學習可視化的意義與內(nèi)涵研究--結題版(共6頁)

1、學習(xux)可視化的意義與內(nèi)涵研究朱良學(酒泉職業(yè)技術(jsh)學院) 郵編： 735000E-mail: tel要(zhiyo)：學習可視化是將學習內(nèi)容、學習過程細節(jié)、學習成果以視覺形式表達，激發(fā)學生學習主動性，增強學生學習興趣， 提高學生學習效率的一種高效學習技術。心智圖是一個非常優(yōu)秀的可視化學習工具。本文對學習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)秀的可視化學習工具心智圖，并對學習可視化的意義和作用做了概括和總結。關鍵字 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 學習可視化； 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、學習可視化的定義界定 1 學習可視化的廣義定義“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習效率。可視化就是將抽象的信息，比如文字、科學

5、知識等，通過聯(lián)想、引申、通感等等手段轉(zhuǎn)化成相關的圖形或圖像，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”。學習可視化是指學生在學習過程中運用可視化學習工具將學習內(nèi)容（知識）、 學習過程細節(jié)、學習成果等以可以覺察的圖示視覺方式進行表達，從而激發(fā)學生學習積極性、主動性，增強學生學習興趣、 提高學生的學習效率的一種高效學習技術。2.心智(xn zh)圖是一個非常優(yōu)秀的可視化學習(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知模式，由英國心理學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)培訓和教育方面得到了廣泛有效之運用。作為幫助學生認知的工具， 心智圖在美國的學校教育中得到了廣泛的應用，從美國國家教育技術標準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、劍橋大學的學生都在使用心智圖這個可視化工具學習；在新加坡，心智圖基本成了學生的必修課；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行咨詢和學習培訓的機構。所以，學習可視化狹義指：在學習過程中將學習內(nèi)容（知識）、 學習過程細節(jié)、學習成果以心智圖的方式表達出來，以便激發(fā)學生學習興趣、 提高學生學習績效的一種高效學習技術。二、學習可視化的內(nèi)涵界定 1.學習內(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知，可視化也得到科學界越來越廣泛的重視。特別是20世紀90年代后，可視化逐漸演變成為一門新興學科，得到了空前迅猛的發(fā)展，其影響和應用領域也在不斷加強、擴大，相繼出現(xiàn)了科學計算可視化、數(shù)據(jù)可視化、信息可視化以及知識可視化Knowled

8、geVisualization)等研究領域。在中國，科學院院士、浙江大學校長潘云鶴教授于2001年首先撰文就科學計算可視化VisualizationinSeientifieComputing)的基本含義給出了他的觀點和見解。他認為，科學計算可視化的基本含義就是運用計算機圖形學或者一般圖形學的原理和方法，將科學與工程計算等產(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界一致的認同，普遍認為其概念揭示了科學可視化最一般、本質(zhì)的內(nèi)涵，也為科學可視化的發(fā)展和利用指明了方向和實現(xiàn)通道。數(shù)據(jù)可視化(DataVisualization)概念首先來自科學計算可視化，科學家們不僅

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雜過程、抽象信息的認知和處理。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)進行表示，以增強認知。(Cardetal.1999) 顯然，這是一個從計算機科學層面給出的定義，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，來建構和表示復雜的知識。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，與圖形設計、認知科學等都有較密切的關聯(lián)。科學計算可視化、數(shù)據(jù)可視化、信息可視化，直到知識可視化，從其發(fā)展的脈絡可以清晰的看出他們之間的延續(xù)繼承關系，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用探索方面都有較為迅猛的發(fā)展，尤其

11、在科學和工程技術領域中應用極為廣泛。但我們這里所探討的知識可視化，一般來講，特別指可以用來構建、傳達和表示復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，更易于被人們所學習、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，更進一步說是指個體對所學習研究的知識的可視化，這種可視化可以提高個體學習研究工作的績效。在這種可視化的過程中，個體要充分調(diào)動其認知能力，表現(xiàn)其思維特征，體現(xiàn)其個體差異，對任務本身的特點有較深刻獨特的認識。因此，從知識可視化作為學習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，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。對所學知識可視化表征的目的在于能夠促進學習者高效獲取知識，內(nèi)化知識，應用知識。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)關聯(lián)，也就是學習者思維、經(jīng)驗、態(tài)度、價值觀、期望、意見及預測等“隱性因素。2. 學習(xux)過程可視化 學習過程的可視化指我們在學習過程中，對于思考、解決問題的過程細節(jié)有清晰、形象的直觀表達，這種形象表達不但可以更系統(tǒng)、深刻(shnk)的分析問題，也減低了問題解決的難度。所以說，學習過程的可視化主要指學習過程中思考問題的可視化，也就是學習過程中思維的可視化。在問題的解決過程中能清晰展現(xiàn)思維的細節(jié)(x

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

14、者本人很多素質(zhì)性信息。因此，綜合來說，學習可視化主要指學習知識、 學習思考過程、學習成果的可視化。三、學習可視化的意義界定1.從生理學的角度看，學習可視化可以有效促進大腦的發(fā)展，尤其是右腦的發(fā)展，這對于培養(yǎng)學習者的創(chuàng)造性思維有重要意義。美國腦科學家斯佩里(sPeny，R.w)和加札尼加(Gazzaniga，M.S)等人從20世紀60年代初開始進行著名的“裂腦人”研究。由裂腦實驗得知：左半腦主要負責 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”、“學術腦”、“語言腦”。右半腦主要負責空間形象記憶、直覺、情感、身體協(xié)調(diào)、視知覺、美術、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；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，是促進學習者左右腦協(xié)調(diào)思維的有效方式之一。2. 學習可視化作為(zuwi)一種學習認知工具，其對知識(zh shi)的可視化表征有助于學習者系統(tǒng)組織知識、整合知識、內(nèi)化知識，使知識系統(tǒng)化、結構化。知識在可視化表征(bio zhn)的過程中，通過聯(lián)想和構造知識的新形象，使新知識和大腦中己有的知識網(wǎng)絡聯(lián)系起來，從而優(yōu)化知識的認知結構。這種結構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。3.特別重要的是，知識的可視化、結構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?？梢暬R反映了學習者在某一特定領域內(nèi)對知識理解的寬度、深度和知識的相互關系多樣化程度。4學習可視化還有助于實現(xiàn)問題求解、頭腦風暴、思維發(fā)散等過程的可視化實現(xiàn)。通過可視化、結構化地展示事件的關聯(lián)、解決模式和相互關系，分解問題目標，突出重點，將問題清晰化、細化、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，這會顯著地減低復雜問題解決的難度?？傊?，學習可視化通過對學習知識的可視化表達，實現(xiàn)了

18、知識的系統(tǒng)化、結構化，這種系統(tǒng)化、結構化的知識又促進了學習者認知結構、認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)，降減了學習知識的復雜度和相關的認知難度，以支持學習過程中復雜的認知過程。作者簡介：朱良學，男，籍貫甘肅武威，高校副教授，2007年6月于蘭州大學獲碩士學位，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)技術學院工作。 郵編： 735000 E-mail: tel考文獻：(1)英 托尼.巴贊. 思維導圖-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)導論 清華大學出版社, 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: