论如何发掘使用思维载体学习——以高中地理为例
ChenGou
论如何发掘使用思维载体学习——以高中地理为例
徐政男（南方科技大学树仁书院）
摘要：试图具身认知和心理联结与记忆三个方面，结合思维载体视角的特殊性，简要论证使用思维载体的必要性，并在以高中地理学习为案例，粗略分析入社会发掘使用思维载体。思维载体的筛选、使用和更新，贯穿于学习的全流程，思维载体无论是“是什么”，还是“怎么用”，都会影响使用者的学习成果和效率。但这种思维载体，绝不仅仅是学习者个性的独家法门，而是基于人类认知心理学中的具身认知、信息加工理论和心理联结的普遍特性
关键词：思维载体 认知心理 学习
1引言
维特根斯坦认为“语言的边界就是思想的边界”，所以“凡是能说的都能说清楚，不能说的就应该保持沉默。”其观点对于这个论题的意义在于，语言作为讨论的工具虽然能出色地完成写作与交流的任务，但是它所要表达的思想一经语言表述，它的内涵和外延就基本被困在其所使用的语言之中，需要进行复杂的文字游戏分析表述被排除的言外之意。可以这么认为，语言作为一种思想的介质，承载着又约束着我们的思想。
与此同时，在高中地理教学实践中，培养地理专家思维[1]是当下地理教学的主要着力点，这些努力致力于培养学生的地理专家思维模式；学生在高中地理学习中也往往对复杂多样的地理对象和关联性极强的知识感到困惑，这些问题反映出学生学习地理知识、发展地理思维模式时的不适应。如何将教师端的努力与学生端的问题有效匹配联结？关键点在于尽早尽好地帮助学生建立地理的思维方式，这样师生教学才能统一到同一个维度、实现学生的有效培养。而思维载体就是对这种同一的、地理专业性的思维平台的客体性刻画，这种思维载体内化了学科的必要思维范式与思维模式。以木材商、植物学家和画家[2]为例，粗略地说它们的思维载体分别是商品信息、科学工作、图画，因而他们发展除了不同职业的专家思维，正是因为他们发展出了实用的、科学的、美感的思维模式。
从以上视角出发，我们有理由认为高中地理存在合适的思维载体，本文试图从学科特质、具身认知和心理联结与记忆三方面论证思维载体的有效性，并给出发掘、使用思维载体的可行建议。
2思维载体
顾名思义，思维载体是指承载思维成果的工具性、非物质智力形式，往往是具体的技术形态或者传播方式。例如前文论及的语言（显然包含数学语言、计算机语言、肢体语言等等），以及音乐、图画，甚至更粗略的说，可以认为在线视频流媒体平台也是当代的一种思维载体，但是这指的是这种组织形式，而不指代任何具体的东西。这样的区别在于，论文专著是一种思维载体，我们所关注的是这种有固定开本、具有较强实体性、常常信息密度较高的一种传播形式特征，这些显然和电子预印本以及电子书差别极大，因此不能把这三个归属为同一种思维载体，因为它属于比较细微的思维载体，是统摄于语言影响下因为具体介质差异所产区别产生的十分细微的思维载体。
但是辩证的说，如果我们不关注“阅读方式是否因为影响了思维载体从而改变人阅读效率和思维模式”这类相关性强、十分具体的问题，我们可以粗略地混淆这种十分具体而微的区别，因为我们的研究兴趣往往在于更为本质化的内核。显然，思维载体的重要性由它的使用频率和改进幅度所决定，语言的发明比数字的改良重要，数字的改良又比阅读载体的革新更为重要。而本文想要探讨研究的恰恰是这些具体而微的思维载体，因为它们能迅速产生成效、而且相对容易归纳发掘。想要追求更本质性的重要思维载体，也有赖于学界的努力，这不是这一篇文章所能达成的结果。
这一概念界定还有待具体严格化，研究者也使用思维工具（tool for thought），思维介质（thought media），思维平台（thought platform）表示相类似的意思，在本文中我们不作过细微的区别，这会混淆我们讨论的重点，统一使用“思维载体”作为同类概念的指代。值得注意的是，需要将思维载体和新兴研究理论作一个区别，从经典力学到量子力学研究微观粒子行为，从太阳风到行星风研究行星物质耗散，我们的确获得了新兴的理论工具和不同的思维视角考察研究对象，但我们认为新理论不是思维载体，这是因为思维载体是类似于基础设施的、具有“中立性”的一套符号系统。思维载体更像是社会制造工具的材料从石头变成了钢铁，而理论工具或者思维视角更像是我们把扳手发展出不同长度、粗细、螺丝型号的过程。思维载体的规则仅限于规定它如何使用，它所表示命题的正确性仅仅依赖于命题的前提和推理而与载体无关，思维载体不引向任何判断。就像我们同样可以使用罗马数字或者是中国古代数字进行高等数学研究，但是这种载体的效率和使用阿拉伯数字时是不可比拟的。换而言之，我们对于思维载体的研究兴趣仅仅在于它如何与我们的思维交互，而思维载体也只作为载体存在。
2.1为什么思维载体如此重要？
因为思维载体作为表达传递的介质时潜移默化的就要约束着我们的表达，并且影响着我们的思维效率。以数字系统为例，从罗马数字到阿拉伯数字是一个极大的飞跃，因为它改变了人类原始的“指印“式的数学思维，跨越了以五、十等特殊变化，极大的简化数位的表达，提高了数表示的交互性和使用效率。使用罗马数字进行微积分当今的人看来是无可想象的。同理还有摩斯电码与各语言之间的对比，相应的结论大体相同，这里就不一一赘述了。值得注意的是，思维载体所能提高的效率往往依赖于使用场景本身的思维特质，从而限定于其特殊的思维情境和表达需要，譬如使用图画或者音乐表现人的视觉和听觉相关的思维如旋律预测和情境识别是十分自然的，但是试图用来做推理判断则是同样难以想象的。所以我们可以得出结论：在高中地理学习中，因为学习情境的限制性，对待个体学习者应当存在一种思维载体，能够极大地提升学生的学习表现。
2.2思维载体为什么能有如此成效？
注意区别的是，并不是所有的思维载体都具有优良的成效，我们分析的是优良的思维载体，这是高度限定而具体化的。从具身认知和联结组块和记忆理论来分析有如下观点：
- 优良思维载体能更好地消除知识与人心理间的距离和隔膜
- 优良思维载体具有更好地交互性，有利于知识的联结组块，使之有利于深入学习
- 优良思维载体具有有利于心理表征、存储知识的自然结构，有利于知识的生成、强化和记忆，
由此我们可以清晰地看出，优良思维载体应当具有如下标准：
- 具有较好的可交互性
- 较契合选定的思维特质需求
- 易于使用，形式简单，便于维护
- 符合人的天然的认知倾向，能高效的组织相关知识，并方便提取、记忆
2.3思维载体的科学依据是什么？
思维载体的科学依据主要可以分为两类，第一类是神经科学与认知科学、脑科学等前沿研究的间接性实验证据，第二类是认知心理学的主要理论的理论论证。思维载体研究的困难之处在于缺乏足够清晰同一的理论、缺乏足够客观化对象进行实验验证以及研究思维的手段比较受限。
基于思维载体的定义，我们可以应用认知心理学理论，从具身认知、记忆和心理联结三个角度出发论证思维载体的有效性。这是因为具身认知解释了思维载体改变思维方式的过程与好处，信息加工理论理论通过研究思维载体的交互性与认知作用解释优良思维载体如何帮助知识记忆内化，心理联结则在此基础上说明了优良思维载体如何提升思维水平。
具身认知最受关注的假设[3]是：我们会把认知工作转移到环境中。优良思维载体所引导要求的思维路径更符合该科目知识特性的认知方式，这种符合认知天性的受引导思维方式能依托环境信息反映降低认知压力——使用更高效、抽象的思维方式使得认知过程中的信息熵大大提高。优良思维载体为认知活动提供了合适的环境、提升了认知效率，降低认知工作转移到环境中的阻力、同时增强了认知工作在此环境中处理的效率。
记忆在思维的几乎所有部分都发挥作用，习得知识、内化并随时调用是思维活动的基础。信息加工理论认为记忆是对输入信息的编码、贮存和提取的过程，认为记忆是人们内隐化先前经验并有意识地外显应用恢复。使用优良思维载体能在开始信息加工过程中就预先简化信息并且按照易于理解加工的方式组织整理了信息，同时凸显出信息与已有知识观点的联结、暴露信息的本质内核和重点方面以及保留拓展信息内容深入收集的可能，从而呈现出交互的交互性，充分展示信息自身的加工可能并高效预处理信息便于后续信息加工过程。
心理联结指的是人形成刺激与反应之间的联系，涉及到个人如何通过经验形成行为和认知模式，在现代研究中特指人类信息处理的神经网络机制。优良思维载体不仅能在信息收集过程中就展现出信息的联结，更能以更紧密、联结的方式组织已有的知识网络，使得知识调用更迅速的同时能相互激活，在使用过程中更高频率的生成、强化心理联结，巩固记忆效果的同时促进灵感的生成、提供更多维的可能视角，有利于提升个人的思维水平
2.4如果思维载体存在，为什么当下教育没有投入使用？
从各类角度出发，基于当下的教学情况，我们可以有如下判断
- 思维载体观出现较晚，这一理论发展不充分。证据为主要学术媒体平台缺少相关论述，大多数为思维支架、思维工具等形式。
- 过往教学实践中的对“思维载体“的研究没能够关注到其理论本质，而是作为形式技巧和特殊教学方法研究，从而失去了多元开发、深度发展的机会。证据见上
- 当下教育环境中学理研究主要关注教学设计、学生参与和教师引导等主观性环节，对于客观性的思维载体，如材料组织形式上的变化。证据见上。
- 思考的工具大部分是公共产品，而且对于个体学习者有一定的特殊性，因此供应不足。这部分原因可以使用公地悲剧所涉及的经济学理论进一步阐释。
在梳理文献的时候，我们其实可以发现新一轮教学改革中研究者们对“可视化教学工具”[4]的大力推崇和提倡，并且将思维导图、流程图和框架图等图像统一归纳为“可视化教学工具”这一研究拓展了教学研究的边界，涉及到提高理解性等科学特质，但不足之处在于局限于“教学工具”的层次上，而没能进一步讨论作为“学习工具”时的应用和优势。
2.5为什么研究开发思维载体是必要的？
这是因为当下学校教育的研究者，往往从传统的课堂教学流程出发，基于教师-学生-知识三元互动关系对学校教育的课堂讲授、学生自主学习、课后作业等流程进行理论分析，其研究关注的重点是学生课堂参与度、知识点的衔接和合适的难度过渡、教师讲解的引导和解释方法，以及学生课前自主预习和作业的课后复习检测，以及考试小测所组成的完整教学生态。
在这样一个高度发展的完整体系中，似乎学生只需要好好听课就能取得相对良好的教学成效，但是各种实际因素之下我们往往看到在学生教育中，学校教育越来越难以满足学生的学习需要。这一观点往往依据“县中塌陷”和普遍流行的“自学”“课外班培训机构”的现象。影响的因素主要有：教育资源缺陷，主要体现在教师教学水平低下，师生比较高，难以根据学生的个性需求和课堂反馈进行调整，以及合理的习题难度设置。我们不得不沮丧的承认这个事实：学校教育存在大量的空白，从而如果能寻求一种方法提高学生的学习效率，我们将会欣喜地发现学生既能够培养高水平的自学能力，也能更好地参与学校教育过程。
当前社会对知识素养乃至学习能力的要求在不断提升，对学生提出了终身学习的要求，优良思维载体的发掘与应用能够培养学生的学习思维能力，这是学生家长的期许、社会的需要，更是国家的号召。
3以高中地理为例
3.1为什么本文选择高中地理作为如何开掘使用优良思维载体的实际案例？原因如下：
- 个人经验丰富：笔者在高中地理学习中曾无意识地发掘了合适的思维载体、发展了一套自己的思维方式，通过对自己学习方法的反思、与刻意地强化应用这些地理学习技巧，获得了优良的学习成果。这些个人经验脉络清楚、细节详实、感受丰富，将为本文的论证带来方便、同时也易于读者接受。
- 相关研究缺乏：与受到高度重视的语数英三科不同，高中地理学习的研究较少，相关的学习方法、学科思维相关内容少；而本学科又与传统分类下的“文科”有所不同，具备文理融合的综合思维特质，不能简单地套用其他科目的思维方式。因此，从思维特质的较为本质的角度出发，提供地理学习的合理建议具有紧迫性，能够填补相关空白。
- 便于结论验证、实用价值易于转化：高中阶段学习环境相当理想，具备细致安排的全流程高强度学习投入、明确的学习内容范围和方便获得数据支持印证结果的考试数据，这些条件为使用本文的可执行建议、验证文章观点带来方便。
3.2如何发掘思维载体？或者说，新的思维工具会是什么样的？
这个问题十分自然。然而，根据定义，我们说不出来。正如我们前面所指出的，如果我们仅靠文字描述就能传达工具的使用经验，那么这些工具将是失败的；它们没能改变一个人的思维，甚至是他们的意识。高强度地沉浸式使用会在潜移默化地改变使用者的思维方式，正如著名的程序员笑话一样。意识哲学中最著名的论文之一题为“做一只蝙蝠是什么感觉？“每个思想工具都提出了一个类似的问题，如果不沉浸在这个工具中，几乎不可能回答，就像”作为一个语言使用者是什么样子的？作为音乐家呢？“等等。
但是我们可以通过深入学习高中地理，通过对一些重要概念的理解，在开发思维载体这样一个开放式的抽象问题中作出我们的尝试。显然地，除非深入的参与到高中地理学习中，建立新的优良思维载体几乎是不可能的。这是因为优良思维载体往往是在对严肃问题进行原创工作是产生的副产品。在高中地理的例子中，则可能是应用各种地理学核心思想所开发出的一些思维载体，这些思想往往内涵在各个看似不相关的知识点中却反复出现。或者是体现为一些核心原则，统摄着知识结构。
在高中地理学习中，综合可视化、原理关系和相互关联作用的交互地理图像是一种优良思维载体，下面我们通过和其他传统思维载体的对比进一步阐释它的特征和差异。这种图像和等值线和气象图的差别在哪里？等值线图和气象图的信息密度非常大，但是缺乏抽象的概念性，是为了便利地描述某时某地的相关数据特征而使用，但是高中学生不需要进行气象工作，所需要的是对概念的理解，因此两种图像的适用范围就不同。而且形式上，交互地理图像更灵活、直观，往往采用个性化、直观化的符号表征，区别于固定公认的一套气象符号。
例如在下图中，通过使用红蓝色象征相对的冷热程度形象化了热量差异，从而直观地解释大气环流的生成原因，综合多种感官有利于我们身心沉浸体验，发展具身认知。
类似的，流程转化图能够将关联性极强的知识综合组织成网状，有利于其提取。上面提供两张介绍岩石转化与岩石圈物质循环的插图，左图是现行教材中介绍岩石转化再生过程的示意图[5]，右图教学实践中常见的简化图。教材图中的主要要素有：
- 岩石转化关系
- 转化关系的专业术语
- 转发发生的典型环境图像化信息
这样的方法并不仅限于此类内敛结构化极强的知识，还可以应用到自然地理整体性和人文地理的综合分析，有利于我们编码这些分析性思维框架，从而培养地理专家思维，提高地理问题解决能力[6]。左图指出了高中地理的核心思想，右图给出了专家解决地理诊断问题的认知模型，和模仿使用这种模型所需要必要步骤和程序范式。而高中地理优良思维载体是什么呢？就是识别核心要素与基本原理的交互性地理图像，在知识的组块记忆中就是前文引用的教材示意图，在问题分析中可以使用图像化也可以使用语言分析的方式绘制解题地图。
进一步讨论，优良思维载体和专家思维模式本就是互为因果的促进关系，使用优良思维载体有利于培养专家思维模式，专家思维模式的特点往往由优良思维载体的特性所决定，本质上都是对主体对客观世界的优良认知，达到了较高的认识水平、实现了高效率的认知活动。
3.3优良思维载体更广泛的意义是？
在讲解大气受热过程中，我们常常使用“太阳暖大地、大地暖大气、大气还大地”的口诀辅助记忆这三大过程，我们注意到这是在讲解太阳辐射作用下引起的热量分配过程，体现为具有方向性的长波辐射和短波辐射等。这时我们可以联想到大气环流和洋流的知识了：同样是存在动力学和热力学区别，由热量分配不均引起的重新分配——更本质或者发散一点，这个过程又和化学平衡十分相似，本质上是物理热力学平衡。在此基础上，我们还可以通过类似于思维导图的形式，发散地关联各类知识点。
需要注意的一点原则是，优良思维载体能帮助我们更好地思考，但是这绝对不代表优良思维载体是某种“武林秘籍”，能够走捷径快速提高成绩。现代心理学研究已经证明了，只有投入努力才能有所收获，合意困难和阻力记忆更说明了一分投入一分收获的普遍原理。优良思维载体的优良与否也取决于个人学习者是否有严肃深入地学习，能够认识到自己研究领域的根本原则的使用者才能不断的改进、发掘更适合的优良思维载体，正如铸剑师铸剑，没有人能相信没有经验者能够准备好所需要的所有工具，开发出适合自己的优良思维载体。
4结语
从上文的讨论中，我们可以看出思维载体无论是“是什么”，还是“怎么用”，都会影响使用者的学习成果和效率。通过对优良思维载体开发过程的思考，我们发现这种思维载体往往是思维的副产品。而且开发优良思维载体这种成本较低改变的实践而产生变革性结果——非线性的回报和思维的质变。当今“思维载体”在国内学习、思维研究的相关研究中相对匮乏，介绍这种新兴视角有利于填补相关领域的空白，促进我国公共思维载体产品的开发发展，从而在终身学习的时代提高个体的学习效率，带来跨时代的基础性革命。
[1]刘筱清.基于专家思维的地理问题解决图式及其在高考试题解答中的运用[J].中学地理教学参考,2021,(15):66-70. ↑
朱光潜. 我们对于一棵古松的三种态度[M]. 合肥：安徽教育出版社，1987 ↑
Wilson, M. Six views of embodied cognition.Psychonomic Bulletin & Review 9,625–636 (2002).https://doi.org/10.3758/BF03196322 ↑
[1]赵国庆,杨宣洋,熊雅雯.论思维可视化工具教学应用的原则和着力点[J].电化教育研究,2019,40(09):59-66+82.DOI:10.13811/j.cnki.eer.2019.09.007. ↑
人民教育出版社. 高中地理选择性必修一[M]. 北京：人民教育出版社，2020:18 ↑
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