学习可视化的意义与内涵研究--结题版(共6页)

1、学习(xux)可视化的意义与内涵研究朱良学(酒泉职业技术(jsh)学院) 邮编： 735000E-mail: tel要(zhiyo)：学习可视化是将学习内容、学习过程细节、学习成果以视觉形式表达，激发学生学习主动性，增强学生学习兴趣， 提高学生学习效率的一种高效学习技术。心智图是一个非常优秀的可视化学习工具。本文对学习可视化的定义从广义和狭义的角度做了简洁、清晰、透彻的界定，从可视化技术发展历史的层面揭示了其本质和目的；简要介绍了优秀的可视化学习工具心智图，并对学习可视化的意义和作用做了概括和总结。关键字 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 学习可视化； 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 心智图； 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 创造性思维； 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 知识共享；一、学习可视化的定义界定 1 学习可视化的广义定义“可视化(visualization)”:visualization一词来源于“visual，原意是“视觉的，形象的，可看得见的，清楚的呈现”，也可译为“图示化”， 如计算机编程的可视化界面(VB,VC等)。人类经过漫长的进化，加工、处理视觉信息的能力已经有较大的改善和提高，实际上，人类从外界所获信息的绝大部分就来源于视觉渠道。而人类对视觉信息的处理一般也比对文字信息的处理快几千倍。这也给我们一个重要启示：使用视觉辅助能够极大地提高或改善学习效率。可视化就是将抽象的信息，比如文字、科学

5、知识等，通过联想、引申、通感等等手段转化成相关的图形或图像，从而形成直接作用于人的视觉感官的形象表现形式，利用人类大脑对视觉信息的快速处理，从而促进知识的获取、传播和共享。因此，事实上，将任何抽象的事物、过程变成图形图像的表示都可以称作“可视化”。学习可视化是指学生在学习过程中运用可视化学习工具将学习内容（知识）、 学习过程细节、学习成果等以可以觉察的图示视觉方式进行表达，从而激发学生学习积极性、主动性，增强学生学习兴趣、 提高学生的学习效率的一种高效学习技术。2.心智(xn zh)图是一个非常优秀的可视化学习(xux)工具(gngj)。它通过将思维以视觉化的方式呈现，从而通过智力相关的图形化

6、符号来连接创建一种对概念的信息和知识的认知模式，由英国心理学家和教育家托尼巴赞所发明。由于心智图能提升思考技巧，大幅增进记忆力与创造力，展现个人智力，对于绩效的提升产生令人无法忽视的功效，因此在企业培训和教育方面得到了广泛有效之运用。作为帮助学生认知的工具， 心智图在美国的学校教育中得到了广泛的应用，从美国国家教育技术标准所提供的教案范例和软件资源目录中可以看到许多优秀教案都使用了心智图；哈佛大学、剑桥大学的学生都在使用心智图这个可视化工具学习；在新加坡，心智图基本成了学生的必修课；用心智图提升智力能力和提高思维水平已被越来越多的人认可。全球已有2.5亿人在使用这项可视化工具，其中 IBM，微

7、软,甲骨文，惠普，波音公司等世界500强企业是最早引入心智图进行咨询和学习培训的机构。所以，学习可视化狭义指：在学习过程中将学习内容（知识）、 学习过程细节、学习成果以心智图的方式表达出来，以便激发学生学习兴趣、 提高学生学习绩效的一种高效学习技术。二、学习可视化的内涵界定 1.学习内容可视化-知识可视化及其产生和发展随着人类对大脑研究的逐步深入和对右脑功能的清晰认知，可视化也得到科学界越来越广泛的重视。特别是20世纪90年代后，可视化逐渐演变成为一门新兴学科，得到了空前迅猛的发展，其影响和应用领域也在不断加强、扩大，相继出现了科学计算可视化、数据可视化、信息可视化以及知识可视化Knowled

8、geVisualization)等研究领域。在中国，科学院院士、浙江大学校长潘云鹤教授于2001年首先撰文就科学计算可视化VisualizationinSeientifieComputing)的基本含义给出了他的观点和见解。他认为，科学计算可视化的基本含义就是运用计算机图形学或者一般图形学的原理和方法，将科学与工程计算等产生的大规模数据转换为图形、图像，以直观的形式表示出来。显然这个观点得到了科学界一致的认同，普遍认为其概念揭示了科学可视化最一般、本质的内涵，也为科学可视化的发展和利用指明了方向和实现通道。数据可视化(DataVisualization)概念首先来自科学计算可视化，科学家们不仅

9、需要通过图形图像来分析由计算机计算出的数据，而且需要了解在计算过程中数据动态的变化。很显然，数据可视化，尤其大规模、动态数据可视化是计算机技术发展到一定阶段的产物，它使人类将抽象的计算过程、数据信息转化为形象的人类可直接视觉感知的信息，极大地加深和提高了人类对复杂过程、抽象信息的认知和处理。信息可视化(InformationVisualization)是使用计算机支持的、交互性的视觉表示法，对抽象数据进行表示，以增强认知。(Cardetal.1999) 显然，这是一个从计算机科学层面给出的定义，如果从更一般广泛的角度而言，任何对抽象数据信息的形象化视觉表示都可视为信息的可视化。知识(zh sh

10、i)是人类经过加工总结的、有普遍意义的、系统(xtng)的信息；知识可视化就是指通过形象(xngxing)可视的图解手段，来建构和表示复杂的知识。显然，除了表示事实信息之外，知识的可视化信息中还隐含了作者的见解、经验、态度等表现个体差异的丰富信息，正是这些信息极大地发挥和加强了知识可视化的意义和作用。显而易见，知识可视化是由信息可视化发展而来，与图形设计、认知科学等都有较密切的关联。科学计算可视化、数据可视化、信息可视化，直到知识可视化，从其发展的脉络可以清晰的看出他们之间的延续继承关系，他们的内涵越来越丰富和清晰，也越来越受到重视，因此在理论深入研究与实践应用探索方面都有较为迅猛的发展，尤其

11、在科学和工程技术领域中应用极为广泛。但我们这里所探讨的知识可视化，一般来讲，特别指可以用来构建、传达和表示复杂知识的图形图像手段，用这种手段所表示的可视化的知识，更易于被人们所学习、传播和共享。也就是说，我们这里所说的知识可视化，是个体能够实现的、小规模的个体知识的可视化，更进一步说是指个体对所学习研究的知识的可视化，这种可视化可以提高个体学习研究工作的绩效。在这种可视化的过程中，个体要充分调动其认知能力，表现其思维特征，体现其个体差异，对任务本身的特点有较深刻独特的认识。因此，从知识可视化作为学习者所使用工具的角度而言，知识可视化本质可视为一种“知识表征”，也就是知识的外在形象化表达，它是承

12、载知识的图解手段，也是直接作用于人的感官的刺激材料。对所学知识可视化表征的目的在于能够促进学习者高效获取知识，内化知识，应用知识。可视化表征的不仅仅是形象化的知识，更多的是思维、原理及知识间的系统关联，也就是学习者思维、经验、态度、价值观、期望、意见及预测等“隐性因素。2. 学习(xux)过程可视化 学习过程的可视化指我们在学习过程中，对于思考、解决问题的过程细节有清晰、形象的直观表达，这种形象表达不但可以更系统、深刻(shnk)的分析问题，也减低了问题解决的难度。所以说，学习过程的可视化主要指学习过程中思考问题的可视化，也就是学习过程中思维的可视化。在问题的解决过程中能清晰展现思维的细节(x

13、ji)、过程，从而达到透彻、系统分析、认知问题， 思路简要、清晰地解决问题的目标。因此，学习过程的可视化主要是问题解决的可视化。 3.学习成果的可视化学习成果的可视化主要指对于学习者而言，对于学习知识进行可视化检测、考查、总结，以便检验学习的成果。通俗的说，也就是不再考查简单的知识点，而是要求学习者对于所学知识进行系统的、全面的认知和总结，并以形象直观新颖的形式表征出来。很显然，没有学习知识的可视化，学习过程的可视化，就不可能做学习成果的可视化。前两步是基础，后一步是深化，是对前两步的检测。学习成果的可视化凸显了对学习者个体的个性表现，隐含了个体丰富复杂的综合信息。我们往往从其中可以窥测出学习

14、者本人很多素质性信息。因此，综合来说，学习可视化主要指学习知识、 学习思考过程、学习成果的可视化。三、学习可视化的意义界定1.从生理学的角度看，学习可视化可以有效促进大脑的发展，尤其是右脑的发展，这对于培养学习者的创造性思维有重要意义。美国脑科学家斯佩里(sPeny，R.w)和加札尼加(Gazzaniga，M.S)等人从20世纪60年代初开始进行著名的“裂脑人”研究。由裂脑实验得知：左半脑主要负责 HYPERLINK /wiki/%E9%80%BB%E8%BE%91 o 逻辑 t _blank 逻辑理解、记忆、时间、语言、判断、排列、分类、逻辑、分析、书写、 HYPERLINK /wiki/%

15、E6%8E%A8%E7%90%86 o 推理 t _blank 推理、抑制、五感(视、听、嗅、触、味觉)等，思维方式具有连续性、延续性和分析性。因此左脑可以称作“意识脑”、“学术脑”、“语言脑”。右半脑主要负责空间形象记忆、直觉、情感、身体协调、视知觉、美术、音乐节奏、想像、灵感、顿悟等，思维方式具有无序性、跳跃性、直觉性等。斯佩里认为右脑具有图像化机能，如企划力、创造力、想像力；与宇宙共振共鸣机能，如 HYPERLINK /wiki/%E7%AC%AC%E5%85%AD%E6%84%9F o 第六感 t _blank 第六感、透视力、直觉力、灵感、梦境等；超高速自动演算机能，如心算、数学；超

16、高速大量记忆，如速读、记忆力，许多高级思维功能取决于右脑。把右脑潜力充分挖掘出来，才能表现出人类无限的创造才能。人类大多数情况下仅仅只是频繁使用了自己的左脑。显然，可视化的表征补充了这种不足，是促进学习者左右脑协调思维的有效方式之一。2. 学习可视化作为(zuwi)一种学习认知工具，其对知识(zh shi)的可视化表征有助于学习者系统组织知识、整合知识、内化知识，使知识系统化、结构化。知识在可视化表征(bio zhn)的过程中，通过联想和构造知识的新形象，使新知识和大脑中己有的知识网络联系起来，从而优化知识的认知结构。这种结构化的知识比较易于记忆和储存。为问题解决过程中实现方便的检索提供良好基

17、础。3.特别重要的是，知识的可视化、结构化是对知识的高度提炼和浓缩；它有效精炼出知识的核心内容，实现隐性知识的显性化，为实现知识的交流和共享提供方便，也为实现知识评价提供基础。可视化知识反映了学习者在某一特定领域内对知识理解的宽度、深度和知识的相互关系多样化程度。4学习可视化还有助于实现问题求解、头脑风暴、思维发散等过程的可视化实现。通过可视化、结构化地展示事件的关联、解决模式和相互关系，分解问题目标，突出重点，将问题清晰化、细化、具像化，在问题解决过程中产生新的解决方法以提供选择并提升解决问题的能力。很显然，这会显著地减低复杂问题解决的难度。总之，学习可视化通过对学习知识的可视化表达，实现了

18、知识的系统化、结构化，这种系统化、结构化的知识又促进了学习者认知结构、认知水平的改善和提高；同时，也实现了思维的可视化，将模糊不清思想转变为清晰的外在形态，降减了学习知识的复杂度和相关的认知难度，以支持学习过程中复杂的认知过程。作者简介：朱良学，男，籍贯甘肃武威，高校副教授，2007年6月于兰州大学获硕士学位，主要从事遗传算法和思维可视化的研究。现在酒泉职业技术学院工作。 邮编： 735000 E-mail: tel考文献：(1)英 托尼.巴赞. 思维导图-大脑使用说明书 作家出版社， 2000.美 亨利(hngl).诺克瓦. 概念图的原理 高等教育出版社, 2002.李子(l zi)建 系统论 高等教育出版社, 2004.(4）张海藩 软件工程(run jin n chn)导论 清华大学出版社, 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: