知識可視化對高職無機化學教學的影響

李真清

摘 要：在知識量劇增的當下，知識的學習將不僅是記憶，更重要的是在理解和思考的基礎上進行創(chuàng)新。教師在化學教學中使用知識可視化的多種工具，能夠幫助學生更好地掌握知識，也有利于促進傳統(tǒng)教學方式的變革，而多媒體和網(wǎng)絡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教學的巨大促進作用。

關(guān)鍵詞：知識可視化 可視化工具 無機化學教學

當今時代，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，學習無法再單純依靠大量的記憶，教學更需要培養(yǎng)學生學習的能力，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途徑入手，探討無機化學教學中的創(chuàng)新性教與學。

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、意見和預測等，并以這種方式幫助他人正確地重構(gòu)、記憶和應用這些知識。

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，進行視覺認知的學習，也就成了人們學習生活中的重要方面。而在高職無機化學教學中，教師不僅要在教授的知識可視化方面進行努力，也需要提高學生圖像認知的水平。

另一方面，當今多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡的普及，為教學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實驗軟件，讓學生系統(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，從而加深學生對于實驗的理解，為學生以后進行實驗操作打下扎實的理論基礎。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，有助于學生的記憶與理解。

二、化學教學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，以概念和有意義的、不受限制的連接詞為基礎，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。

那么在化學教學中，這些工具有哪些具體的使用方式呢？以語義網(wǎng)絡為例，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)想到化學武器、化學與生活；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，僅從化學反應的角度考慮，氯氣就可以與很多物質(zhì)反應生成氯化氫，同時氯化氫也能和很多物質(zhì)反應生成氯氣。不斷學習能使知識網(wǎng)絡充實和優(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，有利于學生把握無機化學學科中不同概念之間的上下位關(guān)系。這不僅有利于學生熟練掌握學科概念，也能夠使學生在鞏固知識基礎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?？偠灾R可視化工具的使用，基本是以圖像和組織的方式對學科知識起到多角度聯(lián)系的作用。

三、知識可視化的教學價值

教學，是以學生原有的認知結(jié)構(gòu)為基礎，以課程內(nèi)容為載體，學生在教師的引導下，師生雙方圍繞教學目標而進行“教”和“學”的共同活動過程。而有效教學，則是教學效果與教學效率的綜合體現(xiàn)。一方面，教師根據(jù)教學目標對教學資源進行調(diào)控，選擇出有利于提高教學效果的課程資源、教學內(nèi)容及環(huán)境媒體，設計出合理的教學過程，預設出更多課程內(nèi)容，引起學生的主動反應，教授更多的課程內(nèi)容；另一方面，教師通過對學生心理因素的積極了解，運用恰當?shù)慕虒W方法和適宜的教學策略，引導教學向目標邁進，使教學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內(nèi)容設計。教師可以切合學生的認知特點，利用信息技術(shù)，設計有利于化學知識記憶的場景、知識內(nèi)化的情景和思維的情景。這樣，教學設計就不僅僅停留在讓學生進行“感知記憶”和對知識“機械重復”的層面，而能幫助學生進行化學知識的系統(tǒng)構(gòu)建與深入探究。其次，運用如思維導圖等的知識可視化工具，有利于學生經(jīng)過引導自己創(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，提高學習效果。這樣，學生不僅能自主地進行學后的復習、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，則不利于達到學習的目的。第三，知識可視化的教學方式能夠充分活躍課堂氣氛。利用多媒體網(wǎng)絡使教學內(nèi)容形象化、直觀化、立體化，使學生掌握知識的欲望更加強烈，學生從“知識容器”變?yōu)橹R的主動獲取者，教學過程由傳統(tǒng)講述變?yōu)閷W生發(fā)現(xiàn)問題、探索問題的過程。

無機化學是一門在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應用的基礎自然科學。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。在教學中，學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習新知識、解決新問題。知識可視化讓教學從知識本身跨越到思維層面，在新時代的化學教學中，正需要采用這樣的新工具提升教學的效果。

參考文獻：

[1]孔寒冰.工程學科：框架、本體與屬性[M].杭州：浙江大學出版社，2011.

[2]任悅.視覺傳播概論[M].北京：中國人民大學出版社，2008.

[3]王丹.知識可視化工具在教學中的應用研究[J].軟件導刊，2013（7）.

[4]葉梓.切合學生認知特點利用信息技術(shù)發(fā)揮思維可視化效能[J].中國教育技術(shù)裝備，2013（6）.

（作者單位：江西冶金職業(yè)技術(shù)學院）