知識可視化對高職無機化學(xué)教學(xué)的影響

李真清

摘 要：在知識量劇增的當(dāng)下，知識的學(xué)習(xí)將不僅是記憶，更重要的是在理解和思考的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新。教師在化學(xué)教學(xué)中使用知識可視化的多種工具，能夠幫助學(xué)生更好地掌握知識，也有利于促進傳統(tǒng)教學(xué)方式的變革，而多媒體和網(wǎng)絡(luò)更為這種變革提供了可能。本文介紹了知識可視化的相關(guān)概念及其教育領(lǐng)域中的常用工具，展現(xiàn)了知識可視化對于高職無機化學(xué)教學(xué)的巨大促進作用。

關(guān)鍵詞：知識可視化 可視化工具 無機化學(xué)教學(xué)

當(dāng)今時代，信息爆炸已經(jīng)成為一個無可爭議的事實。知識總量呈幾何級數(shù)增長，知識更新速度越來越快，學(xué)習(xí)無法再單純依靠大量的記憶，教學(xué)更需要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的能力，而這種能力的核心便是思維能力和創(chuàng)新能力。筆者將從知識可視化這個新型教學(xué)途徑入手，探討無機化學(xué)教學(xué)中的創(chuàng)新性教與學(xué)。

一、 知識可視化的概念與必要性

1.知識可視化的概念

可視化的原意是“可看得見的、清楚的呈現(xiàn)”，它作為專業(yè)術(shù)語始見于1987年的“科學(xué)計算可視化”。而知識可視化，則指的是所有可以用來建構(gòu)和傳達復(fù)雜知識的圖解手段。它不僅要傳達事實與概念信息，其更重要的目的在于表達見解、經(jīng)驗、態(tài)度、價值觀、期望、觀點、意見和預(yù)測等，并以這種方式幫助他人正確地重構(gòu)、記憶和應(yīng)用這些知識。

數(shù)據(jù)是信息的載體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，知識則是由信息加工和提煉而成的結(jié)晶。知識可視化把最有價值的知識通過數(shù)據(jù)挖掘、信息處理、知識計量、圖形繪制顯示出來，使個人和組織的認知產(chǎn)生更大的效用。簡單而言，知識可視化就是知識的概念化加可視化。

2.知識可視化的必要性

那么，為什么在知識時代需要對知識進行可視化的處理呢？首先，其主觀原因在于，人類獲得信息的特點是視覺信息占人們所能獲得信息總量的絕大多數(shù)。因此，可視化技術(shù)將抽象的事物或過程變成有利于被接受和認知的圖形圖像，將為知識的理解和傳播做出重要貢獻。在這種情況下，人們不應(yīng)滿足于最低層次視網(wǎng)膜的觀看，而要達到高層次的對視覺信息的理解。因此如何發(fā)展知覺能力，進行視覺認知的學(xué)習(xí)，也就成了人們學(xué)習(xí)生活中的重要方面。而在高職無機化學(xué)教學(xué)中，教師不僅要在教授的知識可視化方面進行努力，也需要提高學(xué)生圖像認知的水平。

另一方面，當(dāng)今多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的普及，為教學(xué)中進行知識可視化的變革提供了客觀條件。例如，在講解無機化學(xué)實驗時，教師不再需要通過真實的實驗操作來教授，而可以借助一些化學(xué)實驗軟件，讓學(xué)生系統(tǒng)了解整個實驗過程中物質(zhì)的變化，并能多次、重復(fù)地進行演示，隨時停下來進行重點環(huán)節(jié)的講解，從而加深學(xué)生對于實驗的理解，為學(xué)生以后進行實驗操作打下扎實的理論基礎(chǔ)。這樣，實驗步驟不再是普通的文字，而是可視化的動畫與圖像，從色彩、聲音、動作等多方面進行刺激，有助于學(xué)生的記憶與理解。

二、化學(xué)教學(xué)中的知識可視化工具分析

知識可視化工具有多種，在教育領(lǐng)域中常用的則有以下幾種：概念圖，它是知識地圖的前身；思維導(dǎo)圖，是英國人Tony Buzan 所創(chuàng)的一種筆記方法，尤其適合對發(fā)散性思維的表達；認知地圖，又稱因果圖，主要用于幫助人們規(guī)劃和決策；語義網(wǎng)絡(luò)，以概念和有意義的、不受限制的連接詞為基礎(chǔ)，形成基本的實例或命題，可以包含成百上千的相互關(guān)聯(lián)的概念；思維地圖，用以幫助閱讀理解、寫作過程問題解決、思維技巧提高。

那么在化學(xué)教學(xué)中，這些工具有哪些具體的使用方式呢？以語義網(wǎng)絡(luò)為例，這一知識可視化工具的使用有兩方面的內(nèi)涵。一方面，一個知識點與其他知識點存在著聯(lián)系。如當(dāng)我們接觸到氯氣這一知識點時，會聯(lián)想到氯化鈉、氯化氫、鹽酸和次氯酸，會聯(lián)想到漂白粉、氯堿工業(yè)，還可以想到氯仿、四氯化碳，甚至聯(lián)想到化學(xué)武器、化學(xué)與生活；另一方面，兩個知識點的聯(lián)系方式也不是唯一的，如氯氣和氯化氫之間，僅從化學(xué)反應(yīng)的角度考慮，氯氣就可以與很多物質(zhì)反應(yīng)生成氯化氫，同時氯化氫也能和很多物質(zhì)反應(yīng)生成氯氣。不斷學(xué)習(xí)能使知識網(wǎng)絡(luò)充實和優(yōu)化，而知識的聯(lián)系是不固定的，由于新的知識充實網(wǎng)絡(luò)間的聯(lián)系，會有新的知識間的聯(lián)系取代舊聯(lián)系。再如，概念圖的使用，有利于學(xué)生把握無機化學(xué)學(xué)科中不同概念之間的上下位關(guān)系。這不僅有利于學(xué)生熟練掌握學(xué)科概念，也能夠使學(xué)生在鞏固知識基礎(chǔ)的前提下進行概念之間的區(qū)分與聯(lián)想。這樣，知識就不再是分散的“點”，而能組織成一張具有有效聯(lián)系的“網(wǎng)”。

上面列舉的其他知識可視化工具，同樣能在不同程度和層面上發(fā)揮類似的作用。總而言之，知識可視化工具的使用，基本是以圖像和組織的方式對學(xué)科知識起到多角度聯(lián)系的作用。

三、知識可視化的教學(xué)價值

教學(xué)，是以學(xué)生原有的認知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以課程內(nèi)容為載體，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，師生雙方圍繞教學(xué)目標而進行“教”和“學(xué)”的共同活動過程。而有效教學(xué)，則是教學(xué)效果與教學(xué)效率的綜合體現(xiàn)。一方面，教師根據(jù)教學(xué)目標對教學(xué)資源進行調(diào)控，選擇出有利于提高教學(xué)效果的課程資源、教學(xué)內(nèi)容及環(huán)境媒體，設(shè)計出合理的教學(xué)過程，預(yù)設(shè)出更多課程內(nèi)容，引起學(xué)生的主動反應(yīng)，教授更多的課程內(nèi)容；另一方面，教師通過對學(xué)生心理因素的積極了解，運用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和適宜的教學(xué)策略，引導(dǎo)教學(xué)向目標邁進，使教學(xué)以最少的投入收獲最大的產(chǎn)出。

而知識可視化，首先能幫助教師進行合理的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計。教師可以切合學(xué)生的認知特點，利用信息技術(shù)，設(shè)計有利于化學(xué)知識記憶的場景、知識內(nèi)化的情景和思維的情景。這樣，教學(xué)設(shè)計就不僅僅停留在讓學(xué)生進行“感知記憶”和對知識“機械重復(fù)”的層面，而能幫助學(xué)生進行化學(xué)知識的系統(tǒng)構(gòu)建與深入探究。其次，運用如思維導(dǎo)圖等的知識可視化工具，有利于學(xué)生經(jīng)過引導(dǎo)自己創(chuàng)建一種從全局出發(fā)、自上而下的組織結(jié)構(gòu)圖，進行放射性思考，在邏輯與想象、抽象與形象之間發(fā)揮潛能，提高學(xué)習(xí)效果。這樣，學(xué)生不僅能自主地進行學(xué)后的復(fù)習(xí)、記憶，而且能進行分析研究，甚至產(chǎn)生新的理解。而線性結(jié)構(gòu)的文本材料，則不利于達到學(xué)習(xí)的目的。第三，知識可視化的教學(xué)方式能夠充分活躍課堂氣氛。利用多媒體網(wǎng)絡(luò)使教學(xué)內(nèi)容形象化、直觀化、立體化，使學(xué)生掌握知識的欲望更加強烈，學(xué)生從“知識容器”變?yōu)橹R的主動獲取者，教學(xué)過程由傳統(tǒng)講述變?yōu)閷W(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探索問題的過程。

無機化學(xué)是一門在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的基礎(chǔ)自然科學(xué)。由于研究對象的獨特性，它形成了自己的一套認識物質(zhì)世界的研究方法，從而形成了特定的概念、定律和理論。在教學(xué)中，學(xué)生只有運用形成這些概念、定律和理論的方法，才能在腦海中形成這些概念的內(nèi)涵和外延，并靈活地運用概念去學(xué)習(xí)新知識、解決新問題。知識可視化讓教學(xué)從知識本身跨越到思維層面，在新時代的化學(xué)教學(xué)中，正需要采用這樣的新工具提升教學(xué)的效果。

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（作者單位：江西冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院）