浅谈多元表征的重要性

  多元表征,本系列先前的文章中讲述过,这里再举例讲一下它的作用。

  多元表征:多元就是多种多维的意思。同一个东西(万事万物),存在多种不同的方式来代表它,来表示它,来指称它。

  例如太阳,可以用各种图形来表示,可以用中文"太阳"表示,也可以用英文"sun"来表示,还可以用其他编码方式来表示,如用1表示太阳,2表示月亮。

  数学中的数形结合思想也用到多元表征,同一个数学问题,既可以有"数"方面的表征,也可以用"图形、图像、图表"来表征,两种表征相互切换,相互结合。

  横看成岭侧成峰,很多时候,不同的表征方式来自不同的维度,例如观察视角(视角的维度)、不同的文化(文化的维度)、不同的描述表达方式、或其他因素维度。

  每种表征形式都有它自己的特点,蕴涵不同形式的信息,多种表征结合起来,往往能使我们获得更全面更丰富更系统的信息,从而提高我们洞察事物本质的可能性。

  在解决问题过程中,我们要意识到每个问题都存在多元表征形式。当使用一种表征方式不能继续推进问题解决时,切换到另一种表征方式,如果对路,我们往往会获得新的认识和启发。

这里用一道路线计数问题来体会下多元表征的重要性,采用合适表征方式的重要性。

路线计数问题

  对道路,通常横(东西方向)为街,竖(南北)为路。如下图一,6条街(相互平行)与4条路(相互平行)垂直相交,间距都相等。从左下角的交叉点X沿着道路走到右上角的交叉点Y的最短路线有多少条?

图一


  观察上面的图形,我们发现最短路线只能是水平方向往右走,垂直方向往上走。每条最短路线都有8段,其中3段是水平向右走,5段是垂直向上走。

  对路线,可以用图形表征,下图二就是某一条最短路线的图形表征,阶梯样式。

图二


  如果局限于这个表征,有些同学可能还无法获得对问题的洞见和较深刻的认识,也就是还不能顿悟问题的情境,还不知道如何求出最短路线的条数。

  而如果切换到路线的另一种表征方式,例如文字或指令表征,图二所示路线(图形表征)对应的文字表征为:"上、右、右、上、右、上、上、上”。也就是按照这个表征中的指令,从X出发,先往”上”走,再”右”走,继续"右",...。或把"右走"编码为0,"上走"编码为1,则该路线的数字表征为:10010111。

  当你把路线用上面的文字或数字表征出来后,应该就会顿悟问题情境:哦,这道题就是排列组合中的最基本的组合问题,因为多个"右"走之间没区别,多个"上"走没区别。 在8个位置中挑出3个作为"右",剩下的自然就是"上"。所以总的最短路线数量为C_{8}^3= 56条。

    这道题,图形表征让我们获得了这样的认知(信息):最短路线有8段,其中3段(水平)向右走,5段(垂直)向上走。而文字编码表征或数字编码表征让我们获得了对问题的顿悟。多元表征结合,解决问题。

    图二阶梯样式的图形表征是路线的“运行时(runtime)”表征,它更多地偏向动态表征,也就是说阶梯是按路线走动(运行运动)时才呈现的表象,它不是路线计数问题的本质因素,它反而迷惑解题人,让解题人看花了眼,干扰计数,让解题人看不清计数问题的本质,而文字表征是路线的“设计时”表征,它更多地偏向静态表征,路线计数的本质主要隐藏在文字表征中。

    对每个具体的问题,可能存在一种最合适的表征形式便于你解题,因为它更能启发你获得洞见和顿悟。有时,选取合适的表征形式、切换问题表征形式、多种表征方式结合对解决问题很重要。

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