青少年科普信息可视化的视觉表征符号研究

朱红宇 崔华春

摘要：为推动青少年科学知识内容的升级，实现科普信息的高效传递。探讨影响青少年科普认知的客观因素，结合青少年科普可视化案例分析比较，归纳可视化中视觉表征符号的分类及其特征，从隐喻认同、信息对称、感知同步方面加强符号与信息的适配程度。得到青少年科普信息可视化视觉表征符号的设计策略。为探索青少年科普信息可视化的高效传达提供设计参考。

关键词：青少年 科普信息 信息可视化 视觉表征符号 信息传播

中图分类号：G202 文献标识码：A文章编号：1003-0069（2022）11-0138-04

Abstract：In order to promote the upgrade of teenagers scientific knowledge and to realize the efficient transmission of popular science information. Discussion on objective factors affecting science cognition of teenagers. Combined with adolescent science visualization case analysis，the classification and characteristics of visual representation symbols were summarized. From metaphorical identity，information symmetry，sensing synchronization，strengthen symbols and information unity.Get the design strategy of visual representation symbols for teenagers science information visualization.It provides a reference for exploring the efficient communication of teenagers science information visualization.

Keywords：Teenager Popular science information Information visualization Visual representation Information dissemination

引言

近年来，人们对青少年科普教育事业愈发重视。受互联网的影响，以纸媒为主的传统科普形式渐渐淡出大众视野，依靠新兴技术实现的科普可视化成为信息传播的新趋势。青少年科普信息可视化是对深奥的科学信息进行收集、整理、转化的设计过程。如何帮助青少年快速理解、掌握这些繁杂的科普知识，并确保科学信息的准确性、易读性、易懂性，是可视化设计的重点和难点。本文聚焦青少年的科普教育，对科普可视化的关键构成要素——视觉表征符号，进行深入研究，围绕青少年用户的认知特点展开对视觉表征符号类型、特征以及设计策略的讨论，旨在为青少年科普信息可视化设计提供创作新思路。

一、影响青少年科普认知的因素

美国社会学家弗洛姆曾说过，“人们生而平等，但又生来个性各有千秋”，这句话表明了人们既相同又不同，放置于人类认知中去理解，则意味着每个人在思想上都是平等的，但个体会由于不同因素的影响导致彼此之间产生参差不齐的认知差异。人们在观看科普信息时，个体的差异性会产生大相径庭的认知结果，所以在向大众进行科普宣传时，要打破固定单一的科普形式，依照目标受众的具体情况开展针对性的科普教育，避免科普信息的有效性大打折扣。青少年科普信息可视化是将复杂科学知识转化为简易视觉语言的设计手段，设计者在付诸行动前，需建构出青少年群体特定的认知模型，探析影响青少年认知特点的客观因素，以更好地实现或增强视觉表征符号这一构成因素在科普信息可视化中的作用。

（一）年龄对青少年科普认知的影响

世界卫生组织按照年龄分段将青少年定义为10-19岁的人群，这一时期的人群受生物激素影响身体发育迅速，生理机能日趋成熟，个体心理成长受多方面因素限制，呈现出身心发展不平衡，激进且缺乏秩序感的特点。按照皮亚杰认知发展理论，青少年目前正处于形式运算阶段，思维发展到可以进行抽象逻辑推理的水平。此阶段中，青少年认知有两个最为显著的特点，其一是思维活跃，好奇心强，敢于摆脱传统规则的束缚，有着惊人的创造想象力；其二是人生经验、阅历都在不断丰富，逻辑推演能力明显提高，能通过事物表象推理、探索事物本质。

因此，用游戏化思维去感知身边世界是低龄青少年群体惯用的认知方式，他们采用游戏方式提前进行社会活动，为将来的社会人际交往和劳动生产活动打下基础[1]。青少年在探索世界的过程中，知识量与日俱增，眼界也愈发开阔，每当解开一个未解之谜，他们便会获得相应的满足感和成就感，这种自我认同感促使着他们更积极地去了解未知世界。正因如此，青少年对待新事物始终抱有强烈的求知欲望，对自然新知、科学探索也有着丰厚兴趣。与此同时，青少年群体的思维模式和行为习惯尚未固化，有着丰富的想象力和创造力，容易被稀奇新颖的科普形式所吸引。

（二）成长环境对青少年科普认知的影响

青少年的认知与其自身的成长环境也有着密不可分的联系，家庭、学校、社会均会对他们青春期的认知起到潜移默化的影响，一代人有一代人的际遇，不同时代的青少年也有着不同的认知特点。托马斯·科洛波洛斯在《圈层效应》一书中提到“人类永远是环境的产物，塑造Z世代的正是他们成长的环境”，伴随互联网产业的蓬勃发展，信息传播变得更加迅速便捷，但信息数据也随之急速扩增，海量信息充斥着人们的日常生活，导致人们阅读信息的方式相较以往发生了巨大改变。新媒体成为信息传播的主流渠道，网络化、碎片化、浅阅读化成为当下最受欢迎的信息浏览形式。互联网时代下的青少年群体是网络数字原住民，他们一出生就与网络信息时代无缝衔接，受互联网、智能手机、电脑等电子产品的影响较大。新时代青少年群体的认知模式与80、90年代的青少年相比更具有个性认知，喜欢追求新生事物，有强烈的个体自我意识，但思维活絡跳跃，注意力容易受到外界因素干扰，因此，在面对复杂的科普信息时，多数青少年缺乏阅读耐力且难以进行深度思考。

（三）性别差异对青少年科普认知的影响

有许多国内外学者对青少年群体认知进行性别差异研究，台湾学者黄绵质编织了《青少年积极认知问卷》并对台湾地区的青少年进行调查，结果显示，青少年在整体积极认知上不存在明显差异，但胡韬、刘敏两位学者利用《组合图形测验》对重庆市中小学生进行测试研究，结果显示青少年在认知风格上存在一定的性别差异，男女学生在文理倾向、知觉方式、思维模式等方面都表现出一些差别。由于青春期男女生生理和心理上的差别，导致两者的实际需求、思维方式、接受能力和社会经历在一定程度上存在不同。在情感認知中，男生相较于女生更为理性，而女生在感性上比男生更具优势。这一差异启示人们在科普教育过程中，应注意青少年男女认知风格上的差异，做到因材施教，因性而教。

二、青少年科普信息可视化视觉表征符号的类型及特征

青少年科普信息可视化设计中的视觉表征符号既是主观概念外化呈现的客观载体，也是能被青少年用户所感知的外在表现形式。将视觉符号以合理的表征形式编排在一起，是实现科普信息可视化的前提条件，也是发挥青少年科普价值的重要手段。视觉表征符号的区分对青少年科普信息可视化效果的实现起着关键作用，决定着科普信息形式的呈现。由于科普信息的类型、内容、结构存在一定差异，所以视觉表征符号在表现形式上也大有不同，视觉表征符号的类型按其自身特点可分为静态视觉表征符号、动态视觉表征符号和3D视觉表征符号。

（一）静中思动的静态视觉表征符号

科普信息可视化设计中的静态视觉表征符号主要是用来说明事物的定义、性质以及特征的陈述性信息，具有静态的性质。虽然人眼看到的静态视觉表征符号是平面且静止的，但是认知者可以利用视觉感官将所接收到的信息在大脑内进行二次加工，形成连贯变动的信息流，实现主观意念上的信息流动。此外，静态视觉表征符号不受时间、技术设备的限制，在低成本、高效率展现科普信息方面，静态视觉表征符号有着不可比拟的优势。

静态视觉表征符号目前仍是青少年科普信息可视化设计中最常使用的视觉表现形式，其优势可概括成两点，一是能够多次检查信息而不受时间的限制，二是能够在信息点之间或图形与文字之间进行反复比较[2]。静态视觉表征符号主要有三种表现形式，分别是文字、图形、和图表。文字可以看作是记录、传递与交流抽象思维意识的通用视觉表征符号，被赋予着直观且重复阅读的属性，既可以简明扼要地向青少年传达信息主旨，又可以消除晦涩信息对青少年造成的认知障碍。图形则是能生动演绎信息并被大量复制的视觉表征符号，它不受种族、语言的限制，可以直接引导观者进行思想交流，既是对客观对象进行的相似性描述，也是跨越国家、民族之间交流障碍的通用语言形式。但图形符号在科普可视化很少单独出现，而是经常与文字符号联合使用，通过静态字符的组合排列，外加静态图像的辅助说明，来描述具有运动属性的信息内容，从而使受众形成思想上的动态感知。如图1所示的鸟类躯体解剖图，是将整段文字信息按照生物学思维进行切割，分成带有主次、因果和平行关系的信息模块，并放置静态的鸟类图像，用直线来连接文字和相对应的图形，以达到引导青少年清晰认知和精准理解鸟类活体生理结构的目的。图表符号是文字与图形的结合，也算作是一种数据转换模型工具，通常对散落数据进行规律性的整合，然后以柱状图、条形图、折线图、饼状图等形式来描述信息的比例构成情况和变化趋势。

（二）多维融合的动态视觉表征符号

动态视觉表征符号是静态视觉表征符号的继承与发展，是在静态符号的基础上增添了时间维度，然后通过视觉、听觉、触觉等感官体验，打造出多维立体化的信息传达效果，常用于演示运动型、渐变型、流程型的科普信息，强调事物在一段时间内所发生的变化过程。动态符号的多维特点主要体现在流动且变化的画面中，尤其是元素之间的转换和变化。这种转换和变化不但能够丰富元素的表达形式，还可作为信息编码的方式，借此实现静态图形难以表达的创意信息[3]。

纵观动态视觉表征符号的表现形式，主要包括动态图表和信息动画。动态图表作为一种动态可视化实践，通常以两种途径表征信息含义，首先是反映论途径，这类信息图表如同一面镜子那样起作用，反映事件中真实的意义，让逝去的事实再现并存现于世。其次是意向论途径，媒介通过信息图表把意志“议程化”，此时的信息图表已带有明显的观点取向[4]。如图2所示的动态图表，统计的是从2000年起华盛顿校园发生校园枪击案的数量，图表中每出现一个圆点就意味着有十名学生受到了枪击威胁，设计者运用几何图形将细节信息完整概括并生动表达，同时让信息按照时间顺序依次动态呈现，向受众直观展示了校园恶性事件逐年增加的频率。在视觉层面上利用动态可视化的设计语言使观者为之动容，并以此呼吁社会提高对青少年人身安全的重视。

由于科普信息的特殊性，致使大多数科学理论都是枯燥且晦涩的，青少年需要花费的认知成本较高。而信息动画可以帮助青少年合理降低认知难度，采用图文、音频、视频等多维形式打造立体化信息，增加青少年的信息体验深度。图3所示的天文动画正是科普信息动画的一种，画面演示的内容是月球的公转现象，是对抽象理论进行的具像化表达，计算机程序语言辅佐各种天文元素以形状、大小、色彩、明暗等形式的变化，实现画面的动态演示，给青少年带来新奇观感体验的同时，激发他们对天文知识的学习热情。

图7所示的多层级的科普信息，通常会呈现出由浅到深递进关系，并包含显性和隐性语义，难以直接用一种自然语言将其完全表征[7]，借助“米勒定律”对信息层级进行解构重组，在文本符号和图像符号之间进行适当取舍，消除两种模态信息之间的语义鸿沟，统一视觉符号的感知含义，可以实现青少年对科普信息的无障碍认知。

结语

青少年群体作为社会发展的后续储备力量，其科学素质的培养极为关键，他们正处于身心快速发育的成长阶段，对未知事物的好奇心和求知欲十分强烈，科普信息可视化恰好可以帮助他们更好地拓宽视野、了解世界。在符合青少年认知模型的基础上，利用文字、图形、图表、信息动画、3D模型等多种视觉表征符号对科普信息进行可视化设计，不仅可以丰富科普信息的表现形式，还能强化青少年的科普认知，并为青少年科普信息可视化设计的蓬勃发展持续助力。

参考文献

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