“图形让文章熠熠生辉”之—— 图形重要性及其分类
摘要：图形在论文、报告与作业中都十分重要，可以让冗长的文章熠熠生辉，让杂乱的数据展示规律，让深奥的逻辑变得易懂。本文首先讨论了图形在科学中的重要性，接着简要介绍了图形的三种基本类型，最后建议了在文章中可以按前后顺序展现不同类型图形。最后指出了图形还有哪些问题值得讨论。
关键词：具象型图；示意型图；逻辑型图
1 图形的重要性
安琪尔•博贾（Angel Borja）博士在关于科学论文的书写步骤的文章中指出，书写步骤的第一步就是准备图形和表格【1】。可见，图形在论文中有多重要。
图形不仅在论文中出现，也在作业、科学报道和项目报告中出现。
珍·克里斯汀森（Jen Christiansen）在科学美国人杂志上发文指出，插图可以将科学问题可视化【2】。那么，具体而言，图形有什么作用呢？
科学对于科学家而言就是一门艺术，科学文章中的图形则让科学在大众面前如同艺术，因此图形可以让科学楚楚动人，同时激发我们的想象和思考。
图形可以让冗长的文章熠熠生辉，让杂乱的数据展示规律，让深奥的逻辑变得浅显易懂。
图形的出现丰富了科学语言，让我们知道什么是斜率、曲率、凹凸、奇点、拐点和极值。
图形也让我们能理解什么叫秩序，什么是混沌。
图形可以展示快慢、多少和比例。
图形还可以展示相对大小、趋势和疏密程度。
图形补充了我们语言的不足，可以将深埋在内心的主意传递给他人。
甚至，当我们语言不通时，还可以通过图形传递意思。最著名的例子是1908-1909年期间，不懂德语的英国人兰切斯特(Lanchester)两次拜访不懂英语的德国人普朗特(Prandtl)，用手画出示意图的方式来交流机翼产生翼尖旋涡的想法（图1），导致一项划时代的机翼理论的诞生。
图1 普朗特与兰切斯特用示意图交流翼尖涡想法
2 图形分类：具象型、示意型和逻辑型
克里斯汀森指出【2】，图形的种类分布在具象(figurative)到抽象(abstract)之间（图2）。很难详细说清楚有多少种类图形的类型，但可以简单分为具象型、示意型和逻辑型三大类。
图2 图形分类示意图【2】
具象型(figurative)：具象型就是像照片那样形象具体的图形。可以是真实的照片或者画的图片。要求一目了然，不需要解释就能看出是什么。比如说，如果是一只动物，动物的各部分的尺寸和形状都和真实的动物很接近（可以忽略一些皮毛和眼睛等细枝末节），幼儿都能辨识出是什么。
示意型(illustrative)：是一种介于具象与抽象之间的图形，用于说明原理或者功能，用于形象地展示一个复杂的现象。我们熟悉的示意图有电路图、原子模型图等。图3是水分子示意图。
图3 水分子示意图【3】
逻辑型(logical)：用曲线、柱状图和等色图等表述数据的规律。这些数据可以来自于测量、也可以由数学物理规律计算获得。Excel和Tecplot等工具提供这种从原始数据生成逻辑型图形的功能。图4属于逻辑型图，展示了2018年10月30日，《写作小助手》记录的、从凌晨1点开始的每小时阅读量。用柱状图表示了阅读量随时间的变化规律。
图4 写作小助手阅读量随时间的变化
三种类型的图形可以混合在一起形成混合型图形。例如，示意型图片可以嵌入一些具象型图片。这在一些综合性刊物上，对图形数量有限制时经常出现。图5就是一种混合型图形。
图5 混合型图形【4】
3 三类图形应出现的顺序讨论
前面已经指出，图形由具象到抽象，可分成具象型、示意型和逻辑型三类。无论是论文、作业还是报告，由前至后，则遵循由浅入深的逻辑顺序。是否可以在“具体到抽象”与“由浅入深”两者之间建立联系，从而在图形类型和论文前后部分之间建立某种关联呢？
为了说明这种需要，我们先看一篇文章的例子。
图6给出了两度进入Q1区的著名期刊Chinese Journal of Aeronautics发表的关于清华大学某学科领域人才培养历史的论文中使用的前后几例典型图形。可见，在论文靠前的部分的图（也是图形序号靠前的图）中，出现了具象型，采用集体照片形式一目了然地反映了女生的比例（偏低这一事实）。这幅具象型图形可以激发读者对此类和其它类型数据的兴趣，因此后面的图形改为逻辑型后，哪怕是越来越抽象，也能让读者阅读的积极性不消减。
图6 包含具象型与逻辑型图形的情况【5】
现在来回顾一下文章由前至后所包含的内容的形式。以论文和报告为例，主文部分按顺序包括引言、方法、结果和结论等。例如，论文会先以较浅显的语言表述背景讨论，以此作为出发点，再逐步过渡到深奥的方法、未曾见过的结果和结论等。
引言要求吸引更多读者，最开始是吸引更广阔领域的读者。由此不难理解，引言中最好出现易于理解的具象型图形，或者通过包含具象型图片的混合图形帮助理解。
在方法介绍中，一般需要介绍原理，适合给示意图，即示意型图形。
结果和结论中，往往需要把数据和规律表示成图形，适合逻辑型图形。
于是，论文由前到后，如果先出现具象型图，接着是示意型图形，最后是逻辑型图形，那么更反映内容深度的递增规律， 让读者更容易进入一种由浅入深的阅读状态。
可见，在论文中，如果图形结合内容走从具象到抽象的顺序，有可能提高论文的可读性。
对于每一专业领域，一些反映重要结果的标准化图形无论是具象还是抽象，可能已经被大多数科学家认可，也可以放在前面（如引言），用于说明背景、需求或任务。如果在这种标准化图中，插入具象型图片，效果可能更佳。比如说，假定论文研究昆虫的规律，那么在第一幅图中，如果插入昆虫图片作为子图，那么对于那些先扫一眼论文的读者，马上就能明白论文针对什么问题。
4 需要进一步讨论的问题
本文只讨论了图形的重要性和类型问题。图形如何制作以及在论文、作业和报告中如何引用和描述图形，也是非常重要的问题。
这些问题将以“图形让文章熠熠生辉之——图形注释、引用与描述”和“图形让文章熠熠生辉之——制图简易方法”为标题的文章中介绍。
我们期望还能邀请一些经验丰富者分享关于制图技巧的文章。
2018年11月4日，写作小助手