比较研究少、理论创新不强等方面的不足。但是,我们相信，随着更多的人关注、应用导图,其理论研究视域也会不断扩充,应用范围也会越来越广泛。

[1]Buzan T.思维导图：放射性思维[M].李斯，译.北京：作家出版社，1998：183-188，217-224

[2]王文一.思维导图在高中英语阅读教学中的应用[J].科学中国人,2014,(10):236

[3]张豪锋，王娟，王龙.运用思维导图提高学习绩效[J].中小学信息技术教育，2005,(12):13-15

[4]徐振华.思维导图在计算机教学中的应用研究[J].新课程:下,2011,(9):52

[5]周新香.思维导图在中学信息技术教学中的应用[J].中国教育信息,2010,(18):32-33

[6]齐伟.概念图思维导图在教学中的应用实例[J].教育技术导刊,2005,( 8):10-13

[7]周宁．知识可视化与信息可视化比较研究[J].情报理论与实践，2007,(2)：178-180

[8]朱志敏.给你的思维画一幅导图—一种提高工作、生活效能的思维途径[J].中国人才，2005，(5)：48-49

[9]阳燚.和大师面对面感受Tony Buzan先生的思维导图[J].信息技术教育，2005，(10)：46-47

Analysis of the application value of thinking visualization tools

WangHuixia,DaiZhaoxia

SchoolofEducationalScienceandTechnology,HuanggangNormalUniversity,Huanggang438000,China

Thinking visualization refers to the process of vividly displaying abstract thinking that cannot be visualized by using a variety of graphics techniques. Visualized thinking is more conducive to understanding and memorization; thus it can effectively improve the efficiency of information processing and transmission. In this paper, combined with the thinking of visualization tools, we introduce its application value in teaching and learning.

thinking visualization; mind mapping; application value

黄冈师范学院教育学省级重点学科成果；湖北省教育厅人文社会科学研究项目“基于云计算体系的数字资源促进教育公平的服务模式研究”(14G393)；黄冈师范学院人文社科重点项目“鄂东教育与文化研究中心资源服务平台的研究”(2013017403)

2014-11-25

王会霞(1975-)，女，宁夏平罗人，硕士，副教授，主要研究方向：多媒体技术。

代朝霞(1976-)，女，武汉人，硕士，讲师，主要研究方向：信息技术教育。 电话：13636062472；E-mail:daizhaoxia2003@163.com

G40-057

A

1004-5287(2015)02-0111-05

：10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201502001