知识地图，心中宇宙

——地图时代的教育

黄家驹、黄家强：“谁人定我去或留，定我心中宇宙？”

1991年，Beyond乐队的《不再犹豫》单曲和他们的《犹豫》专辑热遍中华，其中的“谁人定我去或留，定我心中宇宙？只想靠两手，向理想挥手”，特别感动我。在那个年代，只带200元钱独闯深圳的我，听到这首歌不仅仅是感动，心弦也像被拨动了一般，大脑中的一些脑细胞在其他的细胞已经睡去时，却总也不愿休息，也许这就是心灵感应。

这首单曲，是Beyond乐队考察非洲难民区后有感而发创作的一首脍炙人口的歌曲。现在想来，歌曲之所以能写这么好与他们成长的环境密切关联。黄氏兄弟从小也生长在那样的类似环境，从小7个兄弟姐妹的黄家驹和黄家强生长在劳工家庭，当看到非洲的难民区后，大脑中的艺术细胞空前活跃，于是铸就了这首不朽的歌曲。黄氏兄弟能写这么好的一首曲子，是因为他们从小与非洲难民有类似的成长经历，而我之所以听到黄家驹和黄家强这首歌泪流满面，是因为我那时正巧经历了初闯深圳到处躲避城管和到处寻找免费住处的切实感受。用皮亚杰教育学原理来讲，我们具有共同的“图式”，用建构主义理论来解释，我们头脑中有了相同的建构。

只是，1991年的时候，大家都还认为，人之所以具有类似的情感和类似的经验，是因为大脑经过训练而已，都没有想过其实这和大脑的结构还有密切的关系。

约翰·奥基弗在1971年发现老鼠的大脑活跃区与迷宫的位置有关。

2014年，诺贝尔奖评定委员会宣布，将当年的诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家：约翰·奥基弗、梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽，以表彰他们对大脑定位系统机理的突破性研究。

我们如何知道我们在哪儿？我们如何从一个地方找到另一个地方？我们如何存储此类信息，以便于下次能够迅速找到同一条道路？本年度（2014年）的诺贝尔奖得主发现了一种大脑定位系统——内部GPS，可以指导我们的空间定位，为更高级的认知功能提供了细胞基础。

约翰·奥基弗的贡献在于，他早在1971年就发现，当经过训练的老鼠经过一个特定的迷宫时，老鼠大脑不同部分的神经细胞活跃度与迷宫的地图位置有确定的关联关系；而梅-布里特和爱德华·莫泽在20年后的实验中，找到了这种活跃的神经细胞：网格细胞。也就是，动物的定位原理在于，人脑中这种处于不同大脑位置的网格细胞映射了人们接收到的地理位置系统，鸽子之所以不迷路，因为鸽子大脑中还有一条由网格细胞组成的路。

约翰·奥基弗，梅-布里特·莫泽和爱德华·莫泽的发现解决了哲学家和科学家几个世纪来一直争论不休的一个问题，即大脑如何对我们周围空间产生地图，以及如何通过这个系统在复杂的环境中导航的，如果想象力再丰富一些，他们的发现还解决了所谓建构主义理论中的图式以及再往深一些研究的“思维模式”，人们之所以能够学会一些东西，对于聪明程度完全一样的人学习一样东西效果迥异，那是因为他们原先大脑中的图式是否能够映射到新知识的原因。

春秋时有一位相马大师名叫伯乐，伯乐将相马经写成书，通过几个特别的特征来识别好马。结果伯乐的儿子找了一只完全符合好马条件的瘌蛤蟆，于是哭笑不得的伯乐说：“这马太爱跳了，不好驾驭。”这就是按图索骥的成语的来由。人们学习知识，如果不经过训练，在大脑中形成不了立体的图式，很容易就事论事拿着概念套，这就是书呆子。很早的人们就发现，如果有一张图纸而不仅仅是几个简单的概念，就不会有更大的偏差，因此找马一定要用图来防止偏差。为什么不同的人对于同一个概念有完全不同的理解呢？生物学家们揭示，人的大脑和计算机完全不同，人们是按照自己大脑中的历史经验（神经突触）的回路以及不同功能的大脑细胞的映射来理解问题的，如果加入图这个东西，就非常容易矫正人脑的概念。这里所说的图，不仅仅是地理意义上的图，人类的思维模式，都可以以逻辑的形式画成图，映射到头脑中，而所谓的逻辑，就是图，而生物体最本能的图，就是地理信息系统的图了。

以一定的数学（Math）法则（即模式化）、符号化、抽象化反映客观实际的形象符号模型或者称为图形数学模型。地图是最简单的从出发点到目标点的路径。宋代的《禹迹图》清晰地记载了大禹治理水的华夏版图，可惜的是，事实上大禹年代并没有发明横纵直角坐标的地图（图是宋代的），大禹时代是通过河流流域的线坐标（例如《山海经》中往东往西几百里的表述），以及制作九鼎的方位坐标来定位的，这样就造就了后世的一个遗憾，那就是《山海经》中的地理位置与现实中国版图很难匹配。但马王堆汉墓中出土的中国目前最早的地图，由于标注了河流和横纵的山脉，历史地理学家很快发现平南王府就在湖南蓝天县。

根据马王堆汉墓，网友们可以很快找到这个地方。

禹迹图

《尚书·禹贡》里一句话十二个字，后世有不同的理解：“禹傅土，堕山，刊木，奠高山大川。”联系历史，有学者给出了现代的解释：大禹视察了全部国土，治理了洪水，勘定了九州疆界，命名了高山大川。用现代的一个词汇表达，就是大禹画出了中国第一个地理信息系统。

中国古代有句俗语，“画猫画虎难画骨，知人知面不知心”，因此，图的至高境界就是逻辑，《左传》说，“画计难者，谋之而苦其难也”，因此人们说奋斗叫“图强”、思想叫“图谋”。事实上，地图和大脑中的逻辑图一样，都是现实的逻辑投射到大脑不同位置的网格细胞而已，没有任何不同。古人鼓励人们学习有两种方式：读万卷书、走万里路，其实就是在书和路之间做灵魂的旅行，最后找到人脑中的“心中的宇宙”。

各种各样的图，在信息社会逐渐成为大家沟通的语言和数据科学展现的最重要的方式。古代的克里米亚战争，著名的统计学家和护士南丁格尔给司令官画了一张著名的极地图，很快说服了司令官建立战地医院。而2014年匹兹堡大学的一位教授，将美国200多年的所有传染病画成一张图，能够极有力地说明疫苗在传染病中的作用，并能查询到几百年来美国任何一个流行病细节的数据。

由于人的聪明程度不同，建构不同，要想说服别人，语言、文字是最蹩脚的使者，图形才是最忠实的使者。洋洋洒洒几万字的语言和文字，很容易忽悠人，但一张简单的图，即使一字不识的老太太，也能马上发现问题。因此，随着时代的发展和制图技术的发展，地理信息系统会逐渐成为信息系统最重要的工具。

教育就是构建和建构学生头脑中的信息模板，但是我们的教育远不如现实能够吸引学生。中国的微信用户已经超过6.5亿，手机用户也大致在同一个数量级。智能手机中的地理信息系统和位置传感器大量普及，使得摇一摇就能发现附近的美女，摇一摇就能找到附近的美食，教育很快就会进入到一个地图时代。

在暨南大学药学院、上海中医药大学，已经进行的知识地图的建设，能够让学生通过智能手机很快发现校园中的实验仪器、设备和楼层。事实上，只要经费允许，我设想的最终场景是摇一摇就能发现周边的教授、知识点、历史文化和路书。如果我们将社会的历史、地理、文化和科技数据叠加在地图上，可以设想随便发现附近的中考成绩、名师、历史文化名人、历史故事，这些地理信息系统的建设，可以将图书馆堆积成山的书、文化馆死去的文字、博物馆藏在地窖中的文物、教育考试院躺在库房的学生成绩、以及学校利用率很低的实验设备快速链接，为学习者提供一个心中宇宙与历史地理科技的链接。

匹兹堡大学天花信息图

美国卫生部防毒可视化地图

暨南大学药学院的知识地图

从1998年开始，互联网进入了搜索模式，而之后的十多年的今天，逐步进入了地图模式。人类的学习，除了功利化的学习得到的畸形学习技巧外，主动性学习越来越得到一致的认可，而各种信息叠加在不同的地理信息图层，逐渐成为热点。最初的叠加是现实社会的地理位置、地名、距离、评价等现实信息，随着应用的深入，原先低价值低密度的历史知识、专业知识，会逐步得到更广阔的应用，呈现出大数据应用的优势，而基于地理信息系统和信息图的学习和教育系统，必将成为一个热点和重要的学习手段。

东华大学实验室使用率图

教育很快就要进入一个地图时代。