數據可視化課程中激發學生想象力之研究

王銘軍

摘要：數字媒體技術系的學生在基礎和實踐課程方面表現較好，但是他們的思維和想象力沒有充分地發揮出來。本文試圖探索如何將能夠激發想象力的創新理論和方法納入數據可視化課程中，甚至擴展到其他課程之中，從而提升對想象力的培養，可為數據可視化教育的研究和實施提供參考，以激發大學生從事實踐工作的想象力，可以增強他們的軟實力。通過在數據可視化課程中納入各種創新的理論和方法，尤其是在早期思想萌芽階段，可以提高學生在不同階段的想象力，從而培養學生的創新能力。

關鍵詞：數據可視化;想象力;創意方法;課程設計

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）35-0149-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 概述

由于數據可視化越來越受到重視，并且隨著大數據處理的日益迫切，可視化的重點不再僅僅放在功能和外觀上。可視化的獨創性，用戶體驗，甚至精神內涵現在都得到高度重視。由于這種變化，可視化的想象力已成為數據可視的重要源泉。許多領域的創新和突破都需要想象力，以創造出具有新內容并能夠提供新體驗的創意產品。在需要高水平創意和創新的數據可視化研究中尤其如此。此外，在工業4.0的總趨勢下，各行各業的生產過程和產品生命周期不斷地縮短，可視化設計人員將不得不運用他們的想象力來改善數據產品或服務背后的文化和故事，并為用戶提供新的體驗。正如，由便攜式音樂播放器，經蘋果公司創意產生了iPod，然后，推出了iPhone，這些超出了人們對便攜式電話的想象。

數據可視化其實是一個創造性解決問題的過程。可視化設計人員需要擁有豐富的想象力才能完成。因此，培養數據可視化技術課程的學生如何系統地運用他們想象力已成為課堂和實踐教學中的重要問題之一。當前，數字媒體專業更多地側重于基礎知識能力培訓和實踐課程，但缺乏能激發想象力和創新性的課程。最終導致忽略了這樣一個事實，即想象力的培養是創造力的來源[1]。也就是說，目前的課程設計與安排對培養學生的想象力沒有益處，這是迫切需要研究和改進的問題。

2 提升想象力方法

2.1 思維圖方法

英國心理學家托尼·布贊發明了一種思維圖，這是一種釋放大腦思維力的方法，并在他的《如何使用大腦》一書中描述了運用關鍵詞插圖來概念化思維的技術[2]。思維導圖就像繪制某城市地圖一樣，主題中心詞代表著一個主要思想，就像市中心一樣，代表著主要思想的主干道從市中心向外延伸，而與主干道相連的次要街道則是次要思想。當所有想法交織在一起并形成思維網絡圖時，就創建了一個完整的思維導圖。當大腦的思維模式與概念在大腦中的可視化相融合時，人類就能有效地利用大腦兩側的功能和潛力。許多的新想法由此而產生，從而將這些新的想法應用于問題的解決之中，以取得意想不到的解決方案[3]。

運用思維導圖有如下優勢：（1）使學習者對學習內容有一個大致的了解，并理解該內容打算呈現的大致方向;（2）指導學習者找到解決問題的方向，以及將要采取的步驟;（3）幫助學習者收集大量信息;（4）使學習者更有效地工作或學習;（5）使學習者能夠更好地閱讀和記憶;（6）提升學習者的興趣和注意力以及對學習內容的全面理解。更有一些學者還認為，將思維導圖用于對問題思維的啟動，比如將思維導圖應用于對某個概念的理解，具有以下優點：（1）可視化概念可以使學習者建立更多的關聯;（2）可以激發新概念的提出; （3）言語和身體動作可以同步進行;（4）使學習者產生解決問題的構思靈感。因此，使用思維導圖來提出想法可以幫助激發學生的想象力，從而產生出優秀的數據可視化設計。

2.2 情景方法

傳統的可視化設計模式主要是根據數據集之間以及數據集中數據之間的關系，并從可視化設計者的角度出發，以實現對數據可視化展示的目標。然而，在這種數據可視化設計思維之中，可視化設計師和讀者群體之間在數據認知上的差異通常被忽略了。這樣的常規設計方法會阻礙學生想象力和創造力的發展。而只有了解讀者群體的知識結構和需求并對未來進行切實的推斷和預測，才能正確描述數據所表達的趨勢，才能根據數據可視化做出可行性的決策，同時，可視化設計人員才能提出有見地的數據可視化產品。因此，必須創新數據可視化設計方法。將數據可視化置于某種應用場景之中，可視化設計人員運用具有想象力的故事來描述數據本身、不同數據之間，以及與讀者和應用場景之間的相互關系，甚至模擬未來的場景與數據之間的關系。然后，基于這些場景再模擬和分析數據與讀者之間的交互性。

也就是說，將數據可視化基于某種使用場景之中，可以引導不同領域、不同角色的人員參與可視化設計活動;通過具有不同實際經驗的人員，從不同角度來考查可視化設計，可以提出更多更好的可視化創意，同時還能評估這些創意是否符合可視化設計主題，并考察數據可視化的交互性，提出建議來進一步幫助設計人員進行改進?；谀撤N情景方法的可視化設計過程大致包括四個主要步驟，即觀察、角色建立、情景和發掘。

3 教學實踐

本文研究應用了上述啟發想象力的方法，來組織想象力課程的設計。本研究與數字媒體專業的大三學生進行合作來開展研究。通過數據可視化課程來訓練學生的可視化設計的想象力，主要包括三個學習階段：觀察學生在課堂上的想象力運用過程，記錄運用想象力的效果并分析所建立的統計數據。

3.1 想象力的激發

本文根據課程制定計劃，納入激發想象力的創新理論和方法，利用思維導圖來進行創新趨勢的探索和想象力概念的啟發，并擴展數據可視化解決方案的數量和質量;利用情景方法來設計解決方案用于描述和想象可視化作品讀者的需求。時間為一個學期共16周的課程設計。該課程框架以現有的數據可視化設計實踐課程為基礎，包括：數據預處理，視覺隱喻選取，可視化初稿，可視化細化，交互設計以及程序設計和可視化互動展示等七個階段。然后，組織本領域老師討論，參考數據可視化設計領域的實際需求和經驗，將上述創新理論和方法納入課程中，來激發學生的想象力。

本實驗有44名學生參與，他們分為兩組，每組22人。實驗小組選擇旨在激發想象力的課程，對照組則選擇原始課程。使用5點李克特量表，在該量表中，對于想象力指數要求每周記錄。結果表明，使用創意方法的團隊在不同的可視化設計階段具有更好的想象力。

3.2 記錄學生想象力的運用

這44名數字媒體專業的學生，每周三節課，時長為兩個半小時左右，分為實驗組和對照組。實驗組利用上述方法來進行激發想象力的教學設計，對照組保留傳統教學設計。在此階段，通過視頻記錄，課上課下分析相結合，觀察并記錄一個學期的二十個數據可視化小項目的設計，其中包括對課程設計的講解，以及期中考試和期末考試的時間。全過程中，老師只講解各個項目的有關數據的一些背景和可視化的要求，對于實驗組還增加了關于如何運用上述方法的講解，然后，再統一講解每個項目的一種可視化方案，余下的時間均由學生進行創意想象活動，其間不與學生交談或互動，以確保教學的完整性并減少外部干擾。最終，學生提交他們的數據可視化作品，教師評價其可視化作品的想象力和創新性的運用。

本文利用文獻[4]提出的想象力指標，這個指標包括起始性、流利性、靈活性和獨創性，并采用李克特五點量表來評估想象力，對學生運用想象力的結果進行評分和記錄。對每周建立的評級進行平均，并在接下來的研究階段記錄所有數據以進行統計分析。在這一階段，對16周內的統計數據進行量化和分析，對比實驗組和對照組學生的想象力分析結果，主要假設是：該課程旨在激發學生的想象力，對學生的想象力使用沒有重大影響。

3.3 學生想象力的評價

想象力評估量表記錄了目標班級中44名學生的可視化設計活動，建立的量化數據涵蓋了學生在八節課中的想象力使用情況。根據想象力評估實驗的統計數據，本文對評估項目進行了可靠性分析。實驗組和對照組的各項數據具有較高的可靠性。統計數據表明，實驗組的學生在可視化設計工作的每個階段都具有更好的想象力，其影響力達到了顯著水平。

通過在數據可視化設計課程中引入激發想象力的方法，對學生的創新性能產生影響，但影響的強度在不同階段有所不同。在數據可視化課程的七個階段中，視覺隱喻選取，可視化初稿到可視化細化，想象力指標給出的評分平均值較高，而其他階段評分較低。通過分析，可以解釋這種現象為激發想象力的設計課程內容確實可以在數據可視化設計實踐課程中，特別是在設計概念發起的早期階段，能極大地激發學生的想象力。然而，是否能通過優化課程設計和改進方法來刺激想象力的更多地產生將是進一步要研究的潛在目標。

4 結論

隨著社會對創新的需求不斷增長，想象力已受到越來越多的重視，想象力的培養和訓練曾經被忽視。如何在各類課程中融入能夠激發想象力的理論和方法，以提高對想象力的培養，已經成為教育中的一個重要課題。創新力與想象力是緊密相關的兩個方面，創新力被認為是未來各行各業競爭力的重要標志，因此，想象力必然是提升競爭力的重要指標。然而，想象力的訓練和培養一直以來不受到重視;本文希望想象力的培養應該成為教育教學的基本能力培養。本文通過研究認為，通過在數據可視化課程中納入一些提升想象力的理論和方法，尤其是在可視化初稿設計階段，可以提高學生在不同可視化階段的想象力。這意味著通過這樣的想象力培養課程，可以幫助新生以及高年級數媒及相關專業的學生，提升想象空間和提出創新的設計思想有很大的益處。他們能從這些課程當中快速學習、鍛煉和掌握有關想象力的技術和方法。

本文通過在數據可視化課程當中融入一些方法，這些方法包含在課程設計之中，來激發和引導學生提升想象力。由于一些原因，沒有引入更多的理論和方法，來研究想象力的提升與數據可視化課程的關系，那么，在以后的研究之中，我們將進一步引入新的理論和方法來研究學生在數據可視化課程中想象力的提升，甚至進一步研究將這些提升想象力的理論和方法應用于其他相關課堂當中的情況。本文希望這些研究可以幫助學生培養和改善想象力，激發學生從事實踐工作的想象力，使這些未來的行業精英，可以增強他們的軟實力。

參考文獻：

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【通聯編輯：王力】