學(xué)習(xí)可視化的意義與內(nèi)涵研究--結(jié)題版(共6頁)

1、學(xué)習(xí)(xux)可視化的意義與內(nèi)涵研究朱良學(xué)(酒泉職業(yè)技術(shù)(jsh)學(xué)院) 郵編： 735000E-mail: tel要(zhiyo)：學(xué)習(xí)可視化是將學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)過程細(xì)節(jié)、學(xué)習(xí)成果以視覺形式表達(dá)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣， 提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的一種高效學(xué)習(xí)技術(shù)。心智圖是一個非常優(yōu)秀的可視化學(xué)習(xí)工具。本文對學(xué)習(xí)可視化的定義從廣義和狹義的角度做了簡潔、清晰、透徹的界定，從可視化技術(shù)發(fā)展歷史的層面揭示了其本質(zhì)和目的；簡要介紹了優(yōu)秀的可視化學(xué)習(xí)工具心智圖，并對學(xué)習(xí)可視化的意義和作用做了概括和總結(jié)。關(guān)鍵字 HYPERLINK /KCMS/detail/%20%20%2

2、0%20%20%20%20%20%20%20%20%20/kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=kw&skey=%e5%ad%a6%e4%b9%a0%e5%8f%af%e8%a7%86%e5%8c%96 t _blank 學(xué)習(xí)可視化； HYPERLINK /KCMS/detail/%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20/kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=kw&skey=%e5%bf%83%e6%99%ba%e5%9b%be t _blank 心智圖； HYPER

3、LINK /KCMS/detail/%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20/kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=kw&skey=%e5%88%9b%e9%80%a0%e6%80%a7%e6%80%9d%e7%bb%b4 t _blank 創(chuàng)造性思維； HYPERLINK /KCMS/detail/%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20/kcms/detail/search.aspx?dbcode=CJFQ&sfield=kw&skey=%e7%9f%a5%e8%af%86%e5

4、%85%b1%e4%ba%ab t _blank 知識共享；一、學(xué)習(xí)可視化的定義界定 1 學(xué)習(xí)可視化的廣義定義“可視化(visualization)”:visualization一詞來源于“visual，原意是“視覺的，形象的，可看得見的，清楚的呈現(xiàn)”，也可譯為“圖示化”， 如計算機編程的可視化界面(VB,VC等)。人類經(jīng)過漫長的進(jìn)化，加工、處理視覺信息的能力已經(jīng)有較大的改善和提高，實際上，人類從外界所獲信息的絕大部分就來源于視覺渠道。而人類對視覺信息的處理一般也比對文字信息的處理快幾千倍。這也給我們一個重要啟示：使用視覺輔助能夠極大地提高或改善學(xué)習(xí)效率?？梢暬褪菍⒊橄蟮男畔?，比如文字、科學(xué)

5、知識等，通過聯(lián)想、引申、通感等等手段轉(zhuǎn)化成相關(guān)的圖形或圖像，從而形成直接作用于人的視覺感官的形象表現(xiàn)形式，利用人類大腦對視覺信息的快速處理，從而促進(jìn)知識的獲取、傳播和共享。因此，事實上，將任何抽象的事物、過程變成圖形圖像的表示都可以稱作“可視化”。學(xué)習(xí)可視化是指學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中運用可視化學(xué)習(xí)工具將學(xué)習(xí)內(nèi)容（知識）、 學(xué)習(xí)過程細(xì)節(jié)、學(xué)習(xí)成果等以可以覺察的圖示視覺方式進(jìn)行表達(dá)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、主動性，增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率的一種高效學(xué)習(xí)技術(shù)。2.心智(xn zh)圖是一個非常優(yōu)秀的可視化學(xué)習(xí)(xux)工具(gngj)。它通過將思維以視覺化的方式呈現(xiàn)，從而通過智力相關(guān)的圖形化

6、符號來連接創(chuàng)建一種對概念的信息和知識的認(rèn)知模式，由英國心理學(xué)家和教育家托尼巴贊所發(fā)明。由于心智圖能提升思考技巧，大幅增進(jìn)記憶力與創(chuàng)造力，展現(xiàn)個人智力，對于績效的提升產(chǎn)生令人無法忽視的功效，因此在企業(yè)培訓(xùn)和教育方面得到了廣泛有效之運用。作為幫助學(xué)生認(rèn)知的工具， 心智圖在美國的學(xué)校教育中得到了廣泛的應(yīng)用，從美國國家教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所提供的教案范例和軟件資源目錄中可以看到許多優(yōu)秀教案都使用了心智圖；哈佛大學(xué)、劍橋大學(xué)的學(xué)生都在使用心智圖這個可視化工具學(xué)習(xí)；在新加坡，心智圖基本成了學(xué)生的必修課；用心智圖提升智力能力和提高思維水平已被越來越多的人認(rèn)可。全球已有2.5億人在使用這項可視化工具，其中 IBM，微

7、軟,甲骨文，惠普，波音公司等世界500強企業(yè)是最早引入心智圖進(jìn)行咨詢和學(xué)習(xí)培訓(xùn)的機構(gòu)。所以，學(xué)習(xí)可視化狹義指：在學(xué)習(xí)過程中將學(xué)習(xí)內(nèi)容（知識）、 學(xué)習(xí)過程細(xì)節(jié)、學(xué)習(xí)成果以心智圖的方式表達(dá)出來，以便激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、 提高學(xué)生學(xué)習(xí)績效的一種高效學(xué)習(xí)技術(shù)。二、學(xué)習(xí)可視化的內(nèi)涵界定 1.學(xué)習(xí)內(nèi)容可視化-知識可視化及其產(chǎn)生和發(fā)展隨著人類對大腦研究的逐步深入和對右腦功能的清晰認(rèn)知，可視化也得到科學(xué)界越來越廣泛的重視。特別是20世紀(jì)90年代后，可視化逐漸演變成為一門新興學(xué)科，得到了空前迅猛的發(fā)展，其影響和應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷加強、擴大，相繼出現(xiàn)了科學(xué)計算可視化、數(shù)據(jù)可視化、信息可視化以及知識可視化Knowled

8、geVisualization)等研究領(lǐng)域。在中國，科學(xué)院院士、浙江大學(xué)校長潘云鶴教授于2001年首先撰文就科學(xué)計算可視化VisualizationinSeientifieComputing)的基本含義給出了他的觀點和見解。他認(rèn)為，科學(xué)計算可視化的基本含義就是運用計算機圖形學(xué)或者一般圖形學(xué)的原理和方法，將科學(xué)與工程計算等產(chǎn)生的大規(guī)模數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形、圖像，以直觀的形式表示出來。顯然這個觀點得到了科學(xué)界一致的認(rèn)同，普遍認(rèn)為其概念揭示了科學(xué)可視化最一般、本質(zhì)的內(nèi)涵，也為科學(xué)可視化的發(fā)展和利用指明了方向和實現(xiàn)通道。數(shù)據(jù)可視化(DataVisualization)概念首先來自科學(xué)計算可視化，科學(xué)家們不僅

9、需要通過圖形圖像來分析由計算機計算出的數(shù)據(jù)，而且需要了解在計算過程中數(shù)據(jù)動態(tài)的變化。很顯然，數(shù)據(jù)可視化，尤其大規(guī)模、動態(tài)數(shù)據(jù)可視化是計算機技術(shù)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，它使人類將抽象的計算過程、數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為形象的人類可直接視覺感知的信息，極大地加深和提高了人類對復(fù)雜過程、抽象信息的認(rèn)知和處理。信息可視化(InformationVisualization)是使用計算機支持的、交互性的視覺表示法，對抽象數(shù)據(jù)進(jìn)行表示，以增強認(rèn)知。(Cardetal.1999) 顯然，這是一個從計算機科學(xué)層面給出的定義，如果從更一般廣泛的角度而言，任何對抽象數(shù)據(jù)信息的形象化視覺表示都可視為信息的可視化。知識(zh sh

10、i)是人類經(jīng)過加工總結(jié)的、有普遍意義的、系統(tǒng)(xtng)的信息；知識可視化就是指通過形象(xngxing)可視的圖解手段，來建構(gòu)和表示復(fù)雜的知識。顯然，除了表示事實信息之外，知識的可視化信息中還隱含了作者的見解、經(jīng)驗、態(tài)度等表現(xiàn)個體差異的豐富信息，正是這些信息極大地發(fā)揮和加強了知識可視化的意義和作用。顯而易見，知識可視化是由信息可視化發(fā)展而來，與圖形設(shè)計、認(rèn)知科學(xué)等都有較密切的關(guān)聯(lián)?？茖W(xué)計算可視化、數(shù)據(jù)可視化、信息可視化，直到知識可視化，從其發(fā)展的脈絡(luò)可以清晰的看出他們之間的延續(xù)繼承關(guān)系，他們的內(nèi)涵越來越豐富和清晰，也越來越受到重視，因此在理論深入研究與實踐應(yīng)用探索方面都有較為迅猛的發(fā)展，尤其

11、在科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用極為廣泛。但我們這里所探討的知識可視化，一般來講，特別指可以用來構(gòu)建、傳達(dá)和表示復(fù)雜知識的圖形圖像手段，用這種手段所表示的可視化的知識，更易于被人們所學(xué)習(xí)、傳播和共享。也就是說，我們這里所說的知識可視化，是個體能夠?qū)崿F(xiàn)的、小規(guī)模的個體知識的可視化，更進(jìn)一步說是指個體對所學(xué)習(xí)研究的知識的可視化，這種可視化可以提高個體學(xué)習(xí)研究工作的績效。在這種可視化的過程中，個體要充分調(diào)動其認(rèn)知能力，表現(xiàn)其思維特征，體現(xiàn)其個體差異，對任務(wù)本身的特點有較深刻獨特的認(rèn)識。因此，從知識可視化作為學(xué)習(xí)者所使用工具的角度而言，知識可視化本質(zhì)可視為一種“知識表征”，也就是知識的外在形象化表達(dá)，它是承

12、載知識的圖解手段，也是直接作用于人的感官的刺激材料。對所學(xué)知識可視化表征的目的在于能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)者高效獲取知識，內(nèi)化知識，應(yīng)用知識。可視化表征的不僅僅是形象化的知識，更多的是思維、原理及知識間的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，也就是學(xué)習(xí)者思維、經(jīng)驗、態(tài)度、價值觀、期望、意見及預(yù)測等“隱性因素。2. 學(xué)習(xí)(xux)過程可視化 學(xué)習(xí)過程的可視化指我們在學(xué)習(xí)過程中，對于思考、解決問題的過程細(xì)節(jié)有清晰、形象的直觀表達(dá)，這種形象表達(dá)不但可以更系統(tǒng)、深刻(shnk)的分析問題，也減低了問題解決的難度。所以說，學(xué)習(xí)過程的可視化主要指學(xué)習(xí)過程中思考問題的可視化，也就是學(xué)習(xí)過程中思維的可視化。在問題的解決過程中能清晰展現(xiàn)思維的細(xì)節(jié)(x

13、ji)、過程，從而達(dá)到透徹、系統(tǒng)分析、認(rèn)知問題， 思路簡要、清晰地解決問題的目標(biāo)。因此，學(xué)習(xí)過程的可視化主要是問題解決的可視化。 3.學(xué)習(xí)成果的可視化學(xué)習(xí)成果的可視化主要指對于學(xué)習(xí)者而言，對于學(xué)習(xí)知識進(jìn)行可視化檢測、考查、總結(jié)，以便檢驗學(xué)習(xí)的成果。通俗的說，也就是不再考查簡單的知識點，而是要求學(xué)習(xí)者對于所學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)的、全面的認(rèn)知和總結(jié)，并以形象直觀新穎的形式表征出來。很顯然，沒有學(xué)習(xí)知識的可視化，學(xué)習(xí)過程的可視化，就不可能做學(xué)習(xí)成果的可視化。前兩步是基礎(chǔ)，后一步是深化，是對前兩步的檢測。學(xué)習(xí)成果的可視化凸顯了對學(xué)習(xí)者個體的個性表現(xiàn)，隱含了個體豐富復(fù)雜的綜合信息。我們往往從其中可以窺測出學(xué)習(xí)

14、者本人很多素質(zhì)性信息。因此，綜合來說，學(xué)習(xí)可視化主要指學(xué)習(xí)知識、 學(xué)習(xí)思考過程、學(xué)習(xí)成果的可視化。三、學(xué)習(xí)可視化的意義界定1.從生理學(xué)的角度看，學(xué)習(xí)可視化可以有效促進(jìn)大腦的發(fā)展，尤其是右腦的發(fā)展，這對于培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造性思維有重要意義。美國腦科學(xué)家斯佩里(sPeny，R.w)和加札尼加(Gazzaniga，M.S)等人從20世紀(jì)60年代初開始進(jìn)行著名的“裂腦人”研究。由裂腦實驗得知：左半腦主要負(fù)責(zé) HYPERLINK /wiki/%E9%80%BB%E8%BE%91 o 邏輯 t _blank 邏輯理解、記憶、時間、語言、判斷、排列、分類、邏輯、分析、書寫、 HYPERLINK /wiki/%

15、E6%8E%A8%E7%90%86 o 推理 t _blank 推理、抑制、五感(視、聽、嗅、觸、味覺)等，思維方式具有連續(xù)性、延續(xù)性和分析性。因此左腦可以稱作“意識腦”、“學(xué)術(shù)腦”、“語言腦”。右半腦主要負(fù)責(zé)空間形象記憶、直覺、情感、身體協(xié)調(diào)、視知覺、美術(shù)、音樂節(jié)奏、想像、靈感、頓悟等，思維方式具有無序性、跳躍性、直覺性等。斯佩里認(rèn)為右腦具有圖像化機能，如企劃力、創(chuàng)造力、想像力；與宇宙共振共鳴機能，如 HYPERLINK /wiki/%E7%AC%AC%E5%85%AD%E6%84%9F o 第六感 t _blank 第六感、透視力、直覺力、靈感、夢境等；超高速自動演算機能，如心算、數(shù)學(xué)；超

16、高速大量記憶，如速讀、記憶力，許多高級思維功能取決于右腦。把右腦潛力充分挖掘出來，才能表現(xiàn)出人類無限的創(chuàng)造才能。人類大多數(shù)情況下僅僅只是頻繁使用了自己的左腦。顯然，可視化的表征補充了這種不足，是促進(jìn)學(xué)習(xí)者左右腦協(xié)調(diào)思維的有效方式之一。2. 學(xué)習(xí)可視化作為(zuwi)一種學(xué)習(xí)認(rèn)知工具，其對知識(zh shi)的可視化表征有助于學(xué)習(xí)者系統(tǒng)組織知識、整合知識、內(nèi)化知識，使知識系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化。知識在可視化表征(bio zhn)的過程中，通過聯(lián)想和構(gòu)造知識的新形象，使新知識和大腦中己有的知識網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，從而優(yōu)化知識的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)化的知識比較易于記憶和儲存。為問題解決過程中實現(xiàn)方便的檢索提供良好基

17、礎(chǔ)。3.特別重要的是，知識的可視化、結(jié)構(gòu)化是對知識的高度提煉和濃縮；它有效精煉出知識的核心內(nèi)容，實現(xiàn)隱性知識的顯性化，為實現(xiàn)知識的交流和共享提供方便，也為實現(xiàn)知識評價提供基礎(chǔ)?？梢暬R反映了學(xué)習(xí)者在某一特定領(lǐng)域內(nèi)對知識理解的寬度、深度和知識的相互關(guān)系多樣化程度。4學(xué)習(xí)可視化還有助于實現(xiàn)問題求解、頭腦風(fēng)暴、思維發(fā)散等過程的可視化實現(xiàn)。通過可視化、結(jié)構(gòu)化地展示事件的關(guān)聯(lián)、解決模式和相互關(guān)系，分解問題目標(biāo)，突出重點，將問題清晰化、細(xì)化、具像化，在問題解決過程中產(chǎn)生新的解決方法以提供選擇并提升解決問題的能力。很顯然，這會顯著地減低復(fù)雜問題解決的難度?？傊瑢W(xué)習(xí)可視化通過對學(xué)習(xí)知識的可視化表達(dá)，實現(xiàn)了

18、知識的系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，這種系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的知識又促進(jìn)了學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)、認(rèn)知水平的改善和提高；同時，也實現(xiàn)了思維的可視化，將模糊不清思想轉(zhuǎn)變?yōu)榍逦耐庠谛螒B(tài)，降減了學(xué)習(xí)知識的復(fù)雜度和相關(guān)的認(rèn)知難度，以支持學(xué)習(xí)過程中復(fù)雜的認(rèn)知過程。作者簡介：朱良學(xué)，男，籍貫甘肅武威，高校副教授，2007年6月于蘭州大學(xué)獲碩士學(xué)位，主要從事遺傳算法和思維可視化的研究?，F(xiàn)在酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院工作。 郵編： 735000 E-mail: tel考文獻(xiàn)：(1)英 托尼.巴贊. 思維導(dǎo)圖-大腦使用說明書 作家出版社， 2000.美 亨利(hngl).諾克瓦. 概念圖的原理 高等教育出版社, 2002.李子(l zi)建 系統(tǒng)論 高等教育出版社, 2004.(4）張海藩 軟件工程(run jin n chn)導(dǎo)論 清華大學(xué)出版社, 2003.(5) Novak, J. D. & Gowin, D. B.(1984). Learning how to learn.New York: Cambridge University Press.1984. (6) Paivio, A. (1986). Mental Representations. New York: