可视化认知工具在解剖学及组织胚胎学教学中的应用探索

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摘 要 可视化认知工具是知识可视化理论和认知工具理论相结合的产物。在教学中，运用可视化认知工具可以起到科学构建认知结构、促进隐性知识显性化、降低认知负荷的功效。

关键词 知识可视化 认知工具 概念图 思维导图

中图分类号：G424 文献标识码：A

Application of Visualization Cognitive Tools in Anatomy and Histology and Embryology Teaching

Abstract Visualization cognitive tools is the product of the combination of knowledge visualization theory and cognitive tools theory. In the teaching， applying visualization cognitive tools can rise to construct scientific cognitive structure， promote the externalization of tacit knowledge， reduce the cognitive load.

Key words knowledge visualization； cognitive tools； concept map； mind map

1 问题的提出

心理学家的研究表明，人脑获取的信息中有83%来自视觉，即人获得信息主要依靠视觉通道，大部分学习者属于视觉学习者，因而教学中对知识进行可视化处理，将有助于知识的传播与交流。

2 可视化认知工具的理论基础与基本内涵

2.1 可视化认知工具的理论基础

可视化认知工具理论基础是知识可视化理论和认知工具理论，可视化认知工具是二者结合的产物。

2.1.1 知识可视化理论

“可视化”来源于英文“visualization”，意指“形象化、视觉化”，也可译为“图示化”，知识可视化是指所有可以用来建构和传递复杂见解的图解手段。①知识可视化包括以下三个层面的含义：（1）知识可视化的研究目标：促进两个或两个以上人之间的知识创造与传递，即怎样创造新知识和怎样将知识传递给他人，并为他人接受；（2）知识可视化的研究对象：是指采用何种图解手段促进知识创造和传递，即视觉表征手段的应用；（3）知识可视化的传递内容：它不是普通的事实性知识，而是蕴含着智能的复杂见解。②尽管文字也是知识的可视化表达形式，但从知识可视化的定义来看，知识可视化着眼于用图解的方法表征知识，利用图示直观的优势启发思维，改善知识的传递、交流和创新方式。

2.1.2 认知工具理论

Derry（1990）认为认知工具是一种支持、指引、扩充使用者思维过程的心智模式和设备。③由此来看，认知工具可分为两种：一种是有形的认知工具，即技术设备，如铅笔、黑板、投影等等；另一种是无形的认知工具，即智力方法，它包括一系列的认知策略，如元认知、语言等等。④本文侧重于将认知工具理解为一种理念，即支持人们学习和思维的一切技术手段和策略方法，其核心价值在于帮助学习者简化学习任务、调整认知结构、革新学习方式，使学习更加深刻和有效。

综上所述，可视化认知工具是指用图解的手段建构和传递知识的方法或技术，它以可视化、直观化和结构化的图解形式，将内隐的知识以外显的形式表示出来，从而促进了知识的交流与共享。

2.2 可视化认知工具的种类

教学中常用的可视化认知工具包括概念图、思维导图、认知地图、思维地图。它们共同的特点是以可视化、外显化的图解方式生成知识制品，将知识生动、直观地表征出来，变内隐知识为外显知识，变繁琐知识为层次知识。

2.2.1 概念图

20世纪70年代美国康奈尔大学诺瓦克（Joseph D．Novak）教授提出概念图这一教学技术，作为组织和表征知识的工具，它以一种科学命题的形式用图示来显示概念间的意义关系。概念图通常是将特定知识领域的某一概念置放在圆圈或方框中，然后用连线将相关概念相连，并在连线上标注连接词，用来注解概念间的意义关联（如图1）。⑤

2.2.2 思维导图

思维导图是20世纪70年代出现的一种特殊的记笔记方法，由英国人Tony Buzan最先提出，其特色是按放射性思维来组织知识，用图示的方法来表达知识；画思维导图时，把要学习的主题放入中心节点，以此为中心，放射状画出若干条曲线，每条曲线的与次级节点（关键词）相连，每一个次级节点又成为新的中心主题，再向外辐射连接，引发出更多的思维节点，这样以来，中心主题经过放射、扩大，就与众多关键词之间构成了一张语义网络图（如图2）。⑥

构建思维导图，需要大脑用文字和图像两种方式对知识进行编码，这完全符合双编码理论的要求，因而可以大大提高知识获取、存储和提取的效率。在新课教学中，教师利用思维导图发散思维的优势，就某一知识节点组织学生提问或讨论，这犹如开展头脑风暴，能够更有效地开发学生的创造性思维；学生根据教师或他人提供的思维导图，可以对照分析自身知识结构和思维方式的缺点与瑕疵，从而有利于新知识的同化或顺应。

3 可视化认知工具的教学价值

3.1 科学构建认知结构

布鲁纳认为，掌握事物的结构，就是理解它与许多其他事物之间的有意义联系。简单说，学习结构就是学习事物是怎样关联的。⑧概念是一门学科的基石，因此有必要按照概念的逻辑意义建立起概念网络，只有当各个概念都形成科学的上位、下位及组合关系时，学生头脑中才真正构成了科学的认知结构。解剖学中概念繁多，任何概念均不是孤立存在的，也不能被单独表征，大体结构与微细结构、形态学与机能学之间总是存在着密切的联系，可视化认知工具能够帮助学习者厘清自身的知识结构，建立起概念间的意义连接（如图1），这样学生学到的不再是孤立的知识点，而是知识串、知识网，从而有助于知识的整体把握。

3.2 促进隐性知识显性化

将知识分为隐性知识和显性知识是英国哲学家迈克尔·波兰尼的研究成果，所谓显性知识是指用“书面文字、图表和数学表述”的知识；隐性知识是 “尚未言明的”或者 “难以言传的”知识，是指未被言语或其他形式表述的知识。⑨运用可视化认知工具对知识整理加工时，能够生成隐性知识编码、表达的方式方法，即促进了隐性知识向显性知识转化；可视化认知工具以图解的形式展示和加工知识，生成可视化的知识制品，在此过程中，可以方便地融入他人的思考和建议，即促进了知识的传播与交流。

3.3 降低认知负荷

所谓认知负荷是指人在信息加工的过程中所需要的心理资源的总量。对于初中毕业的卫校新生来说，解剖学课堂知识容量偏大，如果信息的组织方式不合理，就会加大认知负荷，导致学习绩效降低。运用可视化认知工具，以图示化的方式呈现知识，有助于学习者对信息进行合理组块，如概念图和思维导图强调按意义关系编排组织知识，把分散的知识点聚合成有序的知识体，作为一个组块来记忆，故既能减少组块的数量，又不减少知识的容量，使工作记忆的空间得以释放，从而降低认知负荷。

4 结语

“一图胜千言”。尽管可视化认知工具步入医学教育领域时间不长，其教学优势和发展潜力却已日益显现。当然，可视化认知工具也有其局限性，如可视化认知工具更适合知识领域的教学，对于情感领域的教学，其应用效果尚有待探究。随着教育学、心理学的发展，新的认知工具将会不断涌现，可视化认知工具如何与其他的认知工具相互弥补、融合生长，并催生出更加适合医学教育的认知工具将成为医学教育未来研究和探索的课题之一。

注释

①②赵国庆.知识可视化2004定义的分析与修订[J].电化教育研究，2009.3：15-18.

③ 李永健，何克抗.认知工具——一种以多媒体计算机为基础的学习环境教学设计新思路[J].北京师范大学学报（社会科学版），1997.2：62.

④ 成丽娟.认知工具的理论与教学应用研究[D].南昌：江西师范大学，2005.

⑤ 朱学庆.概念图的知识及其研究综述[J].上海教育科研，2002.2：31.

⑥ 崔文胜.基于概念图策略的解剖学教学模式探索[J].四川解剖学杂志，2012.1：76.

⑦ 崔文胜.解剖学及组织胚胎学教学中思维导图应用的实践与探索[J].卫生职业教育，2007.20：72.

⑧ 陈琦，刘儒德.当代教育心理学[M].北京：北京师范大学出版社，2007：162.

⑨ 陈琦，刘儒德.当代教育心理学[M].北京：北京师范大学出版社，2007：253.