芻議運用思維可視化策略提升化學教學效能

謝建全

摘 要：在實施核心素養教育的同時，中學化學教學也進入了一個新的發展階段，即以培養學生的化學核心素養為目標。為了適應新課程標準下的人才培養要求，很多教師試圖從傳統的教學方式轉向以教促學，從獲取知識到掌握技能，發展思維，提高學科素養。基于此，本文首先闡述思維可視化的相關概念，其次，分析促進化學核心素養發展的思維可視化教學設計原則，最后從實驗與模型相結合、升級教學方法、創設驅動性問題、建構思維圖示四個方面提出運用思維可視化策略提升中學化學教學效能的對策，希望能對教師的教育教學有所幫助，使學生能夠養成一定的學習方式，從而促進他們的全面發展。

關鍵詞：思維可視化；中學化學；教學效能

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

一、思維可視化概述

在中學化學教學中，學生對化學的認識還處于初級階段，還沒有形成一定的學科思考能力。對一些抽象的、復雜的反應過程、概念，很難理解，也很難運用，很多時候，他們都已經掌握了這些知識，卻沒有辦法將這些知識運用到實踐中，這就是他們在化學學習中最大的障礙，無法實現從“我知道”變成“我會用”。因此，這就要求教師要培養學生的解題思維，讓他們學會用所學的知識來解決問題，這就要求學生通過思考能力，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，它體現了事物的性質和規律。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、促進化學核心素養發展的思維可視化教學設計原則

（一）主體性原則

新課程標準所倡導的“以人為本”思維，體現了以人為本的重要內涵。培養學生核心素養的思維可視化課堂應該是以學生獲取知識、發展能力和發展素養為目的，以學生為中心，努力提高學生的課堂參與度，使學生在學習中學會思考，在思考中采取行動，在行為中提高能力，培養思維能力和核心素養。比如：在實驗探究中，教師將以往的“教師說實驗”改為“學生分析、設計、操作”的自主探索，使學生學會思考、設計和評價，形成清晰完整的思維，使學生在活動中體會到思維的樂趣，從而達到“提高能力、發展思維、提升素質”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，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：通過符號表現和模型演示，可以從微觀層面上反映宏觀現象，從而達到宏觀識別與微觀分析、模型認知與證據推理等學科素養的發展。圖示表征有助于學生形成一個完整的知識系統，并促進學生模型認知能力的發展；符號表征表示事物間的變化關系，從而實現思維的轉變和思維的平衡[3]。在教學設計上，教師應根據教學內容和教學目標，采用適當的可視化思維方式，進而使思維可視化教學的效果達到最大化。

（三）深刻性原則

化學知識是一種比較抽象且非常復雜的學科，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生認為化學很難學習的原因。在培養學生的化學基礎上，要按照學生的認知規律，通過直觀的方式，使學生更好地了解和掌握化學知識，促進學生愿意學、樂學、會學，進一步達到全面發展的教育目的。例如：在“原子結構”的教學中，教師可以通過多媒體等手段來展示原子結構外部的電子排列情況，并通過視覺的力量激發學生的想象力，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

新課標提出，要把“素養為本”的課堂作為培養“復合型人才”的重要內容。因此，必須在教學中對五項基本素質進行全面的指導。在教學實踐中，教師還需要做到整體的設計和具體的工作，要做到統籌兼顧、協調發展。比如：“離子反應”的教學中，一方面要培養學生對電解質和非電解質溶液的電導率，培養他們的宏觀識別能力。另一方面，還要用動畫的形式，讓他們了解電解質的動力學，加深對電解質的概念和內涵的理解，從而培養學生對電解質的認知能力。

三、促進化學核心素養發展的可視化教學策略

（一）實驗與模型相結合，實現宏觀與微觀可視化

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

（二）升級教學方法，收獲正向學習體驗

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

（三）創設驅動性問題，促進內隱思維外顯化

學生在解決問題時，內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形式稱為出聲思維。出聲思維是評價學生自我監測的一個重要方法和手段，同時也是對學生進行自我監督的一個重要步驟。學生在分析和回答問題時，運用發聲思考的方法，能夠清晰地表達出對客觀事物和現象的分析，從而達到認知思維的外顯[5]。為了培養學生的核心能力，教師應在培養學生的基礎上，在課堂上提出一些具有啟發性和開放性的問題，以激發學生的思維方式，幫助學生構建新的認知系統，并梳理舊知識內部的關系，使其更好地發展。例如：在探究電解質電離性質時，首先，介紹了各種材料的導電性，并依據燈泡的亮度來設定驅動性問題：哪個燈泡的強度更大，亮度更高？物質不同其導電率有什么區別？為什么物質不同產生的電離反應也會不同？教師通過讓學生自由陳述、表述，將知識灌輸轉變為自主探索，不僅可以提升教學效率，而且激發學生對知識的深層關聯，使其結構更加清楚，進而推動內隱知識和思維的外顯。

（四）建構思維圖示，厘清知識脈絡

雖然中學化學的知識是按板塊來劃分的，但是這些知識之間的聯系卻是錯綜復雜的，造成了學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習[6]。通過運用思維導圖等思維手段，指導學生對所學知識進行歸納、總結，不僅有助于提高知識的認知結構，擴大知識的深度，而且能夠對學生的知識掌握狀況進行監測，并及時反饋教學結果，從而實現最優教學。最常見的思維方式是：思維導圖，概念圖，樹形圖。

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

（五）培養學生探索精神，促進學生學習興趣

在實際教學中，教師要注意培養學生的求知欲，讓他們保持積極的學習態度，通過對所學知識的有效學習，逐步掌握知識的正確運用，從而實現“學以致用”。教師要對問題進行恰當的引導，引導學生積極探索，培養自主學習能力，發現問題，循序漸進地解決問題。在教學過程中，教師要對學生進行持續的強化與激勵，讓學生能夠在探究過程中建立學習的自信心，并提升他們對化學知識的探究興趣，進一步激發學習積極性。比如，教師可以給學生做正面的評價，可以用語言來激勵，教師要善于認同學生的意見，激勵學生的探究精神，很多時候教師的肯定是最好的激勵，能有效促進學生對化學的學習。比如：“鹽與某些金屬反應”的教學，要做好課堂的準備，合理安排教學內容，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。在實際的化學教學中，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，要盡可能地讓學生放松下來，專心地學習。課堂上，教師要對學生提出的問題進行有效的回答，并用實例來回答，這樣可以幫助學生更好地了解和掌握相關的化學知識[7]。

（六）加強學生思維方式的訓練，加強思維邏輯培養

新一輪全國新課改要求學生積極探索、創新，進而促進學生的全面發展。教師要不斷地優化教學計劃，在講解完了知識之后，要強化學生的基本功，讓他們在課堂上完成作業。思維邏輯的培養要經過長期的培訓，教師要有針對性地進行，面對一道化學題，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展。同時，化學實踐活動的實施效果也非常顯著，應根據學生的實際學習狀況，合理設計實踐主題、內容和流程。中學生對教學活動很感興趣，可以使學生的學習熱情得到充分發揮，但在實際教學中要做到有針對性，要做到既要有趣，又要有教育意義。在化學教學中，教師要重視化學的理論和實踐的結合，要對學生有一個全面的認識，要有一個完整的教學系統。

結束語

綜上所述，思維形象化為提高教學效率提供了新的支撐點，以學科知識為載體，系統地培養學生的學科思維，使學生在構建知識體系和問題解決戰略模式的過程中，訓練學生的思維、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，最終實現中學化學課程的高效教學。此外，中學教師應具有教師職業素養，應強化對有關教學要求的認識，掌握教學內容，并能根據學生的實際情況，合理使用，通過培養學生對化學的興趣，加強對化學知識的了解，進而更好地促進學生的思維發展。

參考文獻

[1]徐瑤.思維可視化在初中化學解題中的應用分析[J].考試周刊，2021（3）：132-134.

[2]陶茂榮.運用思維可視化策略提升初中化學教學效能[J].中學生數理化（教與學），2020（7）：48.

[3]董進文.運用思維可視化策略提升初中化學教學效能[J].魅力中國，2020（8）：173.

[4]陳宏海.思維可視化在初中化學解題中的應用分析[J].新課程導學，2021（17）：27-28.

[5]劉秋芳，張賢金，吳新建.“學悟思”建構初中化學可視化思維模型的教學[J].化學教與學，2021（4）：6-10.

[6]張宜峰.對標學生發展核心素養完善初中化學教學與評價：評基于學生發展核心素養的學業標準·初中化學[J].化學教育（中英文），2022，43（3）：128.

[7]仇進寶.淺談在初中化學教學中應用化學實驗的策略[J].天天愛科學（教學研究），2020（9）：66.

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