芻議運用思維可視化策略提升化學(xué)教學(xué)效能

謝建全

摘 要：在實施核心素養(yǎng)教育的同時，中學(xué)化學(xué)教學(xué)也進入了一個新的發(fā)展階段，即以培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)為目標(biāo)。為了適應(yīng)新課程標(biāo)準(zhǔn)下的人才培養(yǎng)要求，很多教師試圖從傳統(tǒng)的教學(xué)方式轉(zhuǎn)向以教促學(xué)，從獲取知識到掌握技能，發(fā)展思維，提高學(xué)科素養(yǎng)?；诖?，本文首先闡述思維可視化的相關(guān)概念，其次，分析促進化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展的思維可視化教學(xué)設(shè)計原則，最后從實驗與模型相結(jié)合、升級教學(xué)方法、創(chuàng)設(shè)驅(qū)動性問題、建構(gòu)思維圖示四個方面提出運用思維可視化策略提升中學(xué)化學(xué)教學(xué)效能的對策，希望能對教師的教育教學(xué)有所幫助，使學(xué)生能夠養(yǎng)成一定的學(xué)習(xí)方式，從而促進他們的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：思維可視化；中學(xué)化學(xué)；教學(xué)效能

隨著新課程改革的不斷深入，作為一名化學(xué)教師，應(yīng)該努力使學(xué)生掌握有效的記憶方式，有條理地、系統(tǒng)地學(xué)習(xí)，而不是單純地鋪陳、機械地灌輸；在遇到問題時，教師要引導(dǎo)學(xué)生深入思考，并制訂相應(yīng)的解題策略，而不要只是點到為止，含糊其辭。但是，目前的化學(xué)教學(xué)依然是以知識與技能為主，很少注意到學(xué)科知識背后的學(xué)科思考，對化學(xué)學(xué)習(xí)的認識依然停留在死記硬背的狀態(tài)。因此，必須要轉(zhuǎn)變教學(xué)方法，運用思維可視化策略逐步提升中學(xué)化學(xué)的教學(xué)效能。

一、思維可視化概述

在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生對化學(xué)的認識還處于初級階段，還沒有形成一定的學(xué)科思考能力。對一些抽象的、復(fù)雜的反應(yīng)過程、概念，很難理解，也很難運用，很多時候，他們都已經(jīng)掌握了這些知識，卻沒有辦法將這些知識運用到實踐中，這就是他們在化學(xué)學(xué)習(xí)中最大的障礙，無法實現(xiàn)從“我知道”變成“我會用”。因此，這就要求教師要培養(yǎng)學(xué)生的解題思維，讓他們學(xué)會用所學(xué)的知識來解決問題，這就要求學(xué)生通過思考能力，將自己的知識運用到實踐中去[1]。思維是人類大腦對客觀世界的抽象、間接的反應(yīng)，它體現(xiàn)了事物的性質(zhì)和規(guī)律。人類大腦形成的思維是無形的，但通過一些輔助的手段，可以讓自己的思維變得清晰起來。

二、促進化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展的思維可視化教學(xué)設(shè)計原則

（一）主體性原則

新課程標(biāo)準(zhǔn)所倡導(dǎo)的“以人為本”思維，體現(xiàn)了以人為本的重要內(nèi)涵。培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的思維可視化課堂應(yīng)該是以學(xué)生獲取知識、發(fā)展能力和發(fā)展素養(yǎng)為目的，以學(xué)生為中心，努力提高學(xué)生的課堂參與度，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中學(xué)會思考，在思考中采取行動，在行為中提高能力，培養(yǎng)思維能力和核心素養(yǎng)。比如：在實驗探究中，教師將以往的“教師說實驗”改為“學(xué)生分析、設(shè)計、操作”的自主探索，使學(xué)生學(xué)會思考、設(shè)計和評價，形成清晰完整的思維，使學(xué)生在活動中體會到思維的樂趣，從而達到“提高能力、發(fā)展思維、提升素質(zhì)”的目的[2]。

（二）適用性原則

思維的可視化可以通過多種途徑來實現(xiàn)，例如通過語言文字表達、符號表達、圖示表達、模型展示等。這些不同的方法在運用中都有其不同之處，比如：通過符號表現(xiàn)和模型演示，可以從微觀層面上反映宏觀現(xiàn)象，從而達到宏觀識別與微觀分析、模型認知與證據(jù)推理等學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展。圖示表征有助于學(xué)生形成一個完整的知識系統(tǒng)，并促進學(xué)生模型認知能力的發(fā)展；符號表征表示事物間的變化關(guān)系，從而實現(xiàn)思維的轉(zhuǎn)變和思維的平衡[3]。在教學(xué)設(shè)計上，教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，采用適當(dāng)?shù)目梢暬季S方式，進而使思維可視化教學(xué)的效果達到最大化。

（三）深刻性原則

化學(xué)知識是一種比較抽象且非常復(fù)雜的學(xué)科，從微觀的角度看，我們的眼睛是無法看到的，這也是為什么很多學(xué)生認為化學(xué)很難學(xué)習(xí)的原因。在培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)上，要按照學(xué)生的認知規(guī)律，通過直觀的方式，使學(xué)生更好地了解和掌握化學(xué)知識，促進學(xué)生愿意學(xué)、樂學(xué)、會學(xué)，進一步達到全面發(fā)展的教育目的。例如：在“原子結(jié)構(gòu)”的教學(xué)中，教師可以通過多媒體等手段來展示原子結(jié)構(gòu)外部的電子排列情況，并通過視覺的力量激發(fā)學(xué)生的想象力，將抽象的思維具象化，從而加深對抽象知識的認識與記憶。

（四）全面性原則

新課標(biāo)提出，要把“素養(yǎng)為本”的課堂作為培養(yǎng)“復(fù)合型人才”的重要內(nèi)容。因此，必須在教學(xué)中對五項基本素質(zhì)進行全面的指導(dǎo)。在教學(xué)實踐中，教師還需要做到整體的設(shè)計和具體的工作，要做到統(tǒng)籌兼顧、協(xié)調(diào)發(fā)展。比如：“離子反應(yīng)”的教學(xué)中，一方面要培養(yǎng)學(xué)生對電解質(zhì)和非電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率，培養(yǎng)他們的宏觀識別能力。另一方面，還要用動畫的形式，讓他們了解電解質(zhì)的動力學(xué)，加深對電解質(zhì)的概念和內(nèi)涵的理解，從而培養(yǎng)學(xué)生對電解質(zhì)的認知能力。

三、促進化學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展的可視化教學(xué)策略

（一）實驗與模型相結(jié)合，實現(xiàn)宏觀與微觀可視化

視覺感覺總是能夠讓人產(chǎn)生比較強烈的印象，利用視覺效果增強對抽象事物的認識，可以幫助學(xué)生更好地了解微觀事物?；瘜W(xué)的學(xué)習(xí)主要是從微觀的分子和原子等微觀層面去探究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，而在微觀的視角中，化學(xué)的變化增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)難度。在思維可視化的基礎(chǔ)上，教師可以首先建立實驗教學(xué)，使學(xué)生通過直觀的化學(xué)變化，然后利用動畫、圖示、符號等手段向?qū)W生展示化學(xué)反應(yīng)的外在表象和內(nèi)在的變化，一方面，能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高他們的課堂參與；另一方面，通過對化學(xué)變化的微觀分析和解釋，能激發(fā)學(xué)生對化學(xué)變化的宏觀和微觀相結(jié)合的認識。通過運用多媒體技術(shù)，實現(xiàn)微觀變化的動態(tài)過程、微觀粒子結(jié)構(gòu)模型的制作和展示、危險性實驗錄像的展示，進而實現(xiàn)化學(xué)課堂的微觀化、動態(tài)化和可視化[4]。

（二）升級教學(xué)方法，收獲正向?qū)W習(xí)體驗

學(xué)生產(chǎn)生畏學(xué)甚至是厭學(xué)心理的根源，主要是因為他們不懂得如何去學(xué)，不能從中獲得積極的心理經(jīng)驗。中學(xué)初級階段的知識從整體上要比小學(xué)的復(fù)雜得多，如果還像以前那樣死記硬背，那么學(xué)習(xí)就會變得非常困難。因此，中學(xué)化學(xué)教師應(yīng)加強對學(xué)生的學(xué)法更新，提高學(xué)生對知識結(jié)構(gòu)的梳理，逐步培養(yǎng)其高級思維，進而使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中得到積極的心理體驗。因此可以從以下三個方面著手：第一，增強學(xué)科學(xué)習(xí)的勝任感。一些學(xué)生學(xué)習(xí)理科較為吃力，但通過課堂上的知識引導(dǎo)和思維示范，他們也可以將所學(xué)的東西整理歸納出來。通過制作學(xué)科思維導(dǎo)圖，可以加深對學(xué)科概念的認識，并能在概念間形成有序的關(guān)系，從而增強學(xué)生對化學(xué)知識的自信，并逐步愛上化學(xué)課程，并收獲正向的學(xué)習(xí)體驗。第二，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的收獲感。如果學(xué)生能主動思考，通過圖示不斷地審視和反思自己的思維，把知識的內(nèi)在思維結(jié)構(gòu)、解題的思維過程以思維的形式展示出來，就會產(chǎn)生視覺上的、充滿思維的效果。第三，化解學(xué)科知識難點。例如：在《物質(zhì)構(gòu)成的奧秘》的章節(jié)中，學(xué)科思維導(dǎo)圖的作用非常大，這一章是中學(xué)的重點，它的核心價值在于通過圖示的方式，發(fā)掘出學(xué)科的本質(zhì)，建立概念之間的聯(lián)系，而不是單純的總結(jié)，而是建立在分子、原子、離子、元素之間的概念關(guān)系上。

（三）創(chuàng)設(shè)驅(qū)動性問題，促進內(nèi)隱思維外顯化

學(xué)生在解決問題時，內(nèi)心想法往往很難被別人察覺，教師也不能通過答案來判斷學(xué)生的認知是對是錯。運用外在語言進行思維活動，將思維活動的外在表現(xiàn)形式稱為出聲思維。出聲思維是評價學(xué)生自我監(jiān)測的一個重要方法和手段，同時也是對學(xué)生進行自我監(jiān)督的一個重要步驟。學(xué)生在分析和回答問題時，運用發(fā)聲思考的方法，能夠清晰地表達出對客觀事物和現(xiàn)象的分析，從而達到認知思維的外顯[5]。為了培養(yǎng)學(xué)生的核心能力，教師應(yīng)在培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)上，在課堂上提出一些具有啟發(fā)性和開放性的問題，以激發(fā)學(xué)生的思維方式，幫助學(xué)生構(gòu)建新的認知系統(tǒng)，并梳理舊知識內(nèi)部的關(guān)系，使其更好地發(fā)展。例如：在探究電解質(zhì)電離性質(zhì)時，首先，介紹了各種材料的導(dǎo)電性，并依據(jù)燈泡的亮度來設(shè)定驅(qū)動性問題：哪個燈泡的強度更大，亮度更高？物質(zhì)不同其導(dǎo)電率有什么區(qū)別？為什么物質(zhì)不同產(chǎn)生的電離反應(yīng)也會不同？教師通過讓學(xué)生自由陳述、表述，將知識灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾魈剿鳎粌H可以提升教學(xué)效率，而且激發(fā)學(xué)生對知識的深層關(guān)聯(lián)，使其結(jié)構(gòu)更加清楚，進而推動內(nèi)隱知識和思維的外顯。

（四）建構(gòu)思維圖示，厘清知識脈絡(luò)

雖然中學(xué)化學(xué)的知識是按板塊來劃分的，但是這些知識之間的聯(lián)系卻是錯綜復(fù)雜的，造成了學(xué)生對知識的理解混亂，在獲取知識的時候，不能迅速抽取到有用的信息，久而久之，就會影響到后面的學(xué)習(xí)[6]。通過運用思維導(dǎo)圖等思維手段，指導(dǎo)學(xué)生對所學(xué)知識進行歸納、總結(jié)，不僅有助于提高知識的認知結(jié)構(gòu)，擴大知識的深度，而且能夠?qū)W(xué)生的知識掌握狀況進行監(jiān)測，并及時反饋教學(xué)結(jié)果，從而實現(xiàn)最優(yōu)教學(xué)。最常見的思維方式是：思維導(dǎo)圖，概念圖，樹形圖。

其中，思維導(dǎo)圖的作用是對知識的呈現(xiàn)、歸納、延伸，使得知識結(jié)構(gòu)更加完整，有利于知識系統(tǒng)的構(gòu)建，便于記憶、延伸和遷移。概念圖的作用是擴展和闡釋化學(xué)概念，使上位與下位概念的關(guān)系更加明確，從而使它們之間的關(guān)系更加清晰。因此，正確地運用圖示方法進行教學(xué)，能使學(xué)生形成知識網(wǎng)絡(luò)，厘順概念之間的聯(lián)系，使知識和思維可視化。例如：在教學(xué)“酸和堿的反應(yīng)”一課時，教師可以通過繪制“溶液”概念圖，幫助學(xué)生對本章節(jié)酸堿知識進行理解，讓學(xué)生形成一定的概念性思維，通過構(gòu)建思維圖示的方式，厘清相應(yīng)知識的脈絡(luò)，進一步提升化學(xué)學(xué)習(xí)的效率。

（五）培養(yǎng)學(xué)生探索精神，促進學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

在實際教學(xué)中，教師要注意培養(yǎng)學(xué)生的求知欲，讓他們保持積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，通過對所學(xué)知識的有效學(xué)習(xí)，逐步掌握知識的正確運用，從而實現(xiàn)“學(xué)以致用”。教師要對問題進行恰當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生積極探索，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，發(fā)現(xiàn)問題，循序漸進地解決問題。在教學(xué)過程中，教師要對學(xué)生進行持續(xù)的強化與激勵，讓學(xué)生能夠在探究過程中建立學(xué)習(xí)的自信心，并提升他們對化學(xué)知識的探究興趣，進一步激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。比如，教師可以給學(xué)生做正面的評價，可以用語言來激勵，教師要善于認同學(xué)生的意見，激勵學(xué)生的探究精神，很多時候教師的肯定是最好的激勵，能有效促進學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)。比如：“鹽與某些金屬反應(yīng)”的教學(xué)，要做好課堂的準(zhǔn)備，合理安排教學(xué)內(nèi)容，檢驗鹽溶液的特性，通過實驗來檢驗實驗的效果，還要有提高的作用。在實際的化學(xué)教學(xué)中，教師要盡可能耐心細致地講解，不能過分地壓抑課堂的氛圍，要盡可能地讓學(xué)生放松下來，專心地學(xué)習(xí)。課堂上，教師要對學(xué)生提出的問題進行有效的回答，并用實例來回答，這樣可以幫助學(xué)生更好地了解和掌握相關(guān)的化學(xué)知識[7]。

（六）加強學(xué)生思維方式的訓(xùn)練，加強思維邏輯培養(yǎng)

新一輪全國新課改要求學(xué)生積極探索、創(chuàng)新，進而促進學(xué)生的全面發(fā)展。教師要不斷地優(yōu)化教學(xué)計劃，在講解完了知識之后，要強化學(xué)生的基本功，讓他們在課堂上完成作業(yè)。思維邏輯的培養(yǎng)要經(jīng)過長期的培訓(xùn)，教師要有針對性地進行，面對一道化學(xué)題，不僅要掌握問題的答案，而且要能把解題方法和解題思路融會貫通。在解題過程中，教師要適時地給予提示，以確保他們思維能力的全面發(fā)展。同時，化學(xué)實踐活動的實施效果也非常顯著，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)狀況，合理設(shè)計實踐主題、內(nèi)容和流程。中學(xué)生對教學(xué)活動很感興趣，可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情得到充分發(fā)揮，但在實際教學(xué)中要做到有針對性，要做到既要有趣，又要有教育意義。在化學(xué)教學(xué)中，教師要重視化學(xué)的理論和實踐的結(jié)合，要對學(xué)生有一個全面的認識，要有一個完整的教學(xué)系統(tǒng)。

結(jié)束語

綜上所述，思維形象化為提高教學(xué)效率提供了新的支撐點，以學(xué)科知識為載體，系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科思維，使學(xué)生在構(gòu)建知識體系和問題解決戰(zhàn)略模式的過程中，訓(xùn)練學(xué)生的思維、歸納、推理、分析的能力，以及運用一般的思維方法，如追問、比較、整合等，最終實現(xiàn)中學(xué)化學(xué)課程的高效教學(xué)。此外，中學(xué)教師應(yīng)具有教師職業(yè)素養(yǎng)，應(yīng)強化對有關(guān)教學(xué)要求的認識，掌握教學(xué)內(nèi)容，并能根據(jù)學(xué)生的實際情況，合理使用，通過培養(yǎng)學(xué)生對化學(xué)的興趣，加強對化學(xué)知識的了解，進而更好地促進學(xué)生的思維發(fā)展。

參考文獻

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本文系福建省泉州市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃（第一批）課題“圖形組織器提升初中學(xué)生思維可視性的實踐研究”（課題編號：QG451-162）研究成果之一。