思維可視化在初中化學解題中的實踐探究

摘" 要：思維可視化是指在教育教學過程中以學生為主體，利用視覺傳達的方式將抽象的思維過程、知識結構等內容形象地呈現出來，幫助學生理解、掌握相關內容.在初中化學教學中應用思維可視化能夠幫助學生形成良好的解題思路和思維模式.基于此，本文以思維可視化在初中化學解題中的實踐應用為研究對象展開分析與論述，闡述了思維可視化的應用價值，分析了思維可視化在初中化學解題中的應用困難，從目標導向、實驗依托、化學媒介方式闡述了初中化學解題過程中思維可視化的應用方式，以期為相關教育工作者提供一定借鑒.

關鍵詞：思維可視化；解題實踐；初中化學

中圖分類號：G632""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2024）17-0112-03

收稿日期：2024-03-15

作者簡介：袁銀紅（1981.10—），女，江蘇省如東人，本科，中學一級教師，從事課堂教學研究.

思維可視化是指運用一系列圖示技術把本來抽象的思維（思考方法和思考路徑）呈現出來，使其過程清晰可見、結果得以外顯的一種思維能力.被可視化的“思維”更有利于理解和記憶，可以有效提高信息加工及信息傳遞的效能.目前全球可視化思維相關的科研主要來自教育學、管理學等領域，并且誕生了很多提升學習和思維過程的“實用性工具”［1］.例如，美國大衛·海勒博士開發出的思維導圖；英國劍橋大學的愛德華·德·波諾博士開發的“六項思考帽”；日本管理大師石川馨先生所發明的魚骨圖等［2］.思維可視化對于教學具有重要意義，可使學生更直觀地把握相關知識內容，提高理解、記憶效率，并在解決問題的過程中，加深對知識點的理解和記憶.

1" 思維可視化在初中化學解題中的應用困難

1.1" 學生的知識理解不夠透徹

化學科目是基于邏輯推理和科學實證的學科，對學生的抽象思維、邏輯推理和實證觀察等方面的能力有著較高的要求.在化學教學過程中，雖然思維可視化作為一種有效的教學工具可以在一定程度上提高學生的化學解題能力，但也在應用過程中遇到了諸多困難.化學科目包含了大量的抽象概念，如原子、分子、離子等，對這些概念的理解是化學解題的基礎.然而，由于部分學生的知識理解不夠透徹，在面對這些抽象概念時，往往感到困惑，不能準確地理解和應用這些概念.同時，化學科目的教學需要一定的實踐操作，如化學實驗.化學實驗是對化學理論知識的實踐應用，需要學生對化學知識有深入的理解和熟練的操作技能.但是，由于部分學生的知識理解不夠透徹，其在進行化學實驗時，往往無法準確地理解實驗目的、方法和步驟，也無法準確地解析實驗結果.

1.2" 學生的解題思維不夠全面

初中化學解題的核心涉及對知識的理解、應用與綜合.然而，一些學生在解題過程中顯露出思維不夠全面的問題，如理論知識理解片面、數學計算與邏輯推理能力不足以及缺乏高效的解題策略.在理論知識理解片面方面，學生無法全面理解和掌握化學的基本概念和原理，如化學反應速率、化學平衡、物質的性質和結構等.導致學生在解決與這些概念和原理相關的問題時，常常感到困惑和無力.在數學計算與邏輯推理能力不足方面，一些學生在解決需要數學計算的化學問題時，如濃度計算、化學反應物質的量的比例計算等，經常會出現錯誤.同時，在進行邏輯推理時，如推斷化學反應的方向、判斷物質的性質等，也常常缺乏邏輯性和準確性.在解題策略方面，一些學生在面對復雜的化學問題時，往往感到無從下手，無法制定有效的解題策略，如應用化學方程式、利用物質的性質、運用化學實驗等.上述因素互相交織，阻礙了思維可視化在化學解題中的有效應用.

2 初中化學解題過程中思維可視化的應用策略

2.1" 以問題為導向，確定思維可視化的目標

問題導向思維可視化的目標著重強調在教學設計過程中，準確判斷問題性質與難度，使學生可以清晰理解待解決的問題是什么，同時掌握相應的知識和技巧.以教授“溶液的濃度計算”這個知識點為例，教師可以設計一系列具有挑戰性的問題，例如，“如何計算溶液的質量分數？”“如何計算溶液的物質的量濃度？”等.這些問題旨在引導學生去掌握相應的知識和技能，同時理解這些知識和技能在實際問題解決中的運用，為思維可視化目標的提出做準備.思維可視化的目標是幫助學生在解題過程中構建清晰的思維路徑，以提高解題效率和準確率.針對“物質的量濃度”的計算，思維可視化的目標可以細分為以下幾點.

首先，設定問題：“一個體積為250毫升的溶液中含有58.5克的氯化鈉，該溶液的物質的量濃度是多少？”這個問題要求學生運用公式：c=n/V（c代表物質的量濃度，n代表物質的量，V代表溶液體積）進行求解.其次，明確思維可視化的目標后，教師可引導學生制作解題步驟流程圖，如圖1所示.該流程圖可以清晰展示解題步驟，幫助學生理解：

①質量（m）=58.5克，氯化鈉的相對分子質量（Mr）=58.5，溶液體積（V）=250毫升=0.25升.

②根據公式n=m/Mr計算氯化鈉的摩爾數n，其中m是質量，Mr是相對分子質量.

③根據公式c=n/V計算氯化鈉的摩爾濃度c.

最后，教師需要通過實踐活動讓學生將思維可視化的目標轉化為實際操作.教師可以組織學生進行小組討論，每個小組的學生需要一起解決一道摩爾濃度計算的問題，同時，學生需要一起完成解題步驟的流程圖.教師在此過程中的角色主要是指導和提醒，需要提醒學生注意一些重要的解題步驟，比如單位轉換等.幫助學生理解和解決單個問題，培養其問題解決能力.

2.2" 以實驗為依托，進行可視化練習

在初中化學的教學中，實驗教學方法中的思維可視化，能使學生將知識、技能和科學方法有機結合，全面提高學生的問題解決能力.一個具體的實驗教學實例是“沉淀反應”.在這個實驗中，兩種溶液混合在一起，生成不可溶解的固體，稱為沉淀.

例如，硫酸亞鐵溶液與氫氧化鈉溶液混合，會生成不溶解的氫氧化亞鐵沉淀.化學方程式：

FeSO4+2NaOHFe（OH）2↓+Na2SO4.

該實驗過程充滿了可視化元素.學生可以清楚地看到兩種溶液的顏色、混合后的反應以及沉淀的生成.教師可以通過引導學生繪制反應流程圖，幫助他們理解和記住這個反應的全過程.在流程圖中，學生可以清晰地看到每個步驟，比如反應物的混合、沉淀的生成和產品的形成等.另外，為了加深學生對實驗過程的理解，教師還可以設計一些解題任務.例如，提問：“如果將硫酸鐵溶液的體積加倍，那么會對反應有什么影響？”這個問題需要學生理解并運用反應物的物質的量比，以及溶液的物質的量濃度概念.為了解決這個問題，學生需要在腦海中構建起一個思維模型，將實驗操作、化學反應和數學計算有機結合起來.此外，可視化解題策略還可以擴展到實驗報告的撰寫中.例如，教師可以引導學生用表格的形式整理實驗數據，用曲線圖顯示變量之間的關系，用示意圖解釋實驗現象等，這些可視化工具都能幫助學生清晰、系統地理解實驗內容，提高他們的解題能力.

2.3" 以化學符號為媒介，運用思維可視化方式解題

在初中化學教學中，化學符號是溝通化學現象的重要媒介，通過運用思維可視化策略，學生可以更好地理解化學知識，提高解題能力.以HCl+NaOHNaCl+H2O為例，表示的是鹽酸（HCl）與氫氧化鈉（NaOH）反應生成氯化鈉（NaCl）和水（H2O）.這個抽象的化學過程通過思維可視化的方式，能更加直觀地理解.

首先，教師可以將該化學方程式解析為一個故事的發展線索，這種故事化的解讀可以幫助學生記憶和理解.故事的主角是反應物鹽酸和氫氧化鈉，經歷一場化學反應的“冒險”，最終變成了結局——氯化鈉和水.可視化的模型可以進一步幫助學生理解.教師可以引導學生用分子模型或圖形來代表鹽酸和氫氧化鈉，通過改變這些模型來展示生成物氯化鈉和水的形成.這樣的模型操作，使化學反應的過程形象化，讓學生能看得見、摸得著.然后，可以設計相關的實驗，以此來更直觀地展示化學反應的過程［3］.

例如，教師可以讓學生操作將鹽酸與氫氧化鈉溶液混合，觀察其反應過程.在實驗過程中，學生將看到溶液由酸性變為中性，并生成了氯化鈉和水.雖然水和氯化鈉的生成并不直觀，但是通過顏色變化和PH值的變化，學生可以理解酸堿中和的現象.在解題任務設計上，例如，給學生提出一個問題：“如果有2摩爾的鹽酸和2摩爾的氫氧化鈉，那么生成了多少摩爾的氯化鈉和水？”學生需要理解并運用物質的量的概念和化學方程式，從而正確回答問題.

以上各種活動，結合化學符號和思維可視化，可以幫助學生更好地理解酸堿中和反應，并有效提升他們的化學解題能力.化學符號和思維可視化的結合，將會極大地推動學生的化學學習效果，提升他們對抽象化學過程的理解和認知.

3" 結束語

綜上所述，在初中化學解題過程中，應用思維可視化不僅能使學生更加直觀地理解知識內容，還能幫助學生形成良好的化學學科核心素養.教師應充分認識到思維可視化在初中化學解題過程中的應用價值，并根據自身實際教學情況，采取合理策略將思維可視化應用于初中化學解題過程中，幫助學生養成良好的思維習慣.將復雜的化學問題簡單化、直觀化，通過化學實驗演示或生活情境再現等方式呈現知識內容，并在課堂上通過思維可視化輔助教學，促進學生形成良好的化學學科核心素養.

參考文獻：［1］ 江小燕.思維可視化在初中化學解題中的應用分析［J］.數理化解題研究，2023（8）：119-121.

［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.

［責任編輯：季春陽］