王玨老師的《優(yōu)質(zhì)微課設(shè)計的“四化”模型及其心理學(xué)原理》受到老師們的廣泛好評。其中第一化就是“知識可視化”。
所謂“知識可視化”，國際上最早的知識可視化論文：Eppler&Burkhard 2004《知識可視化——通向一個新的學(xué)科及其應(yīng)用領(lǐng)域》中是這樣說的：
“知識可視化主要研究視覺表征的使用，主要目的是改進兩人或多人間知識的創(chuàng)造與轉(zhuǎn)移；知識可視化是指能用來構(gòu)建和傳遞復(fù)雜觀點和內(nèi)容的所有圖形手段和方式”。
如今，“知識可視化”的重要性已經(jīng)被越來越多的人所認(rèn)識，也已經(jīng)成為國家自然科學(xué)基金中教育技術(shù)領(lǐng)域的一個主題。相信會有更多學(xué)界的研究者加入這個領(lǐng)域，貢獻更多好的理論與方法。
而王玨老師已經(jīng)將“知識可視化”理論與方法進一步體系化，并與“學(xué)習(xí)科學(xué)”的研究結(jié)合到一起，形成一門全新的網(wǎng)絡(luò)課程：《基于學(xué)習(xí)科學(xué)的高效教與學(xué)方法》（選課方法見文末）。
本文就將簡要介紹“知識可視化”背后的機理（內(nèi)容節(jié)選自課程）。
一、視覺有助于高效記憶
學(xué)習(xí)的第一環(huán)節(jié)就是“感知”。沒有感知，也就無從“學(xué)習(xí)”。因此，感知的效率是學(xué)習(xí)的第一環(huán)節(jié)。
人的感知是通過“感官通道”來獲得的。在“視聽味嗅觸”這5種感官通道中，視覺毫無疑問是最高效的感覺通道，更容易給人留下較為深刻的記憶！
“記憶”本身，就是學(xué)習(xí)的重要組成部分和評價指標(biāo)。比如：英語單詞的記憶，通過視覺圖像進行記憶，能夠大幅提升記憶水平（詳見：《優(yōu)質(zhì)微課設(shè)計的“四化”模型及其心理學(xué)原理》）。
顯然，對于較難的知識，需要學(xué)習(xí)者在一段較長的時間內(nèi)，逐步加工、加深理解。這種能保存在長時記憶中的感官信息（仍以視覺信息最為常見和高效），將起到重要作用。
【應(yīng)用案例】
如果大家能夠掌握這一點，就會知道：在教學(xué)中盡量使用圖像法來加深記憶，對于提升學(xué)習(xí)效果是非常有益的！
比如：在《玨對PPT(6)：高中物理《功》PPT修改》中，功的公式單獨出現(xiàn)（如下圖）：
就不如讓公式伴隨著原理圖像一起呈現(xiàn)（如下圖），這不僅是因為圖像有利于記憶，而且因為圖像本身就蘊含了全部的物理意義與數(shù)學(xué)模型：
二、可視即理解
“可視化”的重要作用遠不止于“記憶”！它還深度參與了學(xué)習(xí)者的認(rèn)知加工過程！
很多案例都表明：
對于學(xué)習(xí)者所不熟悉的知識、尤其是抽象知識，語言表述往往讓人感到難以理解！
比如，請你想像一下“如果自行車輪子是方的會如何”，你能想像出來嗎？
如果你想不出來的話，那就恭喜你！這說明你是一個正常人！
這是由于，這個問題已經(jīng)超出了我們的一般生活經(jīng)驗。人是很難想像出超出自己生活經(jīng)驗的事物的。
看到下張圖，是不是瞬間就“了解”了呢？
讓我們接著想像：這輛車能騎嗎？如果騎在這輛自行車上，會是什么感覺呢？
同樣的道理，我們不大可能有此種經(jīng)歷，因此同樣想像不出來！
看到下面這張圖，相信你就會心一笑了！
類似上例這種“事實”類的知識，在教材中有很多，比如讓北方人理解“一棵樹就是一片森林”，讓南方人理解“銀裝素裹”，讓空間想像能力較差的人（多數(shù)女生）理解立體幾何中的概念，等等。
那么，為什么看到的東西就更容易理解呢？
簡單說來，人類心理是不能直接操作抽象概念的（這里指的不是簡單復(fù)述），而要借由該概念所對應(yīng)的形象化材料——即心理表象！
什么是心理表象呢？
我們知道：金絲雀是黃色的。
現(xiàn)在請你想像：還有什么鳥是黃色的？
——請靜靜地想一會兒，至少5秒鐘——
想出來了嗎？
即使沒有想出來，也沒關(guān)系！
請你回想一下：你的大腦在對“黃色的鳥”這個概念進行操作的時候，腦子里飄過的是各種字、還是各種形象？
在思考時，你腦子里閃過的應(yīng)該是各種鳥的形象——這就叫“心理表象”。（參考答案：黃鸝鳥、鸚鵡等）
很顯然，對于學(xué)生不懂的、尤其是抽象的概念，語言是很難幫學(xué)生建立起這種想像的！如此，學(xué)生的大腦就不能對這個概念進行操作——也就是“沒有掌握”。
再比如：
如果提起水分子'H2O'，在你的大腦中一片懵，就說明你的大腦中沒有建立起H2O的心理表象——這可能意味著你學(xué)起來感到枯燥、甚至困難重重。
而下面這幅圖，應(yīng)該會非常有助于你建立H2O的心理表象：
現(xiàn)在，合上眼睛，回想一下H2O的水分子模型：
一個藍色的大分子（氧）、兩個綠色的小分子（氫），它們結(jié)合在一起，長成了'那個'樣子……
——這就是你對H2O的心理表象了。有了這個心理表象，接下來你對H2O的心理操作就有了很好的基礎(chǔ)！這比純粹記住H2O的符號要有效、也生動得多！
此外，認(rèn)知心理學(xué)中的“雙重編碼”理論有更加系統(tǒng)地解釋。
該理論認(rèn)為：人腦中存在兩種功能獨立卻又相互聯(lián)系的加工系統(tǒng)：一個是以語言文字為基礎(chǔ)的加工系統(tǒng)（“語義”），另一個是以表象為基礎(chǔ)的加工系統(tǒng)。大腦要形成長時記憶，必須要同時激發(fā)這兩個系統(tǒng)同時工作，對這兩種信息同時進行編碼。只有“編碼”成功后，才能把信息放入長時記憶，此時我們就稱之為“理解”。
根據(jù)“雙重編碼”理論，學(xué)生如果想理解老師所表達的“語義信息”，必須要能夠想象出語義信息所對應(yīng)的感性形象。如果想象不出來的話，就很難理解這個概念或術(shù)語了！
而直觀的視覺場景，正是一種典型的“情境信息”！
而且，視覺場景本身是一種非常適合于大腦加工的情境。因為大腦在長期進化過程中，進化出一種超強的視覺信息處理能力：高效、敏銳、自動化（下意識處理）、低認(rèn)知負(fù)荷！
因此，在知識表達時，不好好利用視覺，實在是暴殄天物！
【應(yīng)用案例】
比如：在《“玨對PPT”第4期——龍船調(diào)》中，對于學(xué)生所不熟悉的恩施、土家族、采蓮船這些名詞，只簡單寫出來是無效的（如下圖）：
如果增加用圖像直觀來表達，將會大大提升學(xué)生對這些名詞的理解：
三、視覺擅長整體性和關(guān)系表達
在為什么“知識可視化”能提升知識講授效果方面，我們還必須要認(rèn)清語言文字表達與視覺表達的一個根本性差異。
語言文字的表達具有“碎片化”的特征。比如，一個知識可能需要10句話才能表達清楚，那么相比知識的整體信息而言，每句話都只是一個“碎片信息”。學(xué)習(xí)者需要自行把這些碎片信息整合在一起，建立一個整體的理解，才能夠真正理解它。因此，語言文字的“碎片化”，決定了它不利于學(xué)習(xí)的過程。
知識一定要在整體中才能理解呢？說法當(dāng)然有很多，比如“整體大于局部之和”，“信息本身的意義蘊含在關(guān)系之中”等等。
用一個淺顯的案例可能更容易理解：
以下是用文字形式表達的“2018國務(wù)院部門調(diào)整方案”。如果請你仔細(xì)看的話，相信你一定每句話都能看懂：
但是，如果問你是否真的看懂了，你的回答很可能是：沒看懂！
是的，你可以看得懂任何一句話，但其實你卻基本弄不懂它到底在說什么。這是因為我們沒有弄懂信息之間的“關(guān)系”，或者說“結(jié)構(gòu)”，因而就不可能弄懂它的“整體”。
如果我們用下面這樣一幅結(jié)構(gòu)圖來呈現(xiàn)這些信息：
相信你稍作研究，就可以基本弄懂了！這個案例可以說明知識的“整體性”、“結(jié)構(gòu)化表達”，對于理解知識本身的不可替代的作用！
事實上，只有在整體中，才能體現(xiàn)出信息之間的結(jié)構(gòu)與關(guān)系。而這一點，無論是對于理解、還是對于推理都是至關(guān)重要的！
比如，對于下面這道小學(xué)六年級的數(shù)學(xué)題，如果不用方程的話，可能很多成年人都會感到束手無策。
其實，只要能畫出相應(yīng)的“線段圖”，問題就可以迎刃而解了！
為什么一個簡單的線段圖就能輕松解決問題呢？
因為，用文字來表達關(guān)系，關(guān)系就被隱藏到了“語法”之中，由于人的工作記憶是非常有限的，因此稍微復(fù)雜一些的題目，大腦分析起來就存在困難。
而線段圖，則是用視覺的方式，表達出所有數(shù)據(jù)之間的“關(guān)系”。再借助于視覺對模式識別的敏感性，來發(fā)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，從而高效解決問題。
通過這兩個例子，相信大家已經(jīng)能夠非常清楚地理解：視覺具備強烈的“整體性”特征、并善于“表達關(guān)系”，因而使得大腦能夠更好地加工復(fù)雜的信息。
——相對應(yīng)的，由于語言文字的“碎片化”特征，所以對于越復(fù)雜的信息，語言文字越難以勝任。
【應(yīng)用案例】
比如：在《玨對PPT(6)：高中物理《功》PPT修改》中，各種信息“堆砌”在一起，沒有結(jié)構(gòu)，信息量巨大、而又雜亂無章：
如果我們能夠?qū)⑺幸c，緊緊圍繞功的公式的各個要素，進行“結(jié)構(gòu)化表達”（如下圖），是不是更加易記、易懂呢？！
【小結(jié)】
“知識可視化”之所以能做到高效表達，提升知識講授的效果，是基于如下三方面機理：
視覺高效記憶
可視即理解
視覺具有整體性，擅于表達關(guān)系
最后，送給大家一句關(guān)于知識可視化的至理明言，希望大家能夠從中獲得啟迪！
本文中的內(nèi)容來自于王玨老師的全新網(wǎng)絡(luò)課程《基于學(xué)習(xí)科學(xué)的高效教與學(xué)方法》。
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