在智商测试中,通常有近一半的题是测试空间思维能力。如下面这几道题:
1、下边哪一个盒子是用左边这张硬纸折成的?--测试视觉空间加工能力。
2、找出与众不同的一个:--测试视觉空间找规律的能力。
3、空白处应填哪个图形:--测试综合视觉空间思维能力。
为什么视觉空间思维这么重要?它真的能代表高智商吗?
在这之前我们先来了解一下人脑有哪些思维方式。
二、人脑思维方式1、直觉思维人脑最简单的思维方式是直觉思维,直觉就是不用思考,从看到听到触摸到等,到作出合适的回应,这中间基本上间隔为零(少于零点几秒)。
比如听到老师说“15加9等于”,不加思索的回答“24”。
这是最常见也简单的问答式直觉思维,属于听觉类直觉,在数学中的基础算术(口诀表内算术)通常都是听觉类直觉。
听觉类直觉除了这种真实问答外,还有一种属于默念式问答(在心里念,不出声),比如默念“15加9”,然后立马默念出“24”。
听觉类直觉比较常见,但其响应速度没有视觉类直觉快。
比如说看到黑板上写着【15 9=】,脑海中立马闪现出〖24〗这个数字,这就是视觉类直觉。
听说与默念都需要时间,像“15加9等于”这句话,用平常的语速念出来需要2秒左右,而视觉识别通常只需零点几秒,脑海中闪过响应画面更是只要0.1秒左右。
直觉不一定是听觉对听觉,视觉对视觉,也可以交叉响应,比如听到“15加9等于”,脑海中立马闪现出〖24〗这个数字。
或看到【15 9=】,立马回答“24”。
如果大脑中只掌握了听觉类直觉,可以在看到【15 9=】时,心中默念‘15加9’,然后立马默念出‘24’。
或是只会视觉类直觉,在听到“15加9等于”时,脑海中闪现出〖15 9〗,然后闪现出〖24〗。
上面两种都属于翻译类直觉。视觉翻译成听觉用得比较多,比如口诀表内的算术笔算,小孩子都会习惯性的看到题目后先念出来,然后用直觉默念出结果。
如果口诀表背得不熟练,也就是脑海中没有现成的算术直觉,就需要先背口诀表,然后生成临时直觉后再执行。
比如看到【15 9=】或听到“15加9等于”,要先背诵20以内加法口决表,直到背出‘15加9等于24’,然后翻译成直觉后执行。
或是在脑海中浮现一张虚拟的加法口决表(很大的照片式记忆),然后在脑海中用视线慢慢扫过,直至看到〖15 9=24〗,然后翻译成直觉后执行。
背公式、背文章、背地图,背历史时间表等等都是这种类型,每要用到的时候就从头开始背诵,直到背出想要的内容再转换成指令执行。
2、计算思维当然,大部分学生通常只会背10以内的口诀表,这个时候计算15 9就要用到竖式计算。
刚开始学竖式计算的时候,通常是先在脑海中回忆老师讲的列竖式计算方法(算法):
每回忆一步算法就转换出一条执行指令,指令包括行动指令(括号括起来的是行动指令)与直觉指令(中间有符号→的是直觉),如下图共13条指令:
每生成一条行动方案或直觉方案,就将其同步执行(其结果体现在草稿纸上),如下图:
合起来看,做一个竖式计算包含算法(计算方法)、指令集(行动与直觉)与数据(草稿)三部分:
以及转换与执行两个步骤,转换与执行大部分情况下是交替进行的,每转换一步就执行一步(类似编程概念中的“解释执行”)。
如果竖式计算做得很熟练(指令集完全记住),我们就会省去转换这一步,直接执行指令集(类似编程概念中的“编译执行”),并同步在草稿纸上快速列竖式:
纯粹指令集执行是无需思考的,就像我们开车吃饭一样,不用想也能执行复杂的操作。列竖式也一样,只要熟练了完全不用思考就可以计算完毕。
我们可以称这种不思考就能执行的思维方式为“熟练计算思维”,相对应的需要算法转换(费力思考)的思维称为“不熟练计算思维”。
算法除了视觉类,还有资料类算法(记在书上的):
以及听觉类算法(是用默念背下来的):
资料类算法就相当于开卷考试,像“照章办事”、“按图索骥”、“照本宣科”等成语都是这个意思。当然视频也算是资料类,我们现在用的最多的资料类算法估计是看视频,特别是大人学东西,十有八九是照着视频看一步学一步。
听觉类算法就是靠死记硬背将算法记下来,要用的时候再背诵一步转换一步(可说出来也可心里默念)。
视觉类算法与听觉类算法都需要记在脑子里,一个是记影像,一个是记声音(也可以说是记文字)。资料类算法倒是无需记忆(用的时候再去查找),但是其查找及转换速度没视觉及听觉算法快。
数据除了草稿类,也有视觉类数据(视觉想像):
以及听觉类数据(通常是默念):
视觉类数据就是在脑海中想像一个虚拟的草稿(或黑板),然后在这个虚拟草稿上靠想像列出竖式。
听觉类数据纯粹靠默念或口念来记住整个竖式,我们很少会用到纯听觉数据,因为听觉的加工过程很难快速记忆。
如果是熟练计算思维(无需转换,已经记住了整个指令集,或者说熟练到不用思考就能快速计算),我们可以将视觉类数据的计算叫做“心算”,听觉类数据的计算叫做“口算”(默念与说出来都叫口算),草稿类数据的计算叫做“笔算”。
在熟练计算思维中,通常口算比笔算快1倍左右,心算比口算又快一倍左右。
当然,考虑到写字的快慢差别,指令集的熟练程度,以及口诀表的熟练程度,心算口算笔算的速度差还会更大,比如两位与两位的加法,心算最快可以到0.5秒,口算平均是5秒左右,笔算写字慢的话要25秒左右。
熟练计算思维也可以心算口算混合进行,如下图,行动指令用的心算,但是直觉方案用的是口算。
心算口算混合是大多数人用的计算方式,因为我们通常背口诀表用的是默念方式,而列竖式因为是从笔算转过来的,就习惯性的用视觉方式。
有个误区就是,我们常把这种混合式计算叫做心算,因为都只用大脑不用外在工具,特别是默念式(区别于出声式)混合计算,外人很难看出心算与混合计算的区别。
混合式计算的速度介于纯粹心算与纯粹口算之间。
强烈建议多练习纯粹心算,在背口诀表时也转换成视觉方式,因为视觉类直觉响应快(相比听觉类直觉)。
而且视觉类直觉还有一个最大的优点,就是可以多组指令集同时进行(并行计算,有点像GPU的多核计算),而口算一般只能单线进行(串行计算,像单核CPU)。
若是不理解并行计算,你可以想想金庸小说中的“左右互博术”,也就是那个左手画方右手画圆的超级本领。
如下图,个位数与十位数同时进行心算:
数的位数越多,并行心算的速度相对会越快。当然这需要进行大量的练习,比如加减乘除口诀表,都要从口算式转为心算式,或者在开始背口诀表的时候就直接练习心算式。
经常那些表演超强算术心算能力的都是用的纯心算,而且是多核并行心算。
当然,不止是算术心算,别的领域像体育艺术类的更容易并行心算。比如踢球,如果你在脑海中同时操控很多小人在对抗演练,其中的每个小人就是一个心算单核,你能同时操控的小人越多,表示你的心算并行能力越强!
任何一个领域,如果要达到熟练计算的程度,都需要花费很长时间的练习,所以我们平常大部分思维,其实都是不熟练的。虽然不熟练计算的速度相对来说很慢,但好在学习与练习时间短,如果不是频繁使用的领域,比如说数学的非算术、体育艺术(非专业)、生活经验(购物修理)等等,用不熟练计算会节约很多学习时间。
不熟练计算思维,依算法种类与数据种类组合,共有9种模式,其思维速度归总如下:
需要注意的是,纯心算与纯口算都是熟练计算思维(无需从算法转换到指令集),非熟练计算中有一部分是算法与数据都是记在心里(区别于资料与草稿),但因为看起来都是在闭上眼睛想,所以感觉与纯心算口算很像。但其花的时间会长很多(要花时间转换),所以只能算伪心算与伪口算。
三、抽象思维与形象思维简单点说抽象就是用符号或文字数字来表达内容,形象就是用真实的影像来表达内容。
抽象形象其实有点说不清,比如动画虽然是形象,但也不完全真实,汉字虽然是抽象,但也有一些像真实东西,几何图形看起来既抽象又形象……
所以我们不必过于纠结抽象形象的区别(太哲学了,形而上形而下会把人整晕),你觉得看起来像就是偏形象,你觉得看着不像就是偏抽象。
只要记住一点,越方便表达出来,或者说越方便交流的就越抽象(抽象被创造出来,本就是为了简化交流)。
在人脑思维里面,我们更多的习惯是形象的东西就用视觉思维(想像),抽象的东西就用听觉思维(背诵默念)。
这种习惯不是我们想要这样,而是在学习过程中不得已而为之,因为我们的知识体系绝大多数都是偏向文字或符号,老师在教的时候为了省事更喜欢通过文字来传达知识(多媒体教学是形象的,但是太费事)。
这也就养成了我们大多数学生喜欢用听觉来思考问题的习惯,比如说口诀表是用嘴背诵的,竖式算法是用嘴背诵的,读文章靠默念,写文章靠嘴说,学英语也是背,甚至体育艺术也是靠嘴来默念一条条规矩,然后照规矩来练习。
我们之前有讲过,听觉思维(口算)在效率上比视觉思维(心算)差很多,那我们可以将所有抽象形象的东西都转成视觉思维吗?理论上都可以,当然代价就是你要花超多的时间来练习。
本来就是形像的知识用视觉思维很简单,比如体育艺术,或者几何物理等,你只需闭上眼睛,靠想像来思考即可。
抽象的东西可以转成形象再来思考,这点在文科学习中尤为重要,将阅读的文字同步转化真实的影像,再通过影像加工(在脑海中演戏一样)得到想要的场景,最后将场景转化为文字表达出来,这就是阅读写作的形象视觉思维。
抽象的东西还可以通过假形象来思考,就像我们开始演示的竖式计算一样,通过模拟打草稿来进行伪形象视觉思维。
总结一点就是,心算既可以计算形象也可以计算抽象,口算只能计算抽象(音乐除外)。
四、再论什么是空间思维回到文章的最开始,什么是空间思维?
简单点说就是我们大脑里面有个虚拟空间(像玩电脑游戏一样),我们可以在里面进行绘画(视觉),说话(听觉)等等虚拟行动与感知。
或者说空间思维也分视觉空间思维(心算)与听觉空间思维(口算),以及少量的其它触觉嗅觉味觉等空间思维。但是因为视觉空间思维功能最强大,相比其它思维方式具有碾压效果,所以常见的智商测试只测视觉空间思维,我们也常将视觉空间思维(心算)直接称为“空间思维”(你可以忽略“听觉空间”这个说法,容易混淆)。
前面说到空间思维(心算)既可以计算抽象也可也计算形象,那为什么智商测试只测形象图形?
其实这只是为了方便测试,因为形象图形通常只能靠空间思维(心算),而抽象的东西既可以心算也可以口算,所以为了方便测试纯粹的空间思维能力,出题的时候就会用大量的形象图形。
但在我们学习的时候,最重要的不是形象空间思维,而是抽象空间思维(抽象转形象再用视觉空间思维),因为我们学习的内容绝大部分都是抽象的,我们要善于利用空间思维的强大能力来处理抽象的内容。
五、通用形象计算虽说在学习的时候抽象空间思维最重要,但从长远来看,空间思维最大的用处却是通用形象计算。
通用意味着不限于某一项专业领域,而是所有领域综合统筹计算,比如说侦探推理,你需要对当前环境,利用你所学习到的所有知识:天文地理、人文事故、心理医学、物理化学、加密解密等等,将这些知识(大部分都是形象的)综合在一起,全方位向前计算推理。
形象计算简单点说就是非语言符号计算,或者说纯粹的影像计算,因为大脑可以同时执行超大规模的视觉类直觉指令(远超超级计算机的计算能力),所以不管多复杂的场景,人脑都可以在0.1秒左右作出响应。
通用形象计算,以目前的科技发展速度,暂时还看不到有被计算机超越的可能性。但是其它三类计算:专业抽象计算、专业形象计算、通用抽象计算,都已经被计算机超越或很快将被超越。
专业抽象计算,计算机很早就已经超过人脑,比如数学计算,人的大脑已经比不过一个几块钱的计算器。
专业形象计算,某些领域已经超越人脑,比如说人脸识别、语音识别等。某些领域即将超越人脑,比如说无人驾驶、产线机器人等。其它更多的专业形象领域,以目前的人工智能发展速度,未来一二十年计算机肯定会超过人脑。
通用抽象计算也即将被计算机全面超越,比如说IBM的Watson(通用知识问答系统),以及各大智能音箱系统。
所以我们要最大限度的利用大脑的空间思维能力,特别是通用的形象空间思维能力,这是你未来几十年不被计算机替代的唯一途径!
六、空间思维的详解看下图,空间思维(真正的空间思维,也就是纯心算)有四类指令:
1、转换行动:
将看到或听到的数据(题目)转换成自己熟悉的样子,或自己喜欢的样子,如下图:
越喜欢、越熟悉的形象,转换过来的速度就越快。当然不同类型的问题,不同的空间布局习惯,都需要大量的练习才能熟练掌握。
本身就是形象的内容基本上不需要转换,如体育艺术游戏几何等。
抽象的内容,如文字阅读、语言翻译、算术代数等等,都需要转换成纯形象或伪形象(越熟悉越喜欢越好)。
2、虚拟视觉行动:
也可以称为虚拟视线,在脑海中将单个视线(选择性注意),或多个视线(分配性注意)快速扫描整个画面,直到产生视觉直觉为止。
大量的练习可以加速视线扫描过程,因为虚拟视觉行动通常是这样的指令:
“看XX位置”
“视线扫过XX位置”
“看XX东西的左边”
“看所有有XX特性的东西”
这些指令都是找位置或找特性,如果不熟练,你可能需要很多时间去扫描虚拟画面(有可能要几秒钟),但是熟练的话,就会有针对性的快速视线跳转(可能只要0.1秒)。
3、虚拟视觉直觉:
每一条直觉都需要经过长时间的练习,比如说计算口诀表,虽然只有几十条,但要完全达到直觉程度至少需要几十天不间断的练习。
4、虚拟空间行动:
将现实中的行动操控,转移到虚拟空间中就是虚拟空间行动。
虚拟空间行动分两类,一类是添加新元素,比如说竖式计算中添加计算结果。一类是已有元素变形,比如本文开头的第一个智商测试题。
元素变形比添加新元素要难得多,如果不熟练,每变形一帧画面都需要重新计算、组合、旋转等等。但如果熟练的话,你的脑海中会存储大量的变形动画,不管怎么变都只需找新动画替换即可。
开始练习空间思维的时候,每种变形都是走的计算组合等过程,但我们的大脑会自动将其转录成动画并存储起来,等下次变形的时候就不用再计算,直接用存储的动画变形。
虚拟视觉行动、虚拟视觉直觉、虚拟空间行动,你可以理解为空间思维的“知、思、行”三步,这三步都需要经过海量的练习才能达到熟练掌握。
七、如何训练空间思维?依抽象形象分,常见的空间思维训练有以下一些种类(只是几种常见的,还有大量的没包含在内):
练习空间思维不必所有都学,学太多了其实没太多必要,因为那太花时间了,当然要是都有兴趣的话那无所谓(只当爱好不当技能就多多益善)。
建议每个人熟练掌握一种形象类(体艺娱乐等)、一种抽象类(算术字迷等)、一种综合类(写作侦探等)共三种空间思维,这样不管进入哪一门新领域,都会习惯性的用空间思维来思考。
另外,文科类的空间思维需要将抽象的语言转化为纯形象画面,然后再对画面进行剧场加工,加工完后再转化为语言表达出来。所以我们的脑海中要积累大量的形象素材,积累的过程一般有三个途径:
1、生活认知:生活中的各种事物与经验,见识得越多越好。读万卷书不如行万里路就是这个道理。
2、绘本阅读:在幼儿时期要阅读大量的绘本,这是形象素材最主要的获取方式,但要记得一定是百科类阅读,文学故事类素材面太窄。
3、影视观看:动画片是小孩获取形象素材的另一个重要途径,当然纪录片专题片也可以多看。
八、空间思维能力的复制一个领域的空间思维对另一个领域有帮助吗?比如说竖式心算对几何心算有没有帮助?又比如说搭积木对绘画有没有帮助?
实事求事的说,帮助并不是很大,因为每个领域的“转换”及“知思行”基本上都是相对独立且封闭的体系。体育的空间思维都只跟人体模型有关,竖式心算只跟数字有关,这两者很难关联到一起。
但也不能说完全没帮助,至少在两个方面还是能起到一些促进作用。
其一是习惯的养成:空间思维与其说是一种思维方式,更是一种思维习惯。如今的教育环境下非空间思维占绝对主流,你想要转成空间思维需要强大的习惯力量。老师讲的每一个知识点,书上看到的每一段内容,都需要习惯性的,不加思索的转换成空间思维。虽然这样更累、更耗时!所以如果没有强大的习惯力量支撑,其实大部分同学是没办法坚持也不愿意坚持的。
其二是动力的养成:当你在一个领域已经完全转变成了空间思维模式,你会有一种非常美妙的感觉,那种感觉很难用语言描述,你只会觉得每一次思考都异常兴奋,这种兴奋你也可以把它当作是一种“动力”,一种在别的领域你也会迫不及待使用空间思维的动力。
举个例子,我在小学的时候曾经体会过下盲棋的那种感觉(只是初入体验),就觉得自己可以随时随地闭上眼睛玩游戏一样,在那个没游戏没电视没玩具的年代,这种感觉让人极其的上瘾,所以在学几何与物理的时候,我就不知不觉的用上了空间思维。当然,那个时候完全不是为了学习跟成绩啥的,就是为了好玩,别人都在上课,我在心里玩游戏,你说好不好玩~~
同样的道理,你在智商测试中空间思维能力能得高分,并不表示你所有空间思维都很厉害,只能说明你有可能会变得很厉害。当然未来会不会很厉害,这还得看你有没有兴趣,会不会努力!
本文由傅贵原创,欢迎关注,带你一起长知识!