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[摘 要] 采用个案研究和内容分析法，以《柳叶刀》《美国医学会杂志》《中华医学会杂志（英文版）》在新冠肺炎疫情期间的刊文为例，了解国内外医学期刊科学可视化设计的现状与规律。研究发现，新冠肺炎疫情期间，国内外医学期刊都注重数据可视化，强调可视化设计的具象表达。国外医学期刊比国内医学期刊可视化形式更多样化，在医学知识可视化设计与科普上积累了较多经验。国内医学期刊应重视科学可视化设计，提高可视化设计的审美性，探索丰富多样的科学可视化表现形式;作者、期刊社可以加强与专业设计师或设计科系的合作，提升医学研究与期刊的可视化设计能力，在科学可视化设计中探索与AR、VR等新技术融合出版形态。
[关键词] 科学可视化 科普传播 医学期刊 期刊设计 融合出版
[中图分类号] G232 [文献标识码] A [文章编号] 1009-5853 （2021） 04-0032-10
[Abstract] Using case study and content analysis method，taking The Lancet，JAMA，Chinese Medical Journal as examples，the authors tried to understand the status and laws of scientific visualization design of medical journals in China and foreign countries. They found that during the COVID-19 period，domestic and foreign medical journals emphasized data visualization and emphasized the concrete expression of visual design. Foreign medical journals have more diversified forms of visualization，more practical experience in the design and popularization of medical knowledge than domestic medical journals. Domestic medical journals should pay attention to scientific visual design，improve the aesthetics of visual design，and explore a variety of scientific visual expressions. The authors and journal offices can strengthen cooperation with professional designers or design departments to improve the visual design capabilities of journals. The integration of new technologies such as AR and VR in scientific visual design should also be explored.
[Key words] Scientific visualization Popularization of science Medical journals Journal design Integrated publishing
2020年，新型冠狀病毒肺炎疫情（以下简称“新冠疫情”）席卷全球，新冠疫情相关信息成为关注的焦点，以互联网为代表的新媒体在传播速度、传播范围、传播影响力方面具有较大的优势，然而在传播与防疫相关的科学知识与研究成果方面，科技期刊的学术权威性与公信力对引导公众科学认知突发事件、促进相关领域科学研究具有重要的价值。科技期刊与学术性媒体平台，在新冠疫情期间通过可视化的设计与传播，为大众提供了准确、及时的信息。视觉化的科学知识的传播，无论对纸质科技期刊还是新媒体来说，都是重要的传播形式，有助于相关专业领域研究人员的学术成果交流，帮助公众了解最新研究成果并提升危机应对能力。科学可视化设计是近年来重要的研究领域之一，对促进科学成果的学术交流，增强科学知识的普及，实现通过科学传播引导舆论都具有积极意义。《自然》（Nature）、《科学》（Science）、《细胞》（Cell）等国际顶级科技期刊在科学可视化设计方面有较多探索，积累了较多的设计、传播经验。国内外研究者关注科学可视化设计与传播，探讨科学可视化的设计规律、实现路径与传播效果。医学类科技期刊是专业性的学术媒体，是新冠肺炎相关研究成果发表的主要媒体，研究成果的科学可视化对促进科学防疫发挥了重要的作用。国内外对医学类科技期刊的科学可视化设计研究并不多，本文以《柳叶刀》（The Lancet）、《美国医学会杂志》（JAMA）、《中华医学会杂志（英文版）》（Chinese Medical Journal）为例，研究三种中外知名医学期刊在2020年新冠疫情期间的科学可视化设计实践，分析医学类期刊在科学可视化设计中的规律、优势与不足，为国内医学类期刊科学可视化发展提供参考。
1 科学可视化设计研究回顾
科学可视化的概念最初产生于计算机科学和技术领域，包括科学数据可视化、科学信息可视化及科学知识可视化等方向。埃德·弗格森提出科学可视化的多学科性，他揭示了科学可视化跨学科的本质，并肯定了科学可视化对科学数据、信息、知识规律等要素的洞察表现。目前“科学可视化”的研究大多聚焦于科学计量方向，以某一学科文献数据为研究对象建立该学科领域的知识图谱。对于科学研究中数据、信息等科学内容可视化设计的研究数量不多，相关理论建构更少，其中蔡顺兴[1]提出了纯化、达意、秩序、愉悦四个科技期刊信息图设计的观念维度，王国燕、汤书昆[2]从传播学视角提出科学可视化5W要素的漂移与转向。 科技期刊的科学可视化设计研究主要关注以下三个角度。
第一，科学计量视角下的期刊科学可视化研究。在中国知网中以“科学可视化”为主题检索文献，科学计量视角的相关文献数量占比最多，这类研究多以某学科或研究领域为例，对其文献进行统计并分析其知识图谱，厘清其研究热点和研究前沿，把握其研究演进并预测研究趋势。如刘莹等使用CiteSpace对在中国知网上发表的科技期刊数字出版领域的文献进行数据统计，并结合知识图谱可视化分析，发现我国科技期刊的数字出版仍是目前主要研究方向[3]。对科学期刊文献数据可视化分析的研究是科学可视化研究的一个方向，这类研究肯定了科学可视化在掌握学科领域研究现状、发展进程与未来发展预测中的作用，但没有涉及对科技期刊科学可视化设计方向的探讨。
第二，对科技期刊封面及内容的可视化设计研究。这类研究以国际知名科技期刊为例，对其特定时间内的期刊封面及出版文献进行分析解读，总结其视觉設计特征与趋势，为国内期刊提供参考建议，如王国燕等[4][5]、崔之进[6]、周华清[7]通过个案研究的方式，分别对《自然》《科学》《细胞》的封面可视化设计进行研究，强调科研成果封面可视化设计的重要性，总结封面科学可视化设计的特点与设计规律;叶江风等对国外科技期刊信息图进行个案研究，提出我国科技期刊应重视信息图的传播作用与艺术性[8]。科技期刊的可视化设计研究主要以国外科技期刊封面为例，部分以国外科技期刊为研究对象，总结并分析国外科技期刊可视化设计的特征规律，并对我国科技期刊科学可视化设计提出建议，但较少涉及对国内科技期刊和医学类期刊的可视化设计的分析与研究。
第三，医学期刊的科学可视化研究。在中国知网以“医学”和“医学期刊”为关键词，以“可视化”和“信息图”为主题进行检索，共检索到中文文献32篇。主要包括医学期刊科学计量可视化和医学可视化系统应用的研究，例如范君等对2005年至2015年期间医学期刊的研究文献进行统计与可视化分析，发现医学研究方向较为分散、团队合作不多等问题[9];吴吉文对3D可视化解剖学系统在医学中的应用进行研究，认为3D可视化可促进精准医学的发展[10]。与本研究相关的医学期刊可视化设计研究仅3篇，欧阳骅对国内外航空航天医学与应用生理类期刊的统计图表数量进行了比较，发现国内期刊统计图太少、统计表太多，与国外期刊差距较大[11];孙红卫、赵培祯等统计了国内外各4种医学期刊的统计图，发现国外期刊统计图使用频率是国内的10倍[12];史强、包雅琳等以国外医学期刊为例，对信息图在医学科技期刊中的表现形式与作用进行分析，提出信息图对学术信息、手术操作等内容具象化呈现的重要作用[13]。我国医学类期刊科学可视化设计的研究，主要针对中外医学期刊的统计图表进行统计分析与对比，发现国内医学期刊统计图应用不足的情况;或是以国外医学期刊信息图为研究对象，总结其信息图特征并对国内医学期刊信息图的应用提出建议，但缺少以中外医学期刊为例对其科学可视化设计进行比较的研究。
2 科技期刊可视化设计的必要性
2.1 图像传播的趋势
美国认知心理学家斯坦丁1973年通过让实验对象记忆单词、图片及情节性的图片三种内容来对比图片与文字产生的不同记忆效果，发现相较于单词文字，情节性图片的记忆效果最佳，这一现象被称为“图优效应”（the pictorial superiority effect，PSE）。图优效应说明视觉对人类知觉记忆非常重要，信息图像输入越生动越易于认知与记忆。随着数字技术发展，大众阅读行为从纸质阅读转变为数字阅读，从文字阅读发展为读图，可视化内容在阅读中占据的比重逐渐增大。研究显示，如果一条消息以语言的方式传递出来，72小时之后人们只能记得信息的10%，而如果在语言传输的同时加上图片，人们则能记住65%的内容[14]。科学可视化设计的要意在于将抽象的科学数据与概念生成为视觉图像，实现科学内容的可视化表达，帮助读者对科学内容的理解与记忆。
2.2 读者的阅读需求
医学类期刊的主要阅读人群是医学专业的医务工作者、学者、相关专业的师生。在数字时代，其阅读需求从单一深阅读需求发展为浅阅读信息获取与专业研究深阅读并存的多元需求，其阅读行为呈现浅层化、碎片性、快速获取等特征。科学可视化设计能使复杂枯燥的文字数据变得直观、具象化，有利于信息的快速接收与解读，能够有效满足医学类期刊读者的浅阅读需求。
从专业性角度来说，学科的深入发展使各学科间交流难度变大，同一学科下的不同方向也可能存在壁垒。通过可视化的方式呈现科学研究过程、最终成果、作用机理等内容能降低学科间相互交流的障碍，对科学成果的传播具有较大的促进作用。科学可视化能为专业读者获取学科动态、了解研究现状与进展提供快速有效的路径，有利于其获取前沿医学知识。例如2020年11月美国斯坦福大学研究团队在《自然》上发表了一项关于人类肺部的细胞图谱研究，并绘制了肺细胞图，医学工作者、研究者可通过这一图谱深入了解人体肺部器官。2013年，国外建立了医学图片分享应用图片1（Figure 1），这一应用仅支持医生及医学院学生使用，意在建立一个医学图片分享社区，图片1已与《英国医学杂志》（The BMJ）在内的诸多医学专业机构合作，在应用内分享专业医学图像。目前图片1的使用人数已超百万，可见医学专业各类人士具有医学阅读可视化的需求。
2.3 增强科学传播效果
科学的传播扩散针对的是两类群体—专业人群与非专业的大众群体。对于非专业的大众群体，科学知识的普及具有一定难度，尤其医学知识对公众的理解具有较高的门槛。科学可视化的直观表述方式有助于实现知识分享与普及，医学期刊进行科学可视化设计能在知识服务、知识普惠层面上实现更大价值。同时由于医学期刊的专业性与权威性，在面对突发公共卫生事件时，来自医学期刊的权威的可视化解读，对于公众了解突发公共卫生事件的原因、应对、治疗等具有重要的价值，也能在一定程度上避免因信息不对称而产生谣言。新闻媒体在突发公共卫生事件的知识信息传播上缺少相应医学专业知识储备，文字阐述又难以使大众快速消化专业信息，医学期刊则可以通过可视化设计为媒体知识信息传播提供导向，发挥其专业能力实现知识的快速传播与普及，在一定程度上有助于媒体信息传播的舆论引导。 3 研究设计
3.1 研究方法
为了提升本研究的科学性与代表性，本文遴选中外知名医学类科技期刊进行个案研究。案例选择依据四点：第一，所选案例皆为同类型医学核心期刊;第二，在国内外具有一定的知名度;第三，重视可视化设计，并具有可视化实践基础;第四，研究样本来自多个不同国家。据此，选出《柳叶刀》《美国医学会杂志》《中华医学杂志（英文版）》三种医学期刊。三种期刊均被SCI收录，影响因子分别为60.390、45.540、1.585 [15]。《柳叶刀》是英国知名医学核心期刊，创刊于1823年，重视科学可视化设计，在其网站上设有可视化图表专栏;《美国医学会杂志》1883年创办于美国芝加哥，是国际知名医学杂志之一，有专业的医学可视化设计人员;《中华医学杂志（英文版）》由中华医学会主办，是我国创办历史悠久的学术期刊之一，近年开始关注可视化设计。新冠疫情期间，三种期刊均开启了快速出版通道，及时发布新冠疫情相关学术研究成果。本研究采取个案研究法和内容分析法，对2020年新冠疫情期间三种医学类期刊发表成果的科学可视化内容、形式、特点进行分析，发现其可视化设计的优势与不足，总结医学类期刊科学可视化设计规律与经验，为国内医学类期刊科学可视化发展提供参考。
3.2 研究样本描述
本研究以《柳叶刀》《美国医学会杂志》《中华医学杂志（英文版）》中研究新冠疫情的相关论文为对象，不包括子刊刊发的论文。论文获取渠道，《柳叶刀》与《美国医学会杂志》为期刊出版社官方网站，《中华医学杂志（英文版）》为中国知网。本研究以“COVID-19”“Coronavirus”为主题进行检索，时间范围从2020年1月1日至2020年12月31日。经过筛选，《柳叶刀》共发表476篇文章，《美国医学会杂志》发表276篇，《中华医学杂志（英文版）》共计37篇。为更好地进行可视化设计分析，本研究将以上检索文章分为“观点评述”“调查分析”“临床研究”“新闻报道”四个类型，对不同類型文章的可视化设计图表数量进行统计（见表1）。
4 中外医学类期刊可视化设计分析
4.1 国外医学类期刊可视化形式更多样
从三种期刊的对比来看，《柳叶刀》与《美国医学会杂志》可视化类型更多，如表2所示，包括照片、表格、数据统计图、流程图、地图/区域热力图、说明/示意图、可视化摘要、层级图、漫画插图、医学影像以及生物细胞图。《中华医学杂志（英文版）》可视化形式相对较少，主要是数据统计图表，这可能与“观点评述”类内容数量较少以及缺少“新闻报道”内容有关。
可视化设计形式的多样性丰富了科学可视化的视觉表达，能有效化解单调呆板的科学印象，从而实现科学可视化的最大效用。《柳叶刀》与《美国医学会杂志》在可视化设计上进行了较多的实践探索，有意识地根据不同类型科学内容进行可视化设计，科学内容可视化表现形式多样，这不仅丰富了科学内容的视觉表达、为读者带来多样的阅读体验，也体现了国外医学期刊对科学可视化的重视。科学可视化不仅意味着科学数据的可视化，也是科学信息、科学知识的可视化，在可视化设计过程中要重视科学内容的类型，根据内容类别合理进行可视化设计，避免盲目进行可视化设计而导致科学内容的误读、缺失或违背阅读习惯。
4.2 统计图表是医学类期刊可视化的主要形式
数据可视化是指通过计算机的图形、图像生成技术，将数据以图形、图像的形式呈现出来[16]。医学研究由于其专业性质，在临床研究当中常伴随着大量临床病例或实验数据的出现，因此数据可视化是医学期刊中不容忽视的可视化内容。如图1所示，《柳叶刀》《美国医学会杂志》《中华医学杂志（英文版）》在“临床研究”与“调查分析”两类研究中均有大量表格与数据统计图，总体来看表格数量与数据统计图数量相差不大，数据可视化程度较高。医学期刊中的数据可视化设计主要由表格和数据统计图组成，表格表现形式较为单一，数据统计图包括单式/复式长条图、线图、散点图、饼图等由计算机根据数据生成的图形，主要用于直观展示研究数据，有利于读者快速对多组数据进行对比以及掌握单个数据的变化。
4.3 研究数据的可视化设计美感提升
抽象数据的可视化设计具备两个显要特点，一是科学数据的纯化，二是设计图的美观。直观性是数据可视化的重要特征，它将复杂的数据转化为精简恰当的图形，使读者能以快速明确的方式获得数据内容。科学数据纯化在于数据的精炼浓缩与精确的数据表达，制作者要将庞杂的科学数据有条理性地进行分类、梳理，选择出重要的数据进行可视化。数据可视化图形主要由计算机生成，但这并不意味着它可以失去审美性的表达。如图2所示，《美国医学会杂志》在统计新冠疫情期间美国部分地区7月死亡人数及原因时使用了面积图，该图充分运用了色彩的表现能力，使用两种颜色区分两个季节，再用两种颜色的不同明度层次区分地区，在视觉上既产生了差异性又具有一定的秩序美感。又如图3《中华医学杂志（英文版）》中对武汉疫情发展的阶段性数据的描述，与多数研究中采用的条图、线图不同，其独特的玫瑰图形给人“眼前一亮”的感受。合规地应用色彩与图形元素能提高读者对信息的解读效率，精炼、美观的数据可视化图形能使读者产生深刻的印象，起到加强内容记忆与理解、吸引读者注意力的作用。
4.4 科学思维可视化设计的具象表达
由计算机领域诞生而来的科学可视化离不开逻辑思维的表述，无论是知识图谱可视化还是数据可视化的数据精炼与提取，都需要缜密的逻辑性。可视化设计不仅能做到数据层面的视觉表达，也能有逻辑地表述科学思维与叙事。根据统计发现，《柳叶刀》《美国医学会杂志》《中华医学杂志（英文版）》在“临床研究”类文献中较常使用流程图，以表述实验研究的流程与步骤，“观点评述”类文献中也存在少量流程图，主要对文章所表述的观点、概念进行解析（图4）。流程图由框图与流程线构成，其设计要点在于科学信息的逻辑性叙述，将事件发展或研究过程清晰有条理地展现给读者，使读者快速了解事件或研究的经过。例如图5《柳叶刀》在对马德里病例进行观察的实验设计流程图中，采用特殊的示意图形取代常见的几何框流程图，用不同的代表性图形示意研究中的各步骤节点，形成明显的对比，相较于由单一几何图形与流程线构成的流程图表达更具象化，更易于读者区分信息。 《美国医学会杂志》还专门设计了“可视化摘要”（Visual Abstract），如图6所示，主要出现在“临床研究”类的原创研究（Original Research）文献中。这类摘要可视化设计的布局清晰，符合人们从左至右、由上至下的阅读习惯，以相应的具象示意图形表示部分关键信息，使实验或研究内容能清晰明确地得到表达，在视觉表现上具有具象生动的优点。根据对医务工作者阅读习惯的调查，有65%的被调查者喜欢通过浏览文献摘要中的信息来选择文章进行深入阅读[17]，摘要的可视化设计正符合读者快速获取摘要信息并通过该信息了解文章主旨的需求。
科学思维的可视化便于读者明确清楚地认知繁杂深奥的科学、实验内容。这种叙事性的可视化设计除了流程图，还有梳理事件发展的时间轴、表述事物关系的层级图等形式。
4.5 可视化设计兼具专业性与科普性
《柳叶刀》《美国医学会杂志》《中华医学杂志（英文版）》都有医学数据或影像的专业图表，《柳叶刀》与《美国医学会杂志》在此基础上还插入少量医学漫画插图与生物细胞图，多在“观点评述”与“新闻”类内容中。如图7《美国医学会杂志》在其“患者手册”页面中加入的医学漫画插图，以漫画的形式为读者展现医学建议与相关内容。
科学可视化设计中的说明/示意图和医学漫画插图具有极强的科普能力，是能使科学门槛降低并走入大众视野的可视化形式。如《柳叶刀》为发病和转归发展机制绘制的示意图（图8），简洁明晰地说明了病理机制。从学术交流角度看，这类示意图对于医学知识、病理、药理机制的说明和展示，具有易于理解和高记忆度的特点，不仅为专业读者提供了更好的阅读、理解方式，也降低了医学学科间的学术交流障碍，有利于推动科学研究的知识共享与普及。
不过在医学学术期刊中，说明/示意、漫画类可视化形式的运用并不多，这除了学术内容及篇幅的限制外，主要原因是可视化设计能力不足，相较于数据统计图与流程图，这类可视化设计需要更高的设计能力与审美能力。根据案例分析来看，国外医学期刊在医学漫画与说明/示意类可视化设计的应用意识上要优于国内医学期刊。
5 对我国医学类期刊科学可视化设计的启示
5.1 丰富科学可视化设计形式
从期刊出版层面看，可视化设计形式多样化可以丰富医学期刊的内容表现，提高医学期刊出版的视觉性。从读者层面看，既能加深专业读者对研究成果的理解与记忆并有助于清除不同医学学科之间的障碍，又能为非专业读者理解医学知识提供便利，从而达到科学普及与知识普惠的效果，使科研成果“破圈”，实现更广泛的传播，并能借此扩大期刊与科学成果的公众影响力。国内医学期刊在可视化设计形式多样化上还应做出更多探索，例如用示意图展示药物、病理机制，在治疗指南、临床研究等内容中加入流程图等，此外在可视化图形的色彩与图形设计上也可进行更多创新。
5.2 注重可视化设计的审美愉悦性
根据“图优效应”机制，越是生动、具有情节性的图越能加强人们的注意力与记忆力，科学可视化的意义不仅在于图形表述，其本质是为了加强读者与作者的交流，为阅读提供便利，达到引起注意、有效理解的目的。可视化设计的审美愉悦性一是为了提升读者的阅读兴趣，吸引其阅读注意力，增强阅读效果;二是人具有追求美、欣赏美的愉悦本能，“读图时代”中具有审美性的可视化设计更符合读者的阅读需求，在科学的理性世界中增加一丝艺术审美感知。医学期刊编辑与作者在进行科学可视化设计时应具备审美意识，适当进行艺术设计构思，尤其对于数据统计图的艺术性设计，可以增强单调图形的艺术性，使其具有审美性与高辨识度，实现实用性与美观性的统一。
5.3 探索医学与设计学科的合作机制
科学可视化是科学与艺术的跨学科融合与交流，对于医学专业而言，医学从业人员、科研人士在可视化设计上的能力是较为薄弱的，需要专业设计人士的助力。部分国外医学期刊出版社有自己的专业设计团队，例如《美国医学会杂志》，这在医学可视化设计上具有一定的优势，尤其在面对例如新冠疫情这类突发公共卫生事件的情况下，通过部门间的协调合作，能更快速有效地实现应急出版的科学可视化设计。
国内医学期刊出版社及科研人员应当给予医学可视化设计相应的重视，可从多方面补齐短板，例如科研人员灵活运用学校教育资源，与设计学等美术学科合作进行可视化设计，出版社可以考虑与第三方机构合作或者在人才培养上做出努力。人机交互的设计形式只是科学可视化设计的一部分，要实现更为灵活、优质的可视化设计仍然需要人与人之间的交流、学科与学科之间的合作，毕竟科学可视化是跨学科的产物。
5.4 医学类期刊需与数字技术深度融合
数字出版技术使多媒介内容融合出版成为现实，不仅拓展了出版物形式，也延伸了内容深度。医学可视化设计应充分利用融媒体出版的特性，与数字技术结合，实现研究内容多种形式的视觉呈现。如建构数字视觉图像，通过超链接的形式放入文章中作为补充阅读;利用二维码呈现医学VR、AR影像，例如微软的MR（Mixed Reality）平台，通过AR技术将患者的病变位置、组织或器官呈现出来，国内就曾有外科手术利用这一技术对患者进行分析;充分运用视觉网站资源，丰富可视化形式，如利用德克萨斯大学创办的骨骼网站（Skeletons）丰富的人体骨骼解剖学图像内容，充实刊物的可视化设计。
6 结 语
国外医学期刊的科学可视化形式多样，具有注重数据的可视化设计及其审美性、强调科学思维可视化的具象表达以及专业性与科普性并重的可视化设计特点。国内医学期刊在医学可视化设计的审美性与设计形式上要弱于国外期刊，在说明/示意图、科普性医学插画等可视化设计上存在较大改善空间。国内医学期刊在进行可视化设计时，应重视可视化形式的多样性，注重可视化设计的审美性，医学研究者与出版社应加强与专业设计人員或学科的联系，充分运用数字技术探索科学可视化的更多形式。我国医学期刊科学可视化设计仍在探索中，但大部分研究学者与出版社已经具备科学可视化设计与传播的意识，在不断的研究与实践中将有很好的发展前景。 注 釋
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[15]作者注：影响因子来源于JCR（Journal Citation Reports）。
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（收稿日期：2021-02-23）
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[Abstract] Using case study and content analysis method，taking The Lancet，JAMA，Chinese Medical Journal as examples，the authors tried to understand the status and laws of scientific visualization design of medical journals in China and foreign countries. They found that during the COVID-19 period，domestic and foreign medical journals emphasized data visualization and emphasized the concrete expression of visual design. Foreign medical journals have more diversified forms of visualization，more practical experience in the design and popularization of medical knowledge than domestic medical journals. Domestic medical journals should pay attention to scientific visual design，improve the aesthetics of visual design，and explore a variety of scientific visual expressions. The authors and journal offices can strengthen cooperation with professional designers or design departments to improve the visual design capabilities of journals. The integration of new technologies such as AR and VR in scientific visual design should also be explored.
[Key words] Scientific visualization Popularization of science Medical journals Journal design Integrated publishing
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1 科学可视化设计研究回顾
科学可视化的概念最初产生于计算机科学和技术领域，包括科学数据可视化、科学信息可视化及科学知识可视化等方向。埃德·弗格森提出科学可视化的多学科性，他揭示了科学可视化跨学科的本质，并肯定了科学可视化对科学数据、信息、知识规律等要素的洞察表现。目前“科学可视化”的研究大多聚焦于科学计量方向，以某一学科文献数据为研究对象建立该学科领域的知识图谱。对于科学研究中数据、信息等科学内容可视化设计的研究数量不多，相关理论建构更少，其中蔡顺兴[1]提出了纯化、达意、秩序、愉悦四个科技期刊信息图设计的观念维度，王国燕、汤书昆[2]从传播学视角提出科学可视化5W要素的漂移与转向。 科技期刊的科学可视化设计研究主要关注以下三个角度。
第一，科学计量视角下的期刊科学可视化研究。在中国知网中以“科学可视化”为主题检索文献，科学计量视角的相关文献数量占比最多，这类研究多以某学科或研究领域为例，对其文献进行统计并分析其知识图谱，厘清其研究热点和研究前沿，把握其研究演进并预测研究趋势。如刘莹等使用CiteSpace对在中国知网上发表的科技期刊数字出版领域的文献进行数据统计，并结合知识图谱可视化分析，发现我国科技期刊的数字出版仍是目前主要研究方向[3]。对科学期刊文献数据可视化分析的研究是科学可视化研究的一个方向，这类研究肯定了科学可视化在掌握学科领域研究现状、发展进程与未来发展预测中的作用，但没有涉及对科技期刊科学可视化设计方向的探讨。
第二，对科技期刊封面及内容的可视化设计研究。这类研究以国际知名科技期刊为例，对其特定时间内的期刊封面及出版文献进行分析解读，总结其视觉設计特征与趋势，为国内期刊提供参考建议，如王国燕等[4][5]、崔之进[6]、周华清[7]通过个案研究的方式，分别对《自然》《科学》《细胞》的封面可视化设计进行研究，强调科研成果封面可视化设计的重要性，总结封面科学可视化设计的特点与设计规律;叶江风等对国外科技期刊信息图进行个案研究，提出我国科技期刊应重视信息图的传播作用与艺术性[8]。科技期刊的可视化设计研究主要以国外科技期刊封面为例，部分以国外科技期刊为研究对象，总结并分析国外科技期刊可视化设计的特征规律，并对我国科技期刊科学可视化设计提出建议，但较少涉及对国内科技期刊和医学类期刊的可视化设计的分析与研究。
第三，医学期刊的科学可视化研究。在中国知网以“医学”和“医学期刊”为关键词，以“可视化”和“信息图”为主题进行检索，共检索到中文文献32篇。主要包括医学期刊科学计量可视化和医学可视化系统应用的研究，例如范君等对2005年至2015年期间医学期刊的研究文献进行统计与可视化分析，发现医学研究方向较为分散、团队合作不多等问题[9];吴吉文对3D可视化解剖学系统在医学中的应用进行研究，认为3D可视化可促进精准医学的发展[10]。与本研究相关的医学期刊可视化设计研究仅3篇，欧阳骅对国内外航空航天医学与应用生理类期刊的统计图表数量进行了比较，发现国内期刊统计图太少、统计表太多，与国外期刊差距较大[11];孙红卫、赵培祯等统计了国内外各4种医学期刊的统计图，发现国外期刊统计图使用频率是国内的10倍[12];史强、包雅琳等以国外医学期刊为例，对信息图在医学科技期刊中的表现形式与作用进行分析，提出信息图对学术信息、手术操作等内容具象化呈现的重要作用[13]。我国医学类期刊科学可视化设计的研究，主要针对中外医学期刊的统计图表进行统计分析与对比，发现国内医学期刊统计图应用不足的情况;或是以国外医学期刊信息图为研究对象，总结其信息图特征并对国内医学期刊信息图的应用提出建议，但缺少以中外医学期刊为例对其科学可视化设计进行比较的研究。
2 科技期刊可视化设计的必要性
2.1 图像传播的趋势
美国认知心理学家斯坦丁1973年通过让实验对象记忆单词、图片及情节性的图片三种内容来对比图片与文字产生的不同记忆效果，发现相较于单词文字，情节性图片的记忆效果最佳，这一现象被称为“图优效应”（the pictorial superiority effect，PSE）。图优效应说明视觉对人类知觉记忆非常重要，信息图像输入越生动越易于认知与记忆。随着数字技术发展，大众阅读行为从纸质阅读转变为数字阅读，从文字阅读发展为读图，可视化内容在阅读中占据的比重逐渐增大。研究显示，如果一条消息以语言的方式传递出来，72小时之后人们只能记得信息的10%，而如果在语言传输的同时加上图片，人们则能记住65%的内容[14]。科学可视化设计的要意在于将抽象的科学数据与概念生成为视觉图像，实现科学内容的可视化表达，帮助读者对科学内容的理解与记忆。
2.2 读者的阅读需求
医学类期刊的主要阅读人群是医学专业的医务工作者、学者、相关专业的师生。在数字时代，其阅读需求从单一深阅读需求发展为浅阅读信息获取与专业研究深阅读并存的多元需求，其阅读行为呈现浅层化、碎片性、快速获取等特征。科学可视化设计能使复杂枯燥的文字数据变得直观、具象化，有利于信息的快速接收与解读，能够有效满足医学类期刊读者的浅阅读需求。
从专业性角度来说，学科的深入发展使各学科间交流难度变大，同一学科下的不同方向也可能存在壁垒。通过可视化的方式呈现科学研究过程、最终成果、作用机理等内容能降低学科间相互交流的障碍，对科学成果的传播具有较大的促进作用。科学可视化能为专业读者获取学科动态、了解研究现状与进展提供快速有效的路径，有利于其获取前沿医学知识。例如2020年11月美国斯坦福大学研究团队在《自然》上发表了一项关于人类肺部的细胞图谱研究，并绘制了肺细胞图，医学工作者、研究者可通过这一图谱深入了解人体肺部器官。2013年，国外建立了医学图片分享应用图片1（Figure 1），这一应用仅支持医生及医学院学生使用，意在建立一个医学图片分享社区，图片1已与《英国医学杂志》（The BMJ）在内的诸多医学专业机构合作，在应用内分享专业医学图像。目前图片1的使用人数已超百万，可见医学专业各类人士具有医学阅读可视化的需求。
2.3 增强科学传播效果
科学的传播扩散针对的是两类群体—专业人群与非专业的大众群体。对于非专业的大众群体，科学知识的普及具有一定难度，尤其医学知识对公众的理解具有较高的门槛。科学可视化的直观表述方式有助于实现知识分享与普及，医学期刊进行科学可视化设计能在知识服务、知识普惠层面上实现更大价值。同时由于医学期刊的专业性与权威性，在面对突发公共卫生事件时，来自医学期刊的权威的可视化解读，对于公众了解突发公共卫生事件的原因、应对、治疗等具有重要的价值，也能在一定程度上避免因信息不对称而产生谣言。新闻媒体在突发公共卫生事件的知识信息传播上缺少相应医学专业知识储备，文字阐述又难以使大众快速消化专业信息，医学期刊则可以通过可视化设计为媒体知识信息传播提供导向，发挥其专业能力实现知识的快速传播与普及，在一定程度上有助于媒体信息传播的舆论引导。 3 研究设计
3.1 研究方法
为了提升本研究的科学性与代表性，本文遴选中外知名医学类科技期刊进行个案研究。案例选择依据四点：第一，所选案例皆为同类型医学核心期刊;第二，在国内外具有一定的知名度;第三，重视可视化设计，并具有可视化实践基础;第四，研究样本来自多个不同国家。据此，选出《柳叶刀》《美国医学会杂志》《中华医学杂志（英文版）》三种医学期刊。三种期刊均被SCI收录，影响因子分别为60.390、45.540、1.585 [15]。《柳叶刀》是英国知名医学核心期刊，创刊于1823年，重视科学可视化设计，在其网站上设有可视化图表专栏;《美国医学会杂志》1883年创办于美国芝加哥，是国际知名医学杂志之一，有专业的医学可视化设计人员;《中华医学杂志（英文版）》由中华医学会主办，是我国创办历史悠久的学术期刊之一，近年开始关注可视化设计。新冠疫情期间，三种期刊均开启了快速出版通道，及时发布新冠疫情相关学术研究成果。本研究采取个案研究法和内容分析法，对2020年新冠疫情期间三种医学类期刊发表成果的科学可视化内容、形式、特点进行分析，发现其可视化设计的优势与不足，总结医学类期刊科学可视化设计规律与经验，为国内医学类期刊科学可视化发展提供参考。
3.2 研究样本描述
本研究以《柳叶刀》《美国医学会杂志》《中华医学杂志（英文版）》中研究新冠疫情的相关论文为对象，不包括子刊刊发的论文。论文获取渠道，《柳叶刀》与《美国医学会杂志》为期刊出版社官方网站，《中华医学杂志（英文版）》为中国知网。本研究以“COVID-19”“Coronavirus”为主题进行检索，时间范围从2020年1月1日至2020年12月31日。经过筛选，《柳叶刀》共发表476篇文章，《美国医学会杂志》发表276篇，《中华医学杂志（英文版）》共计37篇。为更好地进行可视化设计分析，本研究将以上检索文章分为“观点评述”“调查分析”“临床研究”“新闻报道”四个类型，对不同類型文章的可视化设计图表数量进行统计（见表1）。
4 中外医学类期刊可视化设计分析
4.1 国外医学类期刊可视化形式更多样
从三种期刊的对比来看，《柳叶刀》与《美国医学会杂志》可视化类型更多，如表2所示，包括照片、表格、数据统计图、流程图、地图/区域热力图、说明/示意图、可视化摘要、层级图、漫画插图、医学影像以及生物细胞图。《中华医学杂志（英文版）》可视化形式相对较少，主要是数据统计图表，这可能与“观点评述”类内容数量较少以及缺少“新闻报道”内容有关。
可视化设计形式的多样性丰富了科学可视化的视觉表达，能有效化解单调呆板的科学印象，从而实现科学可视化的最大效用。《柳叶刀》与《美国医学会杂志》在可视化设计上进行了较多的实践探索，有意识地根据不同类型科学内容进行可视化设计，科学内容可视化表现形式多样，这不仅丰富了科学内容的视觉表达、为读者带来多样的阅读体验，也体现了国外医学期刊对科学可视化的重视。科学可视化不仅意味着科学数据的可视化，也是科学信息、科学知识的可视化，在可视化设计过程中要重视科学内容的类型，根据内容类别合理进行可视化设计，避免盲目进行可视化设计而导致科学内容的误读、缺失或违背阅读习惯。
4.2 统计图表是医学类期刊可视化的主要形式
数据可视化是指通过计算机的图形、图像生成技术，将数据以图形、图像的形式呈现出来[16]。医学研究由于其专业性质，在临床研究当中常伴随着大量临床病例或实验数据的出现，因此数据可视化是医学期刊中不容忽视的可视化内容。如图1所示，《柳叶刀》《美国医学会杂志》《中华医学杂志（英文版）》在“临床研究”与“调查分析”两类研究中均有大量表格与数据统计图，总体来看表格数量与数据统计图数量相差不大，数据可视化程度较高。医学期刊中的数据可视化设计主要由表格和数据统计图组成，表格表现形式较为单一，数据统计图包括单式/复式长条图、线图、散点图、饼图等由计算机根据数据生成的图形，主要用于直观展示研究数据，有利于读者快速对多组数据进行对比以及掌握单个数据的变化。
4.3 研究数据的可视化设计美感提升
抽象数据的可视化设计具备两个显要特点，一是科学数据的纯化，二是设计图的美观。直观性是数据可视化的重要特征，它将复杂的数据转化为精简恰当的图形，使读者能以快速明确的方式获得数据内容。科学数据纯化在于数据的精炼浓缩与精确的数据表达，制作者要将庞杂的科学数据有条理性地进行分类、梳理，选择出重要的数据进行可视化。数据可视化图形主要由计算机生成，但这并不意味着它可以失去审美性的表达。如图2所示，《美国医学会杂志》在统计新冠疫情期间美国部分地区7月死亡人数及原因时使用了面积图，该图充分运用了色彩的表现能力，使用两种颜色区分两个季节，再用两种颜色的不同明度层次区分地区，在视觉上既产生了差异性又具有一定的秩序美感。又如图3《中华医学杂志（英文版）》中对武汉疫情发展的阶段性数据的描述，与多数研究中采用的条图、线图不同，其独特的玫瑰图形给人“眼前一亮”的感受。合规地应用色彩与图形元素能提高读者对信息的解读效率，精炼、美观的数据可视化图形能使读者产生深刻的印象，起到加强内容记忆与理解、吸引读者注意力的作用。
4.4 科学思维可视化设计的具象表达
由计算机领域诞生而来的科学可视化离不开逻辑思维的表述，无论是知识图谱可视化还是数据可视化的数据精炼与提取，都需要缜密的逻辑性。可视化设计不仅能做到数据层面的视觉表达，也能有逻辑地表述科学思维与叙事。根据统计发现，《柳叶刀》《美国医学会杂志》《中华医学杂志（英文版）》在“临床研究”类文献中较常使用流程图，以表述实验研究的流程与步骤，“观点评述”类文献中也存在少量流程图，主要对文章所表述的观点、概念进行解析（图4）。流程图由框图与流程线构成，其设计要点在于科学信息的逻辑性叙述，将事件发展或研究过程清晰有条理地展现给读者，使读者快速了解事件或研究的经过。例如图5《柳叶刀》在对马德里病例进行观察的实验设计流程图中，采用特殊的示意图形取代常见的几何框流程图，用不同的代表性图形示意研究中的各步骤节点，形成明显的对比，相较于由单一几何图形与流程线构成的流程图表达更具象化，更易于读者区分信息。 《美国医学会杂志》还专门设计了“可视化摘要”（Visual Abstract），如图6所示，主要出现在“临床研究”类的原创研究（Original Research）文献中。这类摘要可视化设计的布局清晰，符合人们从左至右、由上至下的阅读习惯，以相应的具象示意图形表示部分关键信息，使实验或研究内容能清晰明确地得到表达，在视觉表现上具有具象生动的优点。根据对医务工作者阅读习惯的调查，有65%的被调查者喜欢通过浏览文献摘要中的信息来选择文章进行深入阅读[17]，摘要的可视化设计正符合读者快速获取摘要信息并通过该信息了解文章主旨的需求。
科学思维的可视化便于读者明确清楚地认知繁杂深奥的科学、实验内容。这种叙事性的可视化设计除了流程图，还有梳理事件发展的时间轴、表述事物关系的层级图等形式。
4.5 可视化设计兼具专业性与科普性
《柳叶刀》《美国医学会杂志》《中华医学杂志（英文版）》都有医学数据或影像的专业图表，《柳叶刀》与《美国医学会杂志》在此基础上还插入少量医学漫画插图与生物细胞图，多在“观点评述”与“新闻”类内容中。如图7《美国医学会杂志》在其“患者手册”页面中加入的医学漫画插图，以漫画的形式为读者展现医学建议与相关内容。
科学可视化设计中的说明/示意图和医学漫画插图具有极强的科普能力，是能使科学门槛降低并走入大众视野的可视化形式。如《柳叶刀》为发病和转归发展机制绘制的示意图（图8），简洁明晰地说明了病理机制。从学术交流角度看，这类示意图对于医学知识、病理、药理机制的说明和展示，具有易于理解和高记忆度的特点，不仅为专业读者提供了更好的阅读、理解方式，也降低了医学学科间的学术交流障碍，有利于推动科学研究的知识共享与普及。
不过在医学学术期刊中，说明/示意、漫画类可视化形式的运用并不多，这除了学术内容及篇幅的限制外，主要原因是可视化设计能力不足，相较于数据统计图与流程图，这类可视化设计需要更高的设计能力与审美能力。根据案例分析来看，国外医学期刊在医学漫画与说明/示意类可视化设计的应用意识上要优于国内医学期刊。
5 对我国医学类期刊科学可视化设计的启示
5.1 丰富科学可视化设计形式
从期刊出版层面看，可视化设计形式多样化可以丰富医学期刊的内容表现，提高医学期刊出版的视觉性。从读者层面看，既能加深专业读者对研究成果的理解与记忆并有助于清除不同医学学科之间的障碍，又能为非专业读者理解医学知识提供便利，从而达到科学普及与知识普惠的效果，使科研成果“破圈”，实现更广泛的传播，并能借此扩大期刊与科学成果的公众影响力。国内医学期刊在可视化设计形式多样化上还应做出更多探索，例如用示意图展示药物、病理机制，在治疗指南、临床研究等内容中加入流程图等，此外在可视化图形的色彩与图形设计上也可进行更多创新。
5.2 注重可视化设计的审美愉悦性
根据“图优效应”机制，越是生动、具有情节性的图越能加强人们的注意力与记忆力，科学可视化的意义不仅在于图形表述，其本质是为了加强读者与作者的交流，为阅读提供便利，达到引起注意、有效理解的目的。可视化设计的审美愉悦性一是为了提升读者的阅读兴趣，吸引其阅读注意力，增强阅读效果;二是人具有追求美、欣赏美的愉悦本能，“读图时代”中具有审美性的可视化设计更符合读者的阅读需求，在科学的理性世界中增加一丝艺术审美感知。医学期刊编辑与作者在进行科学可视化设计时应具备审美意识，适当进行艺术设计构思，尤其对于数据统计图的艺术性设计，可以增强单调图形的艺术性，使其具有审美性与高辨识度，实现实用性与美观性的统一。
5.3 探索医学与设计学科的合作机制
科学可视化是科学与艺术的跨学科融合与交流，对于医学专业而言，医学从业人员、科研人士在可视化设计上的能力是较为薄弱的，需要专业设计人士的助力。部分国外医学期刊出版社有自己的专业设计团队，例如《美国医学会杂志》，这在医学可视化设计上具有一定的优势，尤其在面对例如新冠疫情这类突发公共卫生事件的情况下，通过部门间的协调合作，能更快速有效地实现应急出版的科学可视化设计。
国内医学期刊出版社及科研人员应当给予医学可视化设计相应的重视，可从多方面补齐短板，例如科研人员灵活运用学校教育资源，与设计学等美术学科合作进行可视化设计，出版社可以考虑与第三方机构合作或者在人才培养上做出努力。人机交互的设计形式只是科学可视化设计的一部分，要实现更为灵活、优质的可视化设计仍然需要人与人之间的交流、学科与学科之间的合作，毕竟科学可视化是跨学科的产物。
5.4 医学类期刊需与数字技术深度融合
数字出版技术使多媒介内容融合出版成为现实，不仅拓展了出版物形式，也延伸了内容深度。医学可视化设计应充分利用融媒体出版的特性，与数字技术结合，实现研究内容多种形式的视觉呈现。如建构数字视觉图像，通过超链接的形式放入文章中作为补充阅读;利用二维码呈现医学VR、AR影像，例如微软的MR（Mixed Reality）平台，通过AR技术将患者的病变位置、组织或器官呈现出来，国内就曾有外科手术利用这一技术对患者进行分析;充分运用视觉网站资源，丰富可视化形式，如利用德克萨斯大学创办的骨骼网站（Skeletons）丰富的人体骨骼解剖学图像内容，充实刊物的可视化设计。
6 结 语
国外医学期刊的科学可视化形式多样，具有注重数据的可视化设计及其审美性、强调科学思维可视化的具象表达以及专业性与科普性并重的可视化设计特点。国内医学期刊在医学可视化设计的审美性与设计形式上要弱于国外期刊，在说明/示意图、科普性医学插画等可视化设计上存在较大改善空间。国内医学期刊在进行可视化设计时，应重视可视化形式的多样性，注重可视化设计的审美性，医学研究者与出版社应加强与专业设计人員或学科的联系，充分运用数字技术探索科学可视化的更多形式。我国医学期刊科学可视化设计仍在探索中，但大部分研究学者与出版社已经具备科学可视化设计与传播的意识，在不断的研究与实践中将有很好的发展前景。 注 釋
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（收稿日期：2021-02-23）