提升智商的七个习惯(智商提升之一空间思维)

一、智商测试与空间思维

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。

提升智商的七个习惯(智商提升之一空间思维)(1)

2、找出与众不同的一个:--测试视觉空间找规律的能力。

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3、空白处应填哪个图形:--测试综合视觉空间思维能力。

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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”。

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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”。

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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。

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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。

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或看到【15 9=】,立马回答“24”。

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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’。

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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〗。

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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。

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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。

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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):

提升智商的七个习惯(智商提升之一空间思维)(13)

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:

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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:

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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:

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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:

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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):

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以及听觉类算法(是用默念背下来的):

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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):

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以及听觉类数据(通常是默念):

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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。

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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:

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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:

提升智商的七个习惯(智商提升之一空间思维)(24)

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。

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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:

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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:

提升智商的七个习惯(智商提升之一空间思维)(27)

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):

提升智商的七个习惯(智商提升之一空间思维)(28)

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!

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