几种思维可视化工具的比较研究

申煜　黄伟

【摘 要】思维的内隐性，在表面上阻塞了教师了解并训练学生思维的通道。流程图、思维导图、概念图、鱼骨图、八卦图等十种思维可视化工具能够将思维化隐为显，促进学习者各种思维的发展。十种思维可视化工具各有其特定的表征对象和独特的功能定位，文章主要结合语文教学案例对它们进行比较意义上的分析、阐释。

【关键词】思维可视化工具;表征对象;功能定位;教学案例

【作者简介】申煜，吴江经济技术开发区实验初级中学教师，主要研究方向为课程与教学论、中小学语文课堂教学;黄伟，教授，教育学博士，博士生导师，主要研究方向为课程与教学论、中小学课堂教学、学科教育。

学习、掌握甚至创造知识，都有赖于良好的思维技能与素养。当前，我们的教学似乎在舍本逐末，较为关注知识的传授，对思维技能的培养与训练缺乏理性审思甚至避而不谈。这与“内隐的思维不可知、不可教”的认知误区不无关联。思维的内隐性，表面上阻塞了我们了解并训练学生思维的通道;而事实上，随着认知科学、信息技术的发展，我们已具有能够借助流程图、思维导图、概念图等图示工具将思维化隐为显，再据此审视自我或他人的认知能力。这类图示工具有学者称之为图形组织工具（graphic orgnising tools）[1]295-311，也有学者称之为知识可视化工具[2]66-79。文章有意凸显其呈示、发展思维的价值，故统称为思维可视化工具。思维可视化（thinking visualization），形象地说，就是选用恰当的图示工具把大脑中的思维“画”出来，让人脑内隐的思维路径、结构、方法及策略清晰可视。

一、思维可视化工具的比较框架

关于思维可视化工具的分类，说法不一。国外研究者David Hay等人将现有的图形组织工具分为思维导图（mind mapping）、蛛网图（spider diagramming）、概念图（concept mapping）、论证图（argument mapping）[1]295-311;David Hyerle博士参照人脑的八种思维过程提出了圆圈图（circle map）、起泡图（bubble map）、双起泡图（double bubble map）、树型图（tree map）、括号图（brace map）、流程图（flow map）、复流程图（multiflow map）、桥型图（bridge map）八种思维地图工具（thinking map tools）。国内研究者刘濯源认为，适用于教学中的图示方法有学科思维导图、学科策略模型图、解题鱼骨刺图、逻辑关系框架图、学科概念图[3];张舒予将知识可视化工具分为概念图、思维导图、思维地图（即David Hyerle博士提出的八种工具）[2]66-79。本文以可操作性与教学适用性为标准，对已有的分类研究进行了删减添补，暂将应用于教学中的思维可视化工具分为流程图（flow map）、思维导图（mind map）、概念图（concept map）、鱼骨图（fishbone diagram）、圆圈图（circle map）、起泡图（bubble map）、双起泡图（double map）、树形图（tree map）、桥形图（bridge map）、八卦图（eight diagram）十种。

接下来，我们将从表征对象、功能定位两个维度对十种思维可视化工具做宏观比较，从而为具体的教学应用提供理论指导。这里需要说明的是，“表征对象”是对每种思维可视化工具适用的知识类型与可表达的事物、概念间关系的综合考量;“功能定位”则是对每种思维可视化工具演练何种思维方法与促进学生何种思维发展的综合考量。为此，我们整理了常見的思维种类、方法（如图1），考虑到抽象逻辑思维是起主导作用的思维种类，故又进一步呈现了抽象逻辑思维的几种训练方法。

明晰了上述两个比较指标的内涵与意义之后，我们再以表格的形式对十种思维可视化工具做简要比较（见表1）。

二、思维可视化工具的类型举隅

参照表1，我们大体清楚了十种思维可视化工具所适用的特定对象以及思维发展方面的不同定位。在此基础上，笔者进一步结合教学案例，对十种思维可视化工具的构成、特点、优势做具体阐述。

1.流程图

应用于教学中的流程图，不同于表示算法思路的常规流程图，形式上追求简化、形象化，通常由长方形框、带箭头的连接线构成。教学中的流程图顺应不同的表达需求，呈现多种样式：按构图的序列多寡，分为单流程图、复流程图;按构图的造型感，分为水平时间线、垂直时间线与S型时间线流程图。无论何种样式的流程图，一般以程序性知识为表征对象，有助于学习者厘清事物的发展过程、顺序及其内在的规律、逻辑。

在文科学科中，流程图可辅助学生厘清文章的脉络及其内在的表达逻辑。比如，图2的构图序列是一条事件发展的逻辑线，造型上属于垂直时间线流程图，总体上将《骆驼祥子》“一起一落”的情节梳理清楚了;再如，图3既利用了水平时间线流程图便于铺陈的优势，横向展开诗中的核心意象及其特征，又利用了垂直时间线流程图便于表征空间角度的优势，直观呈现了景物的描写角度;图4的S型时间线流程图，则在考虑客观地理知识的基础上将“鹦鹉螺号”的航程直观地呈示出来，提供了学科综合的可能性。在理科学科中，借助流程图，学生更易发现并总结解题的思路：图5利用复流程图以多条序列表征多种因果关系的优势，梳理了“物体所受浮力取决于F浮与G物的大小关系”规律下的两条思考路径。

2.思维导图

20世纪60年代，东尼·博赞兄弟发明了思维导图，这是一种用图表来表现发散性思维的图示[4]。思维导图本质上，是综合采用词汇、图像、线条、数字、逻辑、节奏、颜色和空间感等元素将人脑闪现的思维条理化后建构的树状知识结构，它在强调事物间创造性关联的同时也突出了思维从无序到有序的动态变化过程[5]。形式自由、内容自主是思维导图的关键特征，决定了它在发展发散思维、直觉思维上的优势;同时也要看到思维导图借助色彩、线条在数据分类、整理思维乃至锻炼逻辑思维上的优势。相应地，教学中的思维导图便有了发散、归纳、分析三种思维导图。

图6属于发散思维导图，紧扣作文题《这天，我回家晚了》，分别围绕“中心”与“成长之思”两个中心主题发散思维，最终完成了“从漫思到选择再到确立中心”与“从漫思到选择再到确立素材”的两重构思。图7是归纳思维导图，利用线条、颜色、图像将拼音的分类直观呈示出来。图8是分析思维导图，一步步展开一、二、三、四、五级分支的过程，彰显其思路的明晰及对《海底两万里》高屋建瓴式的理解;三级分支“尼摩船长”部分保留了学生独到、创造性的分析成果。

3.概念图

概念图最早是由诺瓦克于1972年在奥苏贝尔有意义学习理论的启发下发展起来的，因此常被称为“诺瓦克概念图”。它一般由表征概念的几何图形（概念节点，如圆圈或方框）、连接词（如决定、由……组成等）与表征联系的标记线构成;标记线分为三种，分别是无方向线、单向线、双向线[6]。概念图能够构造一个层级分明的知识网络，便于学习者掌握概念间的逻辑关系，进而直观快速地把握一个概念体系。比如，图9、图10这两幅概念图借助标记线、连接词分别呈示了“after school sports”与“物质状态”两个属概念及其下位的种概念间的逻辑关系，对照自我建构的概念图，学生的知识记忆率、提取率也将有所提升。

4.鱼骨图

鱼骨图因其状如鱼骨得名，是日本管理大师石川馨发明的，这种图示主要用于复杂问题的分析，因此也被称为特性要因图。其鱼头部分是要解决的问题，主骨是一条横向延伸的水平线，大、中、小骨分别对应按关联性与重要性列出的大、中、小要因。鱼骨图的鱼头位置并非固定不变，而是取决于鱼骨图的定性。根據问题与各要素间的关系，鱼骨图可分为问题型、原因型、对策型。

问题型鱼骨图着眼于对问题结构的分析、整理，将一个复杂问题细化为一个个小问题，故问题型鱼骨图中鱼头部分与鱼骨部分是结构构成关系并非因果关系，鱼头位置也就随之不限。如图11，将“如何学习白求恩的共产主义精神”问题结构化为几个小问题，如此一来文本的论述结构便一目了然。原因型鱼骨图是要将造成问题的因果逻辑性地呈示出来，常用于问题解决前期的归因分析，鱼头在右更易呈示出由因至果的逻辑关

系。如图12厘清了“盲目行动、经验主义等因素造成求石兽不得”的因果关系。对策型鱼骨图，用于解题策略的推导、确定，是在问题分解、归因分析的基础上，有序地将解题的关键点层层推开，最终确定可供操作的问题解决策略，其鱼头常在左，以此凸显由疑问到解题思维的提升。如图13呈示出了“从提出何以寻石的问题到在综合考虑石性、沙性、水流、时间因素的策略指引下得出求之上游的结论”的思考路径。

5.圆圈图

圆圈图由两个圆圈组成，中间的小圆圈是主题，外围的大圆圈是与主题有关的细节或特征。圆圈图应用于教学，可做两种练习：其一，在小圆圈内给出一个明确主题，引导学生围绕主题展开丰富联想，再在大圆圈里补充与主题相关的细节或特征，如图14是以“10”为主题引导学生展开联想、发散思维;其二，反过来给出大圆圈的内容，让学生从这些细节、现象、特征推断小圆圈内的主题，如图15引导学生根据形象描述推知人物。两种练习显露出圆圈图在培养学生发散思维与逻辑思维上的优势。

6.起泡图、双起泡图

起泡图主要用来描述事物、概念的具体特征，它与圆圈图的不同之处在于强调中心气泡与外围气泡内容间的抽象逻辑关系，相对忽视内容间的创造性关联。升级版的双起泡图，是建立在深入了解两个事物、概念特性的基础上，比较两者间的共性与个性，如图16呈示了“孙悟空与猪八戒”的共同特点与鲜明个性。

7.树形图

树形图的造型灵感源于自然界枝干层叠的树木，形式特征决定了其在信息分类上的优势，因此教学中的树形图常用于数据的分析、知识点的分类、文本结构的疏通。分析的过程，涉及对概念间共性、特性的归纳，潜移默化地训练了学生的抽象逻辑思维。基本样式如图17，但可切合绘图者的兴趣爱好，在保留其核心思想的基础上做个性化创造。如图18在树根和树枝处分别就声母、韵母做了分类，且根生枝的关系隐射出声母、韵母密不可分的内在关系。

8.桥形图

桥形图，也叫类比图，用于直观表征类比思维。如图19将由山名、水灵到陋室不陋的类比论证思路直观呈示出来了，学生对照这幅图既能够直观理解“类比”，又打开了类比思维的“大门”。除此之外，桥形图也有益于培养学生的联想能力、锻炼发散思维，这与绘制方法有关：先在桥形横线的上、下写一组具有相关性的事物，再按此相关性渐次列出多组事物。但要注意，与思维导图的随意联想不同，桥形图的联想是基于事物相关性展开的，如图20是基于每组单词含义相近的相关性展开联想的。

9.八卦图

教学中的八卦图沿用了道学八卦图的形式，思想上汲取了其形式背后渗透的对立统一的辩证思维。因此，它对强化学生系统思维意识、促进学生辩证思维的发展十分有利。如图21的思维八卦图便反映出学生对系统思维、辩证思想的体悟：一方面，借助阴阳相生的形式，将日夜轮转以及

过去、现在、未来与苦、乐的辩证关系表现出来了;另一方面，系统呈示了“虚实结合”“以未来团聚之乐衬托过去分离之苦”两种手法是以“今夜、过去、未来的时间切换”为依托的内在关联。这两方面的呈示，折射出了李商隐诗中的言说智慧与深层机理，也提示着八卦图在深度解读文本上的教学应用价值。

适切的思维可视化工具，比纯粹的文字表达更能够映射事物的规律、原理与文本的言说智慧、深层机理。本文大体提供了十种思维可视化工具的应用指南，但要真正彰显它们在演练思维方法、促进思维发展方面的教学价值，还取决于教师是否能够根据不同的表征对象选用、创用不同的图示工具，甚至创造新的图示工具为己所用，如上文的八卦图就是对已有工具的一个突破。

参考文献：

[1]HAY D，LAN K，BAKER S L.Making learning visible：the role of concept mapping in higher education[J].Studies in higher education，2008，33（3）：295-311.

[2]张舒予.视觉文化与媒介素养[M].南京：南京师范大学出版社，2011.

[3]刘濯源.思维可视化：减负增效的新支点[J].中小学管理，2014（6）：10-13.

[4]博赞 T，博赞 B.思维导图[M].卜煜婷，译.北京：化学工业出版社，2015.

[5]申煜，黄伟.“思维导图”教学设计的优势价值、问题反思与优化路径[J].中小学课堂教学研究，2017（9）：3-8.

[6]申煜.课堂教学设计呈现样式及其比较研究[D].南京：南京师范大学，2018.

（责任编辑：周彩珍）