可視化教學設計方法與應用

[摘 要] 可視化是以一種直觀的、更加容易感知的圖示方式表征信息及其信息加工的過程。任何復雜的思維過程和知識都可以通過圖解的方式將其邏輯關系表示出來。可視化教學設計就是為了簡潔、明了地傳遞信息，也是為了更加深入地加工信息，是對語言、文字等思維活動的解釋說明，適用于目標分析、學習者分析、內容分析及策略選擇與評價分析等。可視化教學設計過程與結果的簡易性、直觀性和深度加工更適合學校教學的特點，是目前應該大力倡導的一種教學設計方法。

[關鍵詞] 可視化； 畫圖； 教學設計； 可視化教學設計

[中圖分類號] G434 [文獻標志碼] A

[作者簡介] 李芒（1961—），男，河北辛集人。教授，博士生導師，主要從事教學行為研究。E-mail：leemang@bnu.edu.cn。

一、問題的提出

圖示是一種非常有效的設計工具。在教學設計的發展過程中，教學設計者最早嘗試運用流程圖將教學設計的復雜過程直觀地呈現出來。盡管這種圖示的方法對教學人員的幫助很大，使他們對教學的程序和步驟有了一個比較清楚的認識，但是這一做法限制了教學人員的設計思路，使他們僅僅局限于固定的設計框架，追求適合于各種情景的“通用”模式，使教學設計過于形式化，缺乏教師教學設計的創意和獨特表現形式，使教學失去了生機和活力。更有甚者，將教學設計人員的設計思維簡單化，希望借助計算機窮盡教師行為的各種可能情況，通過流程圖的簡單線性模式模擬人的復雜思維過程，就好像用動物的行為反射來簡釋人類復雜的學習行為一樣，犯了行為主義心理學的低級錯誤。所以說，畫圖是我們進行教學設計的方法，但我們對畫圖不能囿于成見，僅限于流程圖或程序化圖示模式。畫圖也要從人的思維活動特征出發，而不是從計算機程序設計原理出發。教學設計專家羅蘭德認為，教學設計是一個動態的、非確定性的過程，其本質特點是探索性和創造性，教學設計過程會因對象或內容的不同而變化，不贊成用一般規則和程序禁錮教學設計者的藝術靈感與直覺。教學設計的這一特點決定了目標分析、學習者特征分析、內容分析、策略分析及評價分析的獨特性和發散性思維特征，其分析過程應該是開放的、人性化的，結果形式呈現應該千姿百態、不拘一格。

對一個復雜的教學內容，可以使用圖解的方法描述各個要素的關系。所有的教學設計環節都可以使用圖解的方法進行。通過畫圖、找關系，圖解教學，是符合教學設計過程與結果特點的一種視覺表征方法。與現代文字表述不同的是，圖示（或者圖解）是一種可視化表征的方式。早期的教學設計專家主張對學習內容進行層級分析的方法和圖解分析的方法就是一種教學內容可視化的嘗試，只是對于如何利用可視化的方法進行教學設計，以及這種教學設計方法的可行性與應用效果缺乏專題性研究，沒有系統的理論支持。

隨著信息可視化、知識可視化領域的應用和拓展，教學設計研究也出現了可視化視覺轉向（錢旭鴦，2010），[1]可視化教學設計研究也提上了日程。同時，思維科學技術的發展也證明，可視化教學設計訓練是一項很有意義的工作。

二、從可視化技術到可視化教學設計

盡管“可視化”作為專業術語出現于1987年2月美國國家自然科學基金會召開的一個專題研討會上，[2]但是研究視覺媒體的霍爾蒂曾在1983年在自己撰寫的論文《教學設計與圖示化》（Instructional Design and Visualization）一文中就建議教學設計者應該將自己內部的表征外顯化。[3]可見，可視化概念的出現并沒有一個確定的時間，只是當代文化在轉向一種視覺文化的背景下，加上計算機科學技術在圖形技術方面的突破，人們更加關注“可視化”的實現。正如法國學者魁奈所表述的，“視覺化并不取代話語，而是使其變得更易理解、更敏捷、更有效率”，[4]可視化也是表征事物的一種方式。早在20世紀初期，人們已經將圖表和統計等原始的可視化技術應用于科學數據分析中，更加方便、直觀地表述研究結果。隨著海量信息的出現，人們對可視化技術更加向往，數據可視化、科學計算可視化、信息可視化、知識可視化等都成為一些專門的研究領域。從信息科學的技術視角理解，可視化就是通過計算機軟件的支持，將事物及其發展變化的形式和過程，用仿真化、形象化的方式表現出來，一般而言包括數據、模型和過程等三方面的可視化。對用戶來說，可視化主要就是信息提供的可視化，也就是信息服務界面的可視化。[5]潘云鶴院士給出的科學計算可視化的定義是指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生的大規模數據轉換為圖形、圖像，以直觀的形式表示出來。[6]從計算機可實現的技術緯度理解可視化，我們對可視化概念的理解已經過于狹隘，僅僅指稱的是人與機器之間的一種交互類型，把人與人的交流排除在外，是不可取的。一個具有更普遍意義的可視化定義認為，可視化是一種使復雜信息能夠容易和快速被人理解的手段，是一種聚焦在信息重要特征的信息壓縮語言，是可以放大人類感知的圖形化表示方法。簡單地說，可視化就是把數據、信息和知識轉化為可視的表示形式并獲得對數據更深層次認識的過程。[7]這種轉化任務既可能由人來完成，也可能由計算機工具來實現，這不是可視化最本質的問題。但是，這一定義把可視化看作是手段、語言和方法及其應用，揭示了可視化可實現的目標，已經突破了可視化的技術范疇，是對可視化內涵更加全面的把握。盡管對于可視化概念的理解，不同的學科可以有不同的定義，但可視化的目標卻是非常明確的，即幫助人們增強認知能力、理解事物間的聯系、降低認知難度。[8]因此，將任何抽象的事物、過程變成圖形圖像等圖示方式的表示都可以稱作可視化。[9]簡單地說，可視化就是利用圖示的方法對事物進行視覺加工處理的過程，至于選什么工具，則由完成任務的屬性和將要達到的目的來確定。美國著名思想家貝爾宣稱“當代文化正在變成一種視覺文化，而不是一種印刷文化”。圖形在人們的日常生活和學習之中占據越來越重要的位置，顯示出其不可替代的作用。有關可視化教學內容設計研究（張維忠，2010）、[10]可視化教學過程設計研究（曹曉明，2009）、[11]教學決策可視化研究（葉妙玲，2009）[12]推動了教學設計可視化研究的進程，積累了豐富的研究資料，但這些可視化教學設計的實現都是借助計算機圖形技術或程序軟件來完成的，其圖形結果是可以學習借鑒的，但這種實現過程的技術工具的復雜性反而會影響人們對可視化效果的追求，甚至對可視化望而卻步。正像有人所說的，“隨著技術的進一步突破和相關研究逐漸獲得廣泛的認同，包括教學目標分析、學習者特征分析、學習環境分析、教學媒體和資源設計等在內的完整環節的設計過程的可視化也將成為可能”。[13]教學設計的命運就注定一定要和計算機聯系起來嗎？沒有計算機技術的發展，就沒有可視化教學設計了嗎？

在計算機科學技術非常發達的今天，我們都比較迷戀這種技術，甚至到了一種迷信的地步，在任何工作或者完成任務的過程都希望借助于計算機工具，似乎只有這樣，才足以顯示該項工作的技術含量和個人的能力水平。其實不然，越是簡單，越顯示了不可動搖的威力，這個定理是公理性的。奧卡姆的剃刀（原則）告訴我們，如果有兩種對立理論可以同時解釋某一已知現象，較簡單的那個會略勝一籌。如果說在教師進行教學設計時，通過手工畫圖就能實現教學設計的話，就有理由不再用更復雜的計算機流程圖去設計，除非計算機流程圖比人工繪圖更簡便易行。我們相信人類對于“必然”的信念根本不是推論，而只是一種不斷觀察后的習慣。教學設計者習慣于把任何事情都和計算機聯系起來，這也無可厚非，但自動化的設計或把人的教學設計的思維加工過程通過計算機的運算過程完全復演出來的做法并不可取，最后的結果就是讓原本充滿創造性的教師活動完全變得僵化，使活生生的教學事件變成一個個刻板的、沒有靈性的、教條的指令和程序。一個人與人之間的交往活動變成人與機器的交流，其教學交往的效果就會大打折扣。

教學設計者并不關心計算機是如何實現圖形轉換的，計算機軟件可以幫助教學設計者將設計的過程和結果以圖形方式記錄下來，也可以是人以手工畫圖的方式記錄下來，這兩者之間沒有多大區別。計算機軟件制作的圖形看起來是比較精致美觀，但這并不代表圖形的組合或層級關系是自然形成的，不需要人的思維加工。相反，實驗證明，利用計算機軟件繪制設計圖形的過程可能會影響到人的思維的流暢性或連貫性、敏捷性。美國明尼蘇達大學的霍坎森教授就倡導以手繪形式實現可視化教學設計。在他看來，“設計”一詞本身就是從拉丁文“做標記”或畫畫發展而來的。由此，霍坎森認為即使在這個電子時代，使用紙筆的視覺著述相比于其他媒體而言也有諸多好處，如更便捷、快速、直接，設計者的思想也不那么容易被打斷或被其他事物干擾。[14]因此，我們相信，最清晰、最簡單和最能反映個人真實想法的圖形是可以直接通過設計者之手繪制于紙上的。正像有人所說的，無論是以繪畫、速寫或畫思維圖的形式，或者是采用基于技術的繪畫手段還是紙筆手繪的形式實現可視化，都只是一種選擇，而沒有強行要求成為“必然”，因為可視化教學設計的根本意義還是為了幫助教學設計者獲得更強的表達、創造、溝通和分享的力量，畫家的“空間聚斂”力量也是為了更好地表達“感覺”、“力”、“事實”和“事件”，這與實現目的的工具無關。[15]

從可視化技術到可視化教學設計，并不是一種技術的應用和可視化研究領域的簡單拓展，更重要的是一種教學設計思維范式的轉變，是換一種解決問題的方式。下面這樣一個例子，對于利用圖形解決問題很有啟發，可以發現選擇解決問題的方法的重要性。

上周某一天，斯特朗先生所教的幾何學課程中的一位得意門生胡安，帶著一個自己無法解決的問題來找他，斯特朗先生問胡安先前如何處理這個問題。胡安回答說，自己首先試著回想一些與此問題有關的公理、假設以及定理，然后將它們一一寫下來，嘗試著將它們拼湊成直覺上似乎可行的證明形式。他將筆記一頁一頁地翻給斯特朗先生看，筆記上寫著不同的嘗試，但沒有一個能解決這個奇怪的問題，胡安認為自己已經試過所有的可能了。斯特朗先生建議：“為什么不試試另一種方法呢？”“你試過利用視覺圖形來尋找可能的解答嗎？”斯特朗先生問。胡安沒試過，不過他很快使用這種方法開始嘗試。斯特朗先生要胡安在黑板上解題，同時提出一些輔助問題。很快胡安找到了問題的答案，并且學會了一種新方法來解決幾何問題。[16]

在陳述事實時，相對那些普通文本來說，視覺化信息將它們的觀點更加緊密地進行壓縮，其邏輯關系表現得比文字更直觀、生動、快捷、便于交流，這可以說是“可視化”最大的優勢。通過下面這個例子，我們將會對這一點確信無疑。

確定開會時間：

A說不能參加今天下午3點的會議；

B說明天開也可以，但明天10點以前不行；

C說明天晚上才能回來，秘書說，明天的會議室已經有人預定，但后天還沒有預定。

決定會議安排在后天上午11∶00比較合適。

圖1是對文字信息加工，以確定開會時間的思維過程，比文字信息更清晰、更有邏輯；而圖2更加直觀地顯示了確定開會的時間和依據，凝練了信息，突出了重點。

總之，可視化教學設計就是依據人的大腦思維模式，通過對復雜的教學設計要素進行邏輯分析，并將其過程與結果以直觀的視覺形式表示出來。這一分析過程遵循了圖示的原則、簡化的原則和再加工的原則，實現了文字內容或人的復雜思維過程的直觀、簡潔、序列和類別化處理。簡單地說，可視化教學設計就是運用一切可能的圖示方法對教學設計的所有環節進行分析處理，形成教學的實施方案。

從上述定義可以看出，可視化教學設計有以下三個主要特征：其一，可視化教學設計就是通過畫圖找邏輯關系，更多地體現了直覺分析的方法；其二，可視化教學設計可以簡化設計結果表述的方式；其三，可視化教學設計是一種深層次加工處理教學信息的過程，是對簡單文字描述的提煉和概括，更有利于指導教學方案的執行。

三、可視化教學設計的理論和方法基礎

1. 思維科學和邏輯學原理

語言是思維的工具。語言不只包含口頭語言和書面語言、姿勢、圖畫、古跡、視覺現象、手指運動等，這一切有意地和人為地用來作為符號的東西，從邏輯上講都是語言。思維又是大腦的機能，思維科學就是教會人類養成自覺動腦的習慣并培養人類形成科學的思維方式。思維科學的研究表明，人的思維水平通過訓練可以提高，其中畫圖是一種很好的思維訓練工具。分類（分組）、概括（歸納）、演繹、順序（時間、結構、程度）是思維科學強調的重要能力。在各類思維訓練的著作中都強調運用圖形來發展人的這些基本能力。就拿學習結構圖來說，學生對結構圖的梳理本身就是對內在圖式修正、調整與重建的過程。同時，在解決問題時，建議運用畫圖來幫助解決問題。因為在畫圖的過程中，思維中的三對矛盾，即抽象和想象、概括和具體、分析和綜合才能很好地結合起來，幫助人們從多角度、多方位全面地思考問題，尋求解決問題的途徑。

在遇到一個復雜、困難的問題時，邏輯學要求我們首先精確地確定問題之所在，把該復雜問題分解為多個相對簡單的問題，然后逐個找出解決這些簡單問題的可以操作的程序、模式、方法和準則，再給出這些問題的解決方法，進一步檢驗它們的真假對錯等，這就是一個邏輯推理的過程。在這期間要遵循邏輯學的基本規律，即同一律、矛盾律、排中律等，這樣才能確保推理的過程具有確定性、一致性、明確性。教學設計就是一個問題解決的過程，不像人們通常在“食譜”或使用手冊中發現的教學程序那樣，教學設計反對死板、容易復制的結論。從本質上講，每一個教學設計項目都會有新的創造，使用者不能每一次都遵照相同的方式進行教學，但所遵循的邏輯原理是不變的，即各種思想之間可以只用非常少的幾種邏輯關系表示出來，這種簡單性使我們有可能找到這些邏輯關系的通用規則，如向上、向下和并向的關系。

2. 腦科學和學習心理學

生物生理學和神經生理學的研究發現，在每個人的大腦中約含有上萬億個腦細胞，其中約有千億個是活躍的神經細胞，它們每一個可與其他細胞構成多至兩萬個連接，這個結構反映了構成大腦物理結構的神經元網絡系統。人的大腦思維也因此被看作是在一個龐大、錯綜復雜的網絡結構下所進行的并行的、放射性的信息傳遞和加工過程。現代腦科學進一步發現，人的大腦是由大約140億個神經元組成，每個神經元都與其他的神經元形成功能網絡。人類對大腦的認識已經發展到泛腦網絡階段，泛腦網絡學說認為，人的大腦可從宏觀到微觀分為回路、神經元群、神經元及分子序列等四級層次的網絡。[17]人的學習、記憶和思維正是通過這樣一個網絡系統來進行的。實驗表明，人的大腦在進行學習思維時是以并行方式進行工作的。[18]人們習慣的文本學習材料，由于是線性結構，在學習時往往要沿著由始至終的順序路線進行，缺乏并行性。這種線性而非并行的學習材料和學習方式，不利于復習鞏固和有效記憶，也不利于得出內容之間的有機聯系和產生聯想，也就妨礙了進一步的分析研究和創新理解。[19]知識存儲的網狀模式證明人的思維完全可以突破時間和邏輯的線性軌跡，使人的各種想法自由翱翔于思維的廣闊天地，進行任意的跳躍和生發，也可以任意調換先后次序，進行自由組合。

3. 腦圖和概念圖

東尼·博贊發明的腦圖是一種很有效的圖示方法，表現形式上是樹狀結構。它把注意的焦點清晰地集中在中央圖形上，主題的主干作為分支從中央向四周放射，分支由一個關鍵的圖形或者寫在產生聯想的線條上面的關鍵詞構成，比較不重要的話題也以分支的形式表現出來，附在較高層次的分支上，各分支形成一個連接的節點結構。腦圖以其放射狀的形態，不僅提高了學習者的發散思維能力，而且使其學習內容之間緊密相聯，便于記憶內容的喚醒，同時也將整個思維過程直觀地呈現出來，有利于對其學習過程作出評價，是一種有效的教學設計圖解的方法。概念圖是用來組織和表征知識的工具。它通常將某一主題的有關概念置于圓圈或方框之中，然后用連線將相關的概念和命題連接，連線上標明兩個概念之間的意義關系。腦圖和概念圖都是已有的可以利用的可視化教學設計工具，概念圖強調知識的組織化，而思維導圖強調思維的過程性，但二者殊途同歸，最終都以圖形方式表示了一種關系狀態。研究表明，用結構圖的方式呈現內容，比語言的描述讓學生更能明白事物之間、概念之間、知識之間、問題之間、行動之間的相互關系和邏輯順序。[20]

四、可視化教學設計的意義

1. 圖解知識有利于教師學習共同體開展集體備課

為了提高教學質量，建立教師學習共同體，鼓勵教師集體備課，畫圖是一種很好的交流工具。圖示的結果不但可以幫助上課教師闡明、解釋自己的想法，而且有助于其他教師了解上課教師的基本思路。羅伯特·霍恩（Robert Horn）在其著作《可視化語言》（Visual Language）中指出，盡管人們日常的工作場所大多是語言性或非圖視化的（口語、文字和數字等），但事實上人腦的80%功能都用于處理視覺信息。因此，羅伯特·霍恩將在展示觀點時整合視覺語言的各種優點作出簡要概括，即視覺語言可以幫助決策、提升印象、縮短交談、促進共識和利于說服。[21]

2. 圖形內容就是學科的基本結構，有利于學習者學習

學科有其邏輯性，倘若學習者理解了學科，就會發現學科有一些關鍵特征，這些特征將有助于學習者熟練地掌握該學科。圖形內容就是學科的基本結構，有利于學習者學習。因為學科知識結構之間存在著某種基本邏輯，學生在理解該邏輯之后再學習細節部分就相對比較容易，有助于學習者熟練地掌握該學科。杜威曾在一篇論文中將學生的學科學習與普通人的探險旅游進行比較。他認為，在游歷某個新的地方之后，旅游者會制作一幅地圖。該地圖并非是為了表現他在旅游中獲得的興奮和快樂，而是為了向其他人展現他們將遇到的主要景點及景點之間的路徑關系。對于學習者而言，當其進入某學科學習之初就能看到這張地圖，這將幫助他建立起一個關于該學科學習的初步概念，使他們能夠為即將面臨的問題和困難作好準備。另一方面，對于制圖者（教學設計者）而言，這份地圖不是只對學科學習過程的片斷式的回憶，而是對整個學科概念系統的梳理。[22]

3. 畫圖可以簡化教師的備課形式，引導教師關注學生和學生的學習過程

教學設計是一個問題解決的過程，而畫圖是一種很有效的思維工具，它可以幫助設計者進行創造性思維。通過畫圖，設計者能夠分清主次，更快更清楚地看出一些主要思想如何彼此關聯，形成組織思想并加以深化提煉的能力。圖形給了學校教師一個非常有用的中間平臺，使他們在思維過程與教學決策之間平穩過渡，而不再重復耗時費力的起草、再起草過程。憑借教師的教學經驗，他們發現利用思維導圖可以快速、高效地準備講課教案，除節省時間外，教師在講課之前迅速瀏覽一下思維導圖教案，便可以輕松把握全盤內容，精確分配講課時間，傳授的知識量也迅速增加。[23]備課形式簡化了，教師才會有更多的時間關注學生本身。可視化教學設計的價值真正在于每一位教師都成為設計者，賦予圖形以創造性知識，并充分展示課堂教學的生命活力。

4. 問題解決需要手腦并用，畫圖是個體全身心參與的實踐過程

人類的思考、學習、問題解決不僅僅內在于人類的頭腦中，而且需要借助于模型、圖形、人與人的交流等。在杜威看來，思考或知識的獲得，遠不是一種坐在扶手椅上就能進行的活動。原因在于，它不完全在腦皮質之中進行，也不會僅僅借助大腦皮質和發聲器官一起就能持續進行——手和腳，各種各樣的儀器和用具，如同大腦中的變化一樣，也是思考的組成部分。[24]可視化教學設計實現了手腦并用，實現了圖形的空間組合，使教師全身心參與到積極的實踐中，更有利于教學問題的解決。

5. 圖表使結果表述更加形象直觀，易于理解，從而加深學習印象

思維導圖、概念圖和思維地圖等畫圖工具，它們有一個共同的特點就是將文本形象化、時空層次化、信息秩序化，通過對圖像、文字、符號、色彩等視覺元素的綜合運用來處理一些單靠文本或數據很難解釋的信息間的相對關系，并試圖通過視覺語言提高信息傳達的感染力、豐富性及交流的效率。“信息圖表”就是一個信息傳播領域“可視化”運用的例證。并不限于常用的數據圖表，“信息圖表”將視覺審美藝術同量化、準確的數字文本信息結合在一起，用適當的視覺語言將數字與數字間的關系有效地組織和歸納，形成既易于理解又具有戲劇化色彩的圖形格式，使人們以最少的時間消耗和最大的趣味性去理解文本、數據所傳達的趨勢、差別、變化等，幫助讀者理解過于乏味的描述性文字。教學內容設計也可以借鑒“信息圖表”的設計方法，形成多樣化的視覺表達，幫助學習者理解學習內容，提升學習效果。

五、可視化教學設計的應用實例

其實，教學設計研究伊始，就有可視化的嘗試和不同程度的發展，只是沒有系統性地開展可視化教學設計應用研究。例如，教學內容的層級分析、教學過程的程序流程圖、教學決策的頭腦風暴過程等都是可視化的嘗試，像這樣的圖形有許許多多。可視化教學設計研究不是窮盡這些圖形，而是找出一些畫圖的基本規律，而可視化教學設計應用，則在于用這些規律去指導實際的教學設計分析。圖形是一個工具，在目標分析、內容分析、學習者分析、策略分析、評價分析的畫圖方法應該是不一樣的，在這方面有必要形成一些基本“規則”，這也是可視化教學設計研究工作的任務。

1. 應用于教學決策

畫圖的過程，就好像組合型的問題一樣，正確答案不是唯一的，或者說，正確答案是自己創造出來的。畫圖也是決策的一部分，通過教學決策流程圖可以使教學決策者明白分析的任務和具體操作步驟。下面可以看到一個具體運用可視化促進頭腦風暴會議的實例，基本思路如圖3所示。

在可視化設計過程的指導下，一位教學設計者決定利用一次頭腦風暴會議來幫助團隊突破原來的想法。她給每個參加者分發了幾張有粘性的便條，要求他們在2～3分鐘之內寫出能夠想到的當前面臨的問題——每個便條上寫一個問題。在沒有揭示出書寫者姓名的情況下，她大聲讀出每個紙條上的內容，并把紙條貼在大活頁紙上。在所有的紙條被貼上以后，她詢問團隊成員是否覺察到了集中的題目。當他們說出總結題目的單詞或短語時，她就在大紙的上端寫出短語，隊員們一起將紙條進行分類，把每個紙條放在合適的標題下面。接下來通過組織與縮減分類項，進一步優化問題。最后以相似的技巧集中于每個問題的解決上，一次處理一個問題——首先在粘紙條上寫下他們的觀點，然后把紙條上交，并大聲讀出內容，大家進行表決。[25]

2. 應用于教學內容分析

教學內容如果是經過整理的，可以直接拿來畫圖；但如果內容還沒經過整理，也沒關系，只要一邊畫圖一邊嘗試錯誤，從中整理出有價值的信息就可以了。一般在教學內容分析時，畫圖要注意以下幾個基本環節：熟讀材料，抓住核心，明白教什么；內容分類，結構化，制作關系圖；確定教學重難點，進行價值判斷；教學內容編排，掌握順序。同時，進行圖解是一個深度加工的過程，所以用輕松的氣氛開始投入，相當重要。圖4和圖5是兩位教師對小學四年級語文課本中《太陽》這一課文進行的內容分析圖，形式上差異很大，這完全符合教師進行教學設計的真實情況。

加拿大學者范梅南認為教學就是“即席創作”，[26]教學不僅需要技術和技能，而且需要藝術素養和審美情趣。目前教育研究界提供的教育教學指導過于單一、機械，忽略了教師工作的復雜性、動態性和審美功能。如果教師實踐教學中的知識歸納、分類與圖解能力得到重視和開發，將能更好地發揮教師的個性特點，擴大教師的創造空間，放飛教師的思維。

3. 應用于學習評價分析

畫圖適用于教師教的過程，也適合于評價教學的結果。通過學習，學生在思想和行為上應該出現什么變化？教師怎樣知道這些變化已經發生了？圖形反映出什么不同，怎么不一樣？差異感在哪里？對于以上問題，通過圖形分析都可以直接或間接得出結論。

首先，現場通過學生畫知識圖，依據序號的排列評定學生對知識點的熟悉程度與思維方式。教師強調學生在畫概念的同時寫下序號，編號靠前是學生獲得的新知識框架中最穩固、印象最深刻的概念。構成關系圖后，沿著數字遞增的順序，知識點呈現的邏輯狀態反映了學生的基本思維方式。

其次，從知識表示的能力看，概念圖能夠構造一個清晰的知識網絡，便于學習者對整個知識架構的掌握，有利于直覺思維的形成，促進知識遷移。通過畫概念圖可以直觀快速地檢測到學習者是否把握了一個概念體系。旺得瑟認為，[27]概念圖創作連接著學習者的理解、解釋、認知轉換以及創造力。通過層級分析，也可以了解學生對知識邏輯把握的深度和廣度。

最后，思維導圖呈現的是一個思維過程，學習者能夠借助思維導圖鍛煉發散性思維能力。同樣可以通過畫思維導圖讓學習者回顧整個的思維過程，看清學生思維的脈絡。羅賓遜認為，[28]一張思維地圖就像教室的一面鏡子，反映了學習者思維的流暢性、靈活性和獨創性。通過思維導圖，不僅可以注意到學生的模仿能力，還能注意到有沒有擴展，思維過程是否靈活、概括遷移能力的強弱、是否善于組合分析、伸縮性大小及思維的結果等。

人類的經驗證明，不太成功的問題解決者似乎會花更多時間固守著無效的策略或方案，而不會尋找最佳的策略與方案。而成功的問題解決者則很快就會發現他們最先發現的方法是否有效，假如不適宜，他們就會改變策略。經典的教學設計模式將教學設計過程還原為分析、設計、開發、實施和評價等五個階段，每一個階段又有具體的任務，但在實踐中卻很少有人以這樣的方式來進行教學設計，這已成為困擾教學設計發展的瓶頸問題。假如從可視化著手，在教學設計的每一個階段都嘗試通過圖示的方法進行，傳統的教學設計不僅會變得簡單易操作，而且因給予了教師創造的空間，也會進一步促進教學設計理論對教學實踐的指導。