思维可视化：心理机制与应用解析*

☆ 吴丹丹 简婕

（湖南师范大学教育科学学院教育技术系，湖南长沙410012）

思维可视化：心理机制与应用解析*

☆ 吴丹丹 简婕

（湖南师范大学教育科学学院教育技术系，湖南长沙410012）

目前我国关于思维可视化的研究日益增多，其中以支持思维可视化的图示化工具最受关注，但是这些研究呈现出如应用研究多、实证研究少和对工具共性关注多、个性关注少等不足。揭示思维可视化的心理机制以及构建思维可视化的理论体系是解决研究偏颇的核心问题。因此，本文通过探讨思维可视化与双重编码在理论上的耦合性来揭示思维可视化的心理机制。此外，从五种支持思维可视化的图示化工具的应用出发，解析其背后所支持的不同思维方式。笔者通过研究发现，未来的研究还需要丰富心理机制的理论基础以及挖掘应用实践中的经验，以构建思维可视化的理论体系。

思维可视化；双重编码；心理机制；图示工具

一、问题的提出

思维可视化（Thinking Visualization）就是把不可视的思考方法和思考路径通过可视化的图式和图像呈现出来。思考方法主要包括在学习过程中常用的抽象、概括、区分、推理（演绎、归纳、类比）、分析、综合等逻辑思考方法[1]。目前我国对思维可视化的研究日益增多，并取得了一定的研究成果，其中以支持思维可视化的图示化工具研究最受关注，但这些研究表现出一定的局限性。

1.应用研究多，实证研究少

当前诸多研究主要关注包括概念图、思维导图等在内的图示化工具如何支持思维的表达，但并未验证这样的思维表达方式是否促进了记忆等认知能力的发展。

2.对工具共性关注多，个性关注少

研究往往针对若干种工具的操作方法，即它们是如何利用不同的图示表征方法来表达思维，其关注点在于这些工具都可以用于思维的表达。然而，尽管它们的功能类似，但也有所区别、各有所长，在使用工具时若能取长补短、合理选择，将能以最佳方式来表达思维。

要解决当前思维可视化相关研究呈现出来的问题，首先必须深入挖掘思维可视化的心理机制，这是理论基础和应用的前提。从理论基础出发，才能把握思维可视化的本质，才能将应用研究中的“偏颇”进行规划调整，才能为开展深入的实证研究服务。其次，需要构建思维可视化的理论体系，这既来源于实践经验，同时又能够作为实践指导。思维可视化强调了思维显性的表达方式，而不仅仅作为抽象的意识存在于人类的大脑中或是言语文字的表达之中。先于理论的存在，现实中早已出现人类借助绘制思维导图、概念图等图形来表达思维的应用实践。对这些既有的应用实践进行解析，将有助于探索思维显性化表达的方式，从而构建思维可视化的理论体系。

二、思维可视化的心理机制

“语言是思维的表达”表明了思维与语言的联系，而“可视化”则是通过非语言形式进行显示的。因此，有学者曾提及思维可视化的心理机制可以获得来自双重编码理论的解释，但这些研究仅限于提及，并未进行深入阐释。以下将通过探讨思维可视化与双重编码在理论上的耦合性来揭示思维可视化的心理机制。

1.双重编码理论中信息加工机制与思维可视化中思维表征方式的耦合

双重编码理论的提出者是加拿大心理学家阿伦佩维奥（Allan Paivio），他认为在信息的存储、加工与提取过程中，语言与非语言的信息加工过程都很重要[2]。双重编码理论最重要的原则是：信息可以通过用语言和非语言的形式同时呈现，从而增强对信息的记忆与提取。这也正是思维可视化对知识的加工和对思维过程的表征方式，即通过语言和非语言的形式进行可视化的表征来增强知识的记忆与加工，从而提高思维能力。

2.双重编码理论中编码表征单元与思维可视化中图示要素的耦合

双重编码理论认为人的认知系统是由两套编码组成的，即语言编码和非语言编码。其中，语言编码与文字相对应，也就是语言的意义和结构；非语言编码则对应着除文字以外的视觉信息，可认为是对想象的表征和处理[3]。语言编码的表征单元是词元，即任何以语言为形式所感知的知识与信息的编码表征单元。词元对应的语言编码系统善于处理线性的和顺序性的知识，词元是以顺序性和层级性的方式运作的。在对知识和思维过程进行可视化的表征过程中，词元可以被定义为“关键词”，通过关键词就能理解语言的意义和结构。非语言编码的表征单元是象元，象元是指任何以非语言形式所感知的事物与情景的编码表征单元。象元的运作方式是整体性的和连续性的，象元的运作方式使得象元对应的非语言编码系统在处理整体性的事物和场景时，其它相似的事物和场景就被唤起、联想起来[4]。象元对应着思维可视化表征过程中图式结构的组织，它是一种意象与思维的表示。思维可视化对知识和思维过程的表征，一方面体现了词元的顺序性和层次性的运作方式，因而思维可视化的图式结构也呈现出顺序性和层次性的特点；另一方面也体现了象元的整体性和连续性的运作方式，因而思维可视化的图示内容呈现出整体性和连贯性的特点。

3.双重编码理论中信息加工类型与思维可视化中图示生成路径的耦合

双重编码理论认为图片等类似对象能很容易地被编码并以语言的形式储存到记忆中，此外，图片的联想性也能够激发关于图片的具体性记忆，从而假设信息的三种加工类型：一是表征式的，直接激活语言编码系统和非语言编码系统的表征；二是联想式的，语言编码系统或非语言编码系统内部激活的表征；三是参照式的，利用非语言编码系统激活语言编码系统。思维可视化运用图示化对知识和思维过程进行表征，图示从无到有的生成过程经历了关键词提取、图示符号选择、逻辑关系判断等过程，其中交织着词元生成词元、象元生成象元，以及象元生成词元等多种路径。

4.双重编码理论中加和效应与思维可视化中思维发展目标的耦合

双重编码理论中的加和效应认为，同时被语言和非语言系统编码的信息记忆效果大约是被单一系统编码处理的信息的两倍[5]。加和效应从行为数据上证实了双重编码的优势，思维可视化研究正是在促进学习者思维发展的背景下应运而生的。思维可视化的基本假设便是把思维的过程以图示化的方式清晰地呈现出来，将抽象思维形象化、隐性思维显性化，其在促进记忆加工和提高思维能力上有显著优势。

三、思维可视化的应用解析

思维可视化的应用实践是以支持思维可视化的图示化工具为核心展开的。这些图示化工具包括思维导图、概念图、鱼骨图、流程图、模型图等辅助思考和表达的图绘形式。对这些既有的应用实践进行解析，揭示其背后所支持的思维方式，将有助于探索思维显性化表达的方式，从而构建思维可视化的理论体系。

1.思维导图：表达发散性思维的工具

思维导图（Mind Map）是由托尼巴赞（Tony Buzan）于20世纪70年代发明，它以现代脑科学左右脑分工原则、大脑的神经链为理论基础，形象地再现大脑的思维方式，将“焦点”集中在图片中央，从中间向四周发散分支，是一种将放射性思考具体化的方法，是最简单又最有效的思维整理方式。思维导图是一种可视化图式工具和整体思维工具，所有认知功能领域都可运用，尤其是记忆、创造、学习等的思考[6]。思维导图依据类似于大脑自身的思维方式进行思考，全面调动左脑以及右脑思维，让人在思考、记忆、分析时大脑的潜能得到最充分的开发，从而激发创造性思维和想象，如：可以利用思维导图表达以“可视化思维工具”为主题的论文是如何构思的思维过程。

2.概念图：表达结构化思维的工具

康乃尔大学的诺瓦克（J.D.Novak）博士践行奥苏贝尔的有意义学习理论发明了概念图（Concept Map），概念图是用来组织和表征知识的工具[7]。它是用圆圈或方框和连线来表达相关概念与命题之间的意义关系，通过不断构建这种意义关系，将杂乱的知识系统化与结构化，建立起一个清晰的知识网络。这样的知识网络结构可以很清晰地把相关概念之间的关系呈现出来，让读者一目了然、直观迅速地建构一个完整的知识架构体系，有利于结构化思维的表达，如：可以利用概念图表达理解“生态系统”内涵的思维过程。

3.鱼骨图：表达逻辑思维的工具

鱼骨图（Cause and Effect Diagrams）又名因果图、石川图，由石川馨先生创造，是一种发现问题“根本原因”的分析方法，用来描述影响、产生和决定某种结果的原因。鱼骨图是通过对问题产生的原因进行分析和分类，按照原因与问题的相关程度强弱进行线性排列，然后通过箭头和斜线表示这些原因的关系和层次，得出形似鱼骨的图形。其中的因果推理是一种典型的逻辑思维。如：可以利用鱼骨图表达“英语六级考不过”原因分析的思维过程。

4.流程图：表达演绎思维的工具

流程图（Flow Chart）最初是在计算机语言中用来表示算法思路的图形，现在被广泛用于各科的教学与学习过程中，教师可用来进行教学设计，学习者可用于问题解决的设计。流程图是用箭头和方框表示设计的流程，把大问题分解为一个个小问题，将解决问题的复杂过程简单化，从而有助于理清思路。它常常用来演绎问题的推理和解决步骤的思维过程，是表达演绎思维的有力工具，如：可以利用流程图表达“教会一岁幼儿学会使用勺子吃饭”的思维过程。

5.模型图：表达数理空间思维的工具

模型图（Model Method）的出现最初是为了解决数学课程中的问题，它是一种数量关系可视化的方法，可使人快速地发现问题中的数量关系，常用的有韦恩图、统计图等。目前模型图在其他学科中已经被用来作为问题解决的工具。模型图具有直观性和形象性的特点，它可以用于提升学生的空间思维能力，通过概念分析和因果分析相关变量的内在联系，得出问题解决的策略。如：可以利用韦恩图表达理解交集含义的思维过程，还可以利用统计图表达分析一学期中消费情况的思维过程。

四、结论与展望

双重编码理论揭示了人类认知系统的两大类型，这为思维可视化研究提供了直接的理论依据。在此理论的指导下，思维可视化作为将思维进行双重编码表达的方式，可以促进记忆、增强理解，从而发展思维能力。从这个意义上说，思维可视化将是促进学习者思维发展的有效教学手段。另外，从五种支持思维可视化的图示化工具应用中，我们看到了它们背后所体现的不同思维方式，有发散性思维、结构化思维、逻辑思维、演绎思维以及数理空间思维。这些思维方式的特征主要是从思维发生的拓扑结构上进行描述，如：发散性、结构化；部分是从思维的内容性质上进行描述，如：逻辑、演绎和数理空间。

未来的研究一方面要从理论的视角继续丰富思维可视化的理论基础，寻求支持思维可视化的认知规律和心理机制；另一方面要从应用的视角关注更多典型的思维工具及其支持思维的特征，从而进一步促进思维可视化理论体系的构建。

[1]刘濯源.基于“未来课堂”的思维可视化研究[J].中国信息技术教育,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·巴赞著;卜煜婷,陆时文译.思维导图宝典[M].北京：化学工业出版社,2014.

[7]赵国庆,陆志坚.“概念图”与“思维导图”辨析[J].中国电化教育,2004,(08)：42-45.

[8]陈为,沈则潜,陶煜波.大数据丛书—数据可视化[M].北京：电子工业出版社,2013.

[9]李林英,李翠白.思维导图与学习—学习科学与技术新探[M].北京：北京师范大学出版社,2011.

本文受到2015年度湖南省教育厅科学研究一般项目基金资助，项目名称“可视化思维工具：理论构建与实践例说”（合同编号15C0875）。

[编辑：郑方林]

泰山医学院：“课程思政”无缝隙覆盖

“混合式教学应用到高校思政课中，有利于实现多个教学空间优势互补，更好地应对新形势下思政课教学与改革面临的挑战。”近日，泰山医学院党委委员、副院长徐淑凤说。

近年来，泰山医学院积极创新思政教育模式，通过“课程思政”实现无缝隙覆盖，借助新媒体平台打造思政教育的亲和力，加强教学改革，建设线下线上两个思政课堂，通过混合教学，打造医学思政育人高地，取得了良好效果。

该校马克思主义学院马克思主义原理教研室主任王世涛说：“我们通过通识课程和任意选修课等学生感兴趣的内容，吸引学生留在思政教育课堂。”该教研室教师目前已全部开通了人文方面的任意选修课，通过传统文化经典选读、齐鲁文化、燕赵文化等更具有人文气息的课程教学，以此提升大学生的人文素养，在通识教育中加强了思政教育。

这一做法也是泰山医学院近年来加快推进由思政课程走向“课程思政”教育，解决高校思政教育“孤岛”困境的教育教学改革新实践。目前，该校从办学实际出发设定的指导课程群、主干课程群、支撑课程群3个课程群，包括医学与人文的学科交叉、思政与就业指导的结合、学业与就业的衔接，逐步实现了思想政治理论课、综合素养课、专业教育课三位一体的教育体系。

（魏海政 宋巧霞 王承柱）

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1671-7503（2017）21-0009-03