馮友梅 袁曉蕾 王晨 楊帆 顏士剛

[摘? ?要] 思維可視化即用圖形符號與文字符號結合表征思維，但圖形符號語義普遍模糊混亂，如此難以有效支持學生思維發(fā)展。直接原因為圖形符號語義的一般獲得方式，即隱喻；深層原因則為教育領域對知識與思維的人為割裂。鑒于此，為從根本上解決問題，文章以“知識與思維內在統(tǒng)一”為基本立場，以發(fā)生認識論和符號學為理論依據，并輔以真實教學情境下的驗證實驗，設計完成思維可視化語境下的圖形語義系統(tǒng)。其中，語義系統(tǒng)主要由經驗性關系與反省性關系兩個維度構成，還包括與反省性關系結合表征的支撐關系以及為提升圖形語義系統(tǒng)的靈活性和可用性而增加的若干語義；符形系統(tǒng)由圖形符號和文字符號結合形成，以實現關系散形的清晰表征與關系聚形的像似表征。該圖形語義系統(tǒng)可支持思維可視化語境下圖形符號的科學而非經驗的使用，從而為思維可視化的教學研究提供更為堅實的根基。

[關鍵詞] 基礎教育； 思維可視化； 圖形符號； 圖形語義系統(tǒng)； 反省性關系

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 馮友梅（1983—），女，河北香河人。講師，博士，主要從事信息技術課程與教學、思維可視化的理論與實踐研究。E-mail：youmeifeng2008@163.com。

一、引? ?言

核心素養(yǎng)語境下，思維能力成為基礎教育的聚焦點。作為思維培養(yǎng)的重要手段，思維可視化備受研究和實踐領域的關注。例如，國內如火如荼的“思維發(fā)展型課堂”，便以思維可視化為重要策略[1]；“學科思維導圖”相關研究與實踐，則把思維可視化作為思維教育的核心關注點[2]……然而，在一片繁榮的背后，思維可視化的理論與實踐還存在一個不容忽視的問題——圖形符號的語義模糊混亂。所謂思維可視化，指用圖示或圖示組合的方式把原本不可見的思維結構、思考路徑及方法呈現出來，使其清晰可見的過程[3]。可見，在思維可視化過程中，圖形符號承擔了非常重要的表義任務，若其語義模糊不清，何以支持、引導學生形成清晰的思維結構？這顯然與思維可視化的初衷不符。鑒于此，本文首先分析圖形符號語義模糊混亂之原因，在此基礎上以“知識與思維內在統(tǒng)一”為基本立場[4]，并借鑒發(fā)生認識論、符號學相關研究成果，設計面向思維可視化的圖形語義系統(tǒng)，以充分挖掘思維可視化對于思維發(fā)展的潛在價值，助力核心素養(yǎng)穩(wěn)妥落地。

二、思維可視化語境下圖形符號的應用現狀

思維可視化可以從兩個角度理解：其一，讓不可見的思維清晰可見；其二，使用圖示（圖形符號與文字符號結合）表征思維。兩個角度的共同目標是引導學生展開更為清晰、深入的思維過程，將對知識的“粗加工”轉化為“精加工”，借此發(fā)展思維能力，提高思維水平[3]。符號①是意義的載體，清晰深入的思維過程和結果需借助語義清晰明確的符號來表征。因此，作為思維可視化所依托的重要符號類型，圖形符號需具有清晰明確的語義，方可有效發(fā)揮思維可視化對于思維發(fā)展的促進作用。然而，現實情況并不盡如人意。

首先看實踐領域普遍使用的思維可視化工具——思維導圖。思維導圖主要用圖形和文字兩種符號表征思維。作為知識和思維的重要載體，文字符號語義的清晰明確性不必多言，以下重點分析思維導圖中圖形符號的語義。圖1為典型的思維導圖[5]，包含線、圓角矩形兩種圖形符號。因思維可視化的結果（包括思維導圖）普遍為知識結構圖，故我們以知識的基本構成要素——“對象①”“屬性”“關系”[6]為考察依據，分析這兩種圖形符號的語義。圖1中，圓角矩形有“對象”“屬性”兩類語義。例如，與“局域網”等文字符號結合的圓角矩形的語義為“對象”；與“環(huán)形”等文字符號相結合的圓角矩形表征“屬性”。因與文字符號結合表義，故圓角矩形語義的模糊性被文字彌補。與圓角矩形不同，線獨立表征“關系”。例如，連接“計算機網絡”與“局域網”的線表征類屬關系，連接“計算機網絡”與“硬件”的線表征整體與部分關系……但問題在于，以上各種關系均由相同的符形（線）表示，即同樣的符形（線）被賦予了多種關系語義。借此表征思維，學生便不必思考對象間的具體關系，故難以引導其展開清晰的思維過程，“深入”更是無從談起。

其次看思維地圖。思維地圖由八種圖示組成[7]，每種圖示聚焦一種關系的表征，且均用線指稱關系，線的具體語義（指稱的具體關系）通過線兩端的圖形決定，具有較強的“語境”依賴性。例如，當線的兩端均為圓形時，線指稱對象與屬性關系（氣泡圖）；當線的兩端亦為線時，線指稱類屬關系（樹形圖）……如此，雖然在任何一個獨立的圖示中，圖形符號語義是清晰明確的，但當用多個圖示綜合表征多種關系時，便會導致“線”的語義發(fā)生混亂。例如，作為一個對象，“昆蟲”既有多種屬性（對象屬性關系），又同時是“節(jié)肢動物”的子類（類屬關系）。當同時表征這兩種關系時，與“昆蟲”相連接的線的語義便會在“對象屬性關系”與“類屬關系”間混淆。由此可見，思維地圖不支持多種圖示綜合使用，故無法引導學生展開深入的思維過程。

三、圖形符號語義模糊混亂之原因及突破

承接前文，以上兩類思維可視化工具中圖形符號語義的模糊混亂狀況反映了當下思維可視化研究與實踐的普遍狀況。究其原因，筆者認為主要有二：其一，緣于圖形符號的語義獲得方式。一般情況下，與文字符號采用定義的方式被賦予清晰明確的語義不同，圖形符號主要通過隱喻的方式獲得語義[8]。此種語義獲得方式決定了圖形符號語義的模糊、多樣性。久而久之，語義的模糊和多樣便被默認為圖形符號的即便非理所當然、也至少可以接受的特征。其二，緣于教育領域對知識與思維關系的固有認識。在實際應用中，無論是用于歸納、分析亦或創(chuàng)作，思維可視化的結果均是知識結構圖[3]?！爸R是訓練思維的材料，是思維（思維過程）調動、利用的資源?！盵9]此論斷在教育領域被普遍認同，其言下之意為，思維過程和思維內容（知識）間僅是調用與被調用的關系，二者在發(fā)展脈絡及水平方面并無內在實質關聯[10]。因此，至少在部分研究者及實踐者看來，作為思維加工的結果，知識結構圖中是否清晰表征對象及屬性間的具體關系，是否將多種具體關系綜合表征，對于思維發(fā)展而言并無關鍵影響。既然如此，那么作為知識結構圖（思維的結果）中表示關系的符號，圖形的語義清晰與否便無關緊要了。這是思維可視化工具中圖形符號語義模糊混亂的根本原因。

自2016年至今，筆者團隊從核心素養(yǎng)的落地困境入手，層層追溯，最終發(fā)現認知心理學關于學習核心機制的“信息加工”隱喻的局限性。在此基礎上，從皮亞杰發(fā)生認識論（“新理論”）之哲學精髓處獲得啟發(fā)，得到關于思維過程與思維內容間關系的全新認識：思維過程與思維內容是本質上不可分的統(tǒng)一整體，這一整體可表現為兩種狀態(tài)：靜態(tài)與動態(tài)。其中，靜態(tài)即是知識，是陳述性知識與程序性知識復雜交織的知識結構；動態(tài)即是思維，是以既有知識結構為基礎的知識結構再建構過程，其結果是新的知識結構的形成，此知識結構又是下一次思維運轉的基礎，如此螺旋上升，使得知識與思維具有內在一致性，表現為靜態(tài)的知識結構與動態(tài)的思維結構在發(fā)展過程與水平方面的同步和統(tǒng)一[10]。

知識與思維內在統(tǒng)一意味著高水平的思維結構需以高水平的知識結構為基礎，而高水平的知識結構便是知識節(jié)點間清晰、復雜關聯的結構[11]。其中，“知識節(jié)點”指“對象”和“屬性”；“關聯”指“對象”或“屬性”間的“關系”；“清晰、復雜”則指向關系。所謂“清晰”，指關系需明確；“復雜”則指關系需超越SOLO體系意義上的單點結構，走向多點結構乃至更復雜的關聯結構①。因此，作為思維可視化的結果，知識結構圖中需清晰、綜合地表征對象間的具體關系②，如此才能有效引導高水平思維結構的生成?；诖?，在思維可視化語境下，作為表征關系的重要符號，圖形符號的語義便不能止于模糊和多樣，而應將其與文字符號同等看待，賦予其清晰、明確的語義，這便是圖形符號本身的設計問題。相對于思維可視化的教學應用，思維可視化語境下圖形符號的設計問題無疑是邏輯在先的。然而，因對圖形符號語義清晰明確之于思維發(fā)展的意義認識不足，故研究者對圖形符號設計問題或僅蜻蜓點水般一帶而過[12]，或根本未關注，直接跳到思維可視化的教學應用研究，這顯然是思維可視化研究的結構性缺失。鑒于此，本文“逆行”至思維可視化語境下圖形符號的設計問題以夯實根基，為思維可視化教學應用研究提供更為堅實的基礎和支撐。

四、面向思維可視化的圖形語義系統(tǒng)設計

思維可視化語境下的圖形符號設計需要關注兩個主要問題：其一，圖形符號表征什么，即圖形符號的語義設計；其二，如何表征，即符形設計。以下分別就這兩個問題展開分析。

（一）語義系統(tǒng)設計

1. 關系系統(tǒng)的提煉

思維可視化過程中會使用圖形和文字兩種符號，因此，對于圖形符號表征什么，其完整的表述應為：在思維可視化語境下，圖形符號和文字符號分別表征什么，才能更有效地支持學生高水平知識結構（思維結構）的生成？對于此問題，雖然有研究者已經指出，“為避免文字符號的線性表征方式對學生高水平關系結構的建構造成困擾，故用圖形符號表征關系，文字符號表征對象和屬性”[13]，但未對關系本身作進一步分析和提煉。而對于學生而言，內含于知識結構中的眾多關系的建構難度以及關系結構的具體樣態(tài)不盡相同。鑒于此，本文從發(fā)生學的視角梳理眾關系的發(fā)生發(fā)展脈絡，并根據建構機制的差異，在分類的基礎上給出關系系統(tǒng)，為后續(xù)的符形設計提供更為科學的依據。

眾所周知，知識是主體建構而來的，知識中內含的關系亦然。然而，認知心理學僅給出了主體基于已有知識的知識建構機制[14]，無法解釋知識從無到有的建構過程。為了彌補認知心理學的上述缺陷，皮亞杰從哲學認識論層面，結合其獨創(chuàng)的實驗方法，給出了更具解釋力的知識建構機制。對于關系的建構，該機制的核心要義為：知識中內含的所有關系均是主體在基于遺傳格式③與客觀世界互動的過程中建構而成，“經驗抽象”與“反省抽象”是關系建構的兩種重要機制[15]。其中，經驗抽象指關系建構過程不需要推理的參與，僅需對觀察對象賦予意義即可，如“A追B”這一動作關系，便是由簡單的經驗抽象而來。反省抽象指在賦予觀察對象特定意義之后，還需進一步建立意義之間的關聯，此意義關聯并非通過觀察直接獲得，而是推理的結果，即關系由推理而來，典型如類屬關系。

本文將由經驗抽象建構而成的關系稱為經驗性關系，由反省抽象建構而成的關系稱為反省性關系。在此基礎上，采用自上而下（從知識論、邏輯學等上游學科中提煉）與自下而上（從基礎教育各學科中歸納總結）兩種思路相結合的方式，系統(tǒng)梳理、提煉內含于基礎教育知識體系中的各種關系，并以關系建構機制為標準進行分類，形成如圖2所示關系系統(tǒng)。在該關系系統(tǒng)中，歸屬于經驗性關系的典型關系有“動作關系”“社會關系”和“對象—屬性關系④”。其中，動作關系指由一個對象作用于另一個對象的動作所形成的關系，有外顯和內隱之分，如“A追B”“A喜歡B”均為動作關系；社會關系作狹義理解，指人與人在社會交往中形成的靜態(tài)關系，如師生關系、夫妻關系等。歸屬于反省性關系的有“因果關系”“類屬關系”“狀態(tài)轉換關系①”“整體—部分關系”“目標—方法關系”“步驟—步驟關系”。反省性關系可劃分為“認知”和“創(chuàng)造”兩個取向，其是基礎教育知識體系中內含的主要關系。

進一步，因建構機制的不同，反省性關系與經驗性關系亦表現出不同的發(fā)展脈絡。對于反省性關系來說，“正—反—合”是其基本發(fā)展路徑[16]，分別對應SOLO體系的“單點結構—多點結構—關聯結構”。主體通過“正—反—合”的不斷循環(huán)迭代，建構復雜程度不斷提高的反省性關系結構[17]，此結構水平與主體的思維（結構）水平直接相關。以因果關系為例，最初的“正”便是“一因一果”關系結構；“反”是主體發(fā)現了此“果”的其他“因”，但還不能將多“因”一“果”有效統(tǒng)合；“合”則是主體通過連續(xù)的轉換和比較，將多“因”一“果”協調成無邏輯矛盾的整體結構。此結構成為新的“正”，繼續(xù)經歷“正—反—合”的迭代，從而形成水平不斷提升的因果關系結構。與反省性關系相對，經驗性關系的建構不會經歷“正—反—合”的迭代過程，僅有“正”的簡單累加，故不會發(fā)生關系結構水平的變化，此關系結構與主體的思維（結構）水平亦基本無關。

2. 支撐關系——助力反省性關系的深層建構

承接前文，經驗性關系結構與反省性關系結構是本質上不同的兩種關系結構，且后者才是與思維結構內在一致的關系結構，理應成為思維可視化的關注焦點。然而，既有思維可視化研究和實踐中并未區(qū)分以上兩類關系，使得其宏觀表征邏輯與經驗性關系的建構機制相契合，卻不能有效支持反省性關系結構的建構。原因如下。

與“所見即所得、表層即全部”的經驗性關系不同，反省性關系的“可見”部分②僅是其冰山一角，而非完整的關系結構。例如，一“因”一“果”關系的真正建構，絕非主體對觀察到的連續(xù)出現的現象之簡單連接，而需建立在對其他干擾因素（如與“果”共變的現象）的排除、否定的基礎之上[18]。作為表層“可見”的因果關系的根基，這些被否定的關聯也是完整因果關系結構的必要組成部分，若無其作為支撐，那么學生習得的便是無根的、缺少活力的、無法支持其有效遷移、創(chuàng)新的因果關系。再如，完整的多“因”一“果”關系結構是全部“因”和“果”的全部狀態(tài)間的對應關系結構，而非如既有思維可視化工具所表征的因與果之間不含狀態(tài)信息的簡單連接。其他反省性關系亦如此。例如，完整的類屬關系結構不僅是父類與子類之間層層相連的樹狀結構，還包含分類目標和分類標準；在此基礎上，多角度的分類框架協調而成的類屬關系，其完整結構中還包含類的外延間的關系，特別是不同分類標準下的類的外延間的相交關系（可用維恩圖表征）[19]。再如，完整的整體—部分關系結構中需包含各組成部分間的因果關系，完整的目標—方法關系結構中需包含方法的依據，完整的狀態(tài)轉換關系中需包含轉換的原因等。

綜上所述，能夠支持學生有效遷移、創(chuàng)新的反省性關系結構必須是既包含“可見”的表層又包含堅實的根基的完整結構。因此，在思維可視化過程中，學生亦需表征完整的而非表層的關系結構。與之相對，前文提煉的關系系統(tǒng)更傾向于引導學生表征表層結構。故需要對圖形符號對應的語義系統(tǒng)作有針對性的補充，從而引導學生表征進而建構完整的反省性關系結構。事實上，雖然不同的反省性關系結構之根基存在較大差異，但都可看作表層“可見”部分的“支撐”。因此，為兼顧科學性和可用性，本文不再對各反省性關系的根基部分與表層部分的關系作區(qū)分，統(tǒng)一賦予其“支撐關系”這一語義，作為前文關系系統(tǒng)的必要補充，共同形成圖形符號對應的語義系統(tǒng)。

（二）符形系統(tǒng)設計

符號（符形）是語義的載體，學習者以符號為中介獲取語義，建構知識。雖然相同的語義可以由不同的符形表征或承載，但對于學習者而言，語義的提取、建構難度卻存在差異[20]。因此，在確定圖形符號對應的語義系統(tǒng)之后，需要進一步思考的問題是：采用何種符形表征語義系統(tǒng)，才能更好地支持學習者建構高水平的關系結構？

1. 語義系統(tǒng)的綜合表征方案

在設計符形之前，需要特別說明的是，圖形符號表征關系，指表征關系時需要使用圖形符號，而非僅使用圖形符號。換言之，以支持學生關系結構的有效建構為目標，可以選擇僅用圖形符號表征關系，也可用圖形符號與文字符號結合表征關系。以此為前提，以下繼續(xù)討論符形的設計問題。首先便是表征方案的確定，即在上述兩種表征方案中選擇其一。

廣義上看，符號是由符形（符號形體）、指代對象（符形表征的客觀事物）和符釋（符號的意義）組成的三元整體結構[21]。對于一個特定符號（廣義）而言，如果其符形與該符形所指代對象間存在像似性，那么主體從符形本身便可獲取其指代對象的（部分）意義，從而支持主體更好地理解和把握客觀世界。一般情況下，圖形符號（廣義）的符形與指代對象間便具有像似性。用圖形符號表征關系，學習者便可通過符號本身直面客觀事物之間的真實、復雜的網狀關系結構，無需經歷關系結構的轉換過程，即無需將文字符號表征的線性關系結構轉換為網狀關系結構。事實上，結構轉換也并非易事，大量學習者表現出的僅停留于對知識的淺層理解及簡單應用狀態(tài)，便是結構轉換失敗的有力證據。

正因為對于思維發(fā)展而言，文字符號的局限性主要在于難以有效支持關系“結構”，而非獨立關系的建構，且像似地表征獨立關系（如描繪“A追B”這一動作關系的直觀樣態(tài)）“成本”過高，故圖形符號像似表征關系“結構”（關系聚形）即可，不必像似表征獨立關系（關系散形）。鑒于此，我們選擇語義系統(tǒng)的綜合表征方案，即用圖形符號與文字符號結合表征關系。具體為：采用圖形符號（如有向或無向線段，后續(xù)具體設計）與文字符號（如“打”“整體—部分”等）結合表征獨立關系。如此，一方面，實現了獨立關系的清晰表征；另一方面，圖形符號聚形與關系結構像似，實現了關系結構的像似表征。

2. 圖形符號的設計及表征示例

對于具體的圖形而言，如果將其稱為符號，那么其必然承載特定語義。圖形有多種屬性，如形狀、顏色等，這些屬性是語義的基本承載單位[22]。不過，正如文字符號的顏色并不表義，圖形符號的語義亦由其部分、而非全部屬性所承載。故符號設計的第一步便是確定圖形符號的語素。值得注意的是，本文中圖形符號的設計并非從無到有，而是在已有設計基礎上的再設計。因此，為了支持學習者從圖形符號中有效提取語義，圖形語素的選擇沿襲思維可視化實踐的既有思路，即選擇“線段①”表征“關系”這一抽象語義，其他屬性均不表義。

進一步，線段有有向和無向之分，且這兩種類型的線段在既有的思維可視化實踐中均有使用，但普遍是未經深入思考的樸素運用。本文以關系是否有明確的方向性為標準，確定表征特定關系的線段是否有向。反省性關系是推理（意義蘊涵）的結果，推理是有明確方向的，因此，反省性關系均用有向線段表示。經驗性關系不含推理成分，故其是否用有向線段表征取決于關系本身是否有明顯的方向性。三種具體的經驗性關系中，動作關系方向性明顯，用有向線段表征；社會關系和對象—屬性關系則無明顯的方向性，用無向線段表征。

綜上所述，我們確定“形狀”作為圖形符號的唯一語素，綜合運用有向線段和無向線段表征“關系”這一抽象語義，并結合文字符號，清晰表征各具體關系。具體設計結果見表1。有三個問題需要特別說明：首先，為使學習者將更多的認知資源分配至知識的關鍵要素——關系的建構上，本文將表征關系的文字符號用菱形框起，形成的圖形符號樣態(tài)如下：“ ” 和“ ”。其次，對于“支撐關系”，其指向反省性關系的“根基”和“表層”之間的關系與意義間的蘊涵關系有相似之處。在邏輯學中，意義間的蘊涵用“？”表征[19]。本文亦采用“？”表征“支撐關系”，方向為從反省性關系的“根基”部分指向“表層”部分。因不再對“支撐關系”作進一步細化和區(qū)分，故其僅用圖形符號表征。最后，對于“步驟—步驟關系”，因信息技術學科中“流程圖符號體系”中已經明確定義了表征它的圖形符號，即“→”，本文沿用此表征方式，不再結合文字符號表征“步驟—步驟關系”。

五、圖形語義系統(tǒng)的實踐檢驗及完善

通過層層遞進的縝密分析，面向思維可視化的圖形語義系統(tǒng)已設計完成。為了進一步提升該系統(tǒng)的科學性、完善性和可用性，我們對圖形語義系統(tǒng)進行了初步應用驗證（準）實驗，主要關注兩個問題：①本研究所作的創(chuàng)新設計（包括清晰語義的圖形符號、支撐關系的引入、用圖形框起關系而非對象和屬性）是否能帶給學生更好的學習體驗？②本研究設計的圖形語義系統(tǒng)還需作哪些改進？因篇幅所限，本文對實驗環(huán)節(jié)僅作簡要描述。

（一）實驗設計與過程

本研究以蘭州市某高級中學四個班（每班50人）的學生及各學科任課教師（共19人）為實驗對象，實驗時間為兩周。實驗對象接觸思維可視化的時間均在一年以上。實驗采用問卷形式收集實驗對象的反饋數據，學生問卷包括四道選擇題和一道問答題，教師問卷僅包含一道問答題。學生問卷中，前三道選擇題分別關注學生對于本研究的三個創(chuàng)新設計的應用體驗，第四道選擇題關注學生對于圖形語義系統(tǒng)的繼續(xù)使用意愿。選擇題采用五點法計分，得分越高，表明認可程度越高。問答題用于收集教師和學生對于圖形語義系統(tǒng)的改進意見。

實驗分兩組展開（兩班一組），組一要求學生僅使用本研究設計的圖形語義系統(tǒng)繪制思維圖示，組二可綜合運用清晰語義和模糊意義的圖形符號繪制思維圖示，自主決定使用時機。實驗開始前，研究組成員對實驗對象進行培訓，培訓內容包括圖形語義系統(tǒng)及其表征示例、“支撐關系”及其使用示例。實驗結束后，教師和學生分別填寫問卷。共計回收教師問卷19份，其中，有效問卷17份，回收率89%。共計回收學生問卷191份，均為有效問卷。其中，組一96份，回收率96%；組二95份，回收率95%。

（二）實驗數據分析與討論

客觀題測得數據的描述性統(tǒng)計分析結果見表2。

由表2可知，兩組在各項指標上的分值存在差異。對于指標1、2、3，兩組同學均給出較高分值；對于指標4，組二分值較高，組一分值則相對較低。為深入了解組間差異，對相關數據進行獨立樣本t檢驗，結果如下：兩組在指標1、2、3上的分值均不存在顯著差異，但指標4上，組一的分值顯著低于組二（t=-2.619，p=0.011<0.05）。兩組在指標1、2、3上的分值均較高，說明學生對于本研究所作的創(chuàng)新設計有較高的認可度，即三項創(chuàng)新設計支持學生更清晰、深入地理解學習內容，這與前文的理論分析結果相符。但在指標4上，組一對于圖形語義系統(tǒng)的繼續(xù)使用意愿顯著低于組二。原因可能為：運用本研究設計的圖形語義系統(tǒng)繪制思維圖示需要投入更多的認知資源和時間，在任何教學（學習）時機均運用此系統(tǒng)意味著學生對所有學習內容均需付出較大認知努力。而事實上，在學生認知資源有限的前提下，平均用力會產生不必要的學習負擔，如此不僅削弱了圖形語義系統(tǒng)對學習效果的積極效應，而且給學生帶來消極的情緒體驗，進而導致較低的使用意愿。

在圖形語義系統(tǒng)的改進意見（主觀題的反饋結果）方面，經合并與歸類，結果如下：12/17名教師、58/102①名學生希望“增加注釋符號，使圖形語義系統(tǒng)更具可用性”（意見1）；9/17名教師、39/102名學生希望“提升符號使用的靈活性和開放性，如增加不含文字的空符號、允許使用者自己創(chuàng)造圖形符號等”（意見2）；1/17名教師、23/102名學生希望“將對象、屬性等也用圖形符號框起”（意見3）；5（組一）/102名學生希望“綜合運用本研究設計的圖形語義系統(tǒng)和既往習慣的表征方式”（意見4）。

（三）基于實驗結果的圖形語義系統(tǒng)改進

圖形語義系統(tǒng)的改進根據主觀題的調研結果展開，最終增加的語義及符形見表3。

①針對意見1，我們在圖形語義系統(tǒng)中增加注釋語義及符形，注釋語義包括“注釋關系”“注釋對象”“注釋內容”。其中，注釋關系用虛線箭頭（從注釋內容指向注釋對象）表征，注釋對象及注釋內容均用虛線封閉圖形表示，如虛線橢圓、虛線矩形等。②針對意見2，我們認為，可以在一定限度內提升符號使用的靈活性和開放性，但如若過度開放（如允許使用者創(chuàng)造圖形符號），則會重蹈圖形符號語義混亂的覆轍。故只接受部分意見，在圖形語義系統(tǒng)中增加“有向關系”和“無向關系”兩個更為抽象的語義，分別用“ ”和“ ”表征。如此，使用者便可在暫時無法確定關系類型的情況下，自行選擇文字符號表征關系。③針對意見3，經分析認為，實驗對象之所以希望將對象、屬性等也用圖形框起，乃既往繪制思維圖示的習慣使然。特別是對于信息技術學科教師，因“流程圖符號體系”中已經定義了“步驟”這一特定對象的符形（處理框），故對“圖形框起對象”有更深的情結。然而，若對象、屬性、關系均用圖形框起，將無法引導學生將更多認知資源分配至關系的加工，進而削弱圖形語義系統(tǒng)對于思維發(fā)展的促進作用。綜合以上，采用如下解決方案：為包容既有規(guī)則，可用矩形框起“步驟”，但矩形不作為符號使用，不賦予其任何語義，亦不納入圖形語義系統(tǒng)。與其他關系對應的對象和屬性不建議用圖形框起。④對于意見4，因其并非面向圖形語義系統(tǒng)本身提出，故將在下一步的圖形語義系統(tǒng)的適用時機研究中予以考慮。

六、結? ?語

至此，本文從思維可視化語境下圖形符號的使用亂象出發(fā)，通過縝密的理論分析和扎實的實踐檢驗，最終設計完成面向基礎教育領域思維可視化的圖形語義系統(tǒng)。該系統(tǒng)可支持思維可視化語境下圖形符號的科學、而非經驗的使用，從而為思維可視化的教學研究提供更為堅實的根基。同時，作為階段性成果，本文提出的兩類關系（經驗性關系與反省性關系）以及與反省性關系結合表征的支撐關系，是對關系乃至知識之認識的深化，能夠為面向素養(yǎng)的有“活力”的知識教學提供新的思路。當然，正如實驗結果所示，圖形語義系統(tǒng)并非適用于任何教學（學習）時機。因此，為有效發(fā)揮圖形語義系統(tǒng)對于學生思維發(fā)展的潛在價值，在后續(xù)研究中，需要對圖形語義系統(tǒng)的適用時機作系統(tǒng)、深入的探索。進一步，截至撰稿之日，研究組對圖形語義系統(tǒng)僅開展了初步驗證實驗，該系統(tǒng)必存在諸多待完善之處，需要在與實踐領域的互動中不斷打磨，也期待關注思維可視化的各位同仁的寶貴意見。

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Design of Graphic Semantic System for Thinking Visualization in Basic Education

FENG Youmei，? YUAN Xiaolei，? WANG Chen，? YANG Fan，? YAN Shigang

（Faculty of Education， Tianjin Normal University， Tianjin 300387）

[Abstract] Thinking visualization means the combination of graphic symbols and literal symbols to represent thinking， but the semantic meaning of graphic symbols is generally vague and chaotic， so it is difficult to effectively support the development of students' thinking. The direct reason for this is the general way to obtain the semantic meaning of graphic symbols， namely metaphor. The deep reason is the artificial separation of knowledge and thinking in the field of education. In view of this， in order to fundamentally solve the problem， this paper takes the "internal unity of knowledge and thinking" as the basic position， takes the genetic epistemology and semiotics as the theoretical basis， adopts the verification experiments in real teaching situations， and design the graphic semantic system in the context of thinking visualization. The semantic system is mainly composed of two dimensions of empirical relation and introspective relation， and also includes the supporting relation combined with introspective relation and some additional semantics to improve the flexibility and usability of the graphic semantic system. The symbolic system is formed by the combination of graphic symbols and literal symbols to realize the clear representation of relational scattering and the iconographic representation of relational clustering. The graphic semantic system can support the scientific rather than empirical use of graphic symbols in the context of thinking visualization， thus providing a more solid foundation for pedagogical research on thinking visualization.

[Keywords]? Basic Education; Thinking Visualization; Graphic Symbols; Graphic Semantic System; Introspective Relationship