基于大概念的思維可視化在初中化學中的應用

祁逸梅

初中化學新課標明確要以促進學生核心素養為導向，以大概念為統領，設置學習主題。因此，基于學科大概念理論，教師需要將孤立的知識點向知識結構框架轉變，實現分散、零碎的化學知識向知識網絡的整合，以促進學生知識體系的建立及核心素養的培養。其中，思維可視化工具的使用是實現這一目標的關鍵，能夠實現零散知識向知識鏈條的整合，將隱形思維形象化、形象思維具體化，以促進學生化學思維的順利發展及核心素養的培養。筆者以“氧氣和二氧化碳兩種物質”為例，從整理瑣碎知識、顯化邏輯關聯、拓展時間空間以及聯動生活實踐四個方面入手，談談思維可視化工具在常見物質學習中的具體應用策略。

一、整理瑣碎知識，形成鏈條

初中階段的化學知識雖然不是特別深奧，但其涵蓋的知識面較廣，較為零散，學生在學習的過程中常常出現新舊知識混淆的情況。用可視化的思維工具整理知識碎片，可以將不存在明顯邏輯關系的知識點整合起來，形成一個完整的知識鏈條，促進學生對于化學物質的整體把控，以及對物質特征細節的鞏固記憶，為思維能力的提升打下堅實的基礎。

比如，在教學“氧氣”這部分內容時，不僅要求學生掌握氧氣的物理性質、化學性質，還要求掌握氧氣的三種實驗室制法，并能夠熟練運用以上知識進行實際問題的解答。具體教學過程中，氧氣的物理性質、化學性質等知識點都比較零散，相互之間的關聯性也較低，導致記憶的難度較大，學生們經常混淆。對此，教師在課堂中運用思維導圖的方式進行瑣碎知識的整合和梳理。首先，繪制空白的思維導圖，給學生們展示思維導圖的組織構成及具體使用方法；其次，將本節課程需掌握的知識點籠統地加以梳理，主要包括物理性質、化學性質、實驗室制法和用途等大塊；第三，結合教學過程的推進，將知識點逐一完善至思維導圖中，直至思維導圖繪制完成。

在化學教學過程中運用思維導圖這一工具，不僅輔助推進了課堂教學過程，還引導學生從整體向細節進行布局梳理，由少及多、由表及里地深挖氧氣的性質特點，將零散的知識碎片以圖示化的方式整合起來，形成完備的知識鏈條，幫助學生全面建立化學知識體系。

二、顯化邏輯關聯，融會資源

“氧氣的實驗室制法”是初中化學中的重要內容，也是學生必須掌握的基礎知識。具體教學過程中，要求學生掌握三種實驗室制取氧氣的方法，不僅能夠模仿教材進行制取，而且要掌握化學反應的本質過程，能夠通過現象分析、總結出實驗原理。為達到這一教學效果，教師采用思維可視化工具進行深層次對比分析，顯化三種制法的內在邏輯關聯，以促進相關教學資源的融會貫通。

比如，講解實驗室中用高錳酸鉀制取氧氣的過程時，教師將少量的高錳酸鉀裝入試管中，用棉花塞在試管口，加熱一段時間后觀察發現：暗紫色的高錳酸鉀經加熱后分解出氧氣，生成了錳酸鉀和二氧化錳兩種物質。同樣的，過氧化氫和氯酸鉀制取氧氣的過程也是由一種物質轉化為兩種或多種物質。對比發現，三種實驗室制取氧氣的過程存在著一定的邏輯關聯。課堂中，教師采用思維可視化工具將這三種制取方式的儀器、反應物、生成物乃至化學式進行整合對比發現，三種化學反應過程都是由一種物質生成了多種物質，也就是學生們需掌握的分解反應。

可見，雖然不同的化學反應所需的物質和現象千差萬別，但都存在一定的內在邏輯關聯。若是忽視這一邏輯關聯，孤立地學習和記憶每一個化學反應，學習難度將非常大。因此，結合這一現狀，教師通過運用思維可視化工具將化學反應之間的邏輯關聯顯化呈現，不僅能夠將相關教學資源融合起來，促進學生深層次掌握化學反應，也有助于學生抽象思維的具化。

三、拓展時間空間，開闊視野

化學學科涉及的知識不僅限于教材中的內容，還有生活和生產的方方面面。因此，教師運用思維可視化工具整合教學資源時，應適當地拓展課堂教學的時間和空間，將更加多元的知識融入課程教學中，可以輔助學生理解常見物質性質特征，有效開闊學生視野，為其核心素養的培養提供內在驅動力。

比如，在講解“二氧化碳”這部分內容時，先是利用思維導圖逐一分析了二氧化碳的性質，共同研究了二氧化碳的實驗室制取方法。研究的過程中，學生結合二氧化碳的化學性質進一步了解到二氧化碳在生活和生產中的廣泛用途及產生的影響。教師運用思維導圖逐一列舉了二氧化碳過多排放導致的全球氣候變暖現象：不僅會導致兩極冰川融化，海平面升高，淹沒部分沿海城市，也會導致暴雨、洪水等災害性和極端氣候事件發生。基于此，教師相應地拓展課堂教學空間，將自然災害、節能減排、低碳理念等內容整合到課堂中，讓學生能夠對二氧化碳的性質有更加清晰直觀的認識。

可見，二氧化碳的教學不能僅限于教材中的內容，其性質特征對生活生產中的影響也是學生應當掌握的內容。因此，教師應全面落實學科大概念的理論要求，在課堂中整合多元化的拓展資源，有助于充實課堂教學內容，促進學生對相關化學知識的理解，還能有效開闊其學科視野，培養核心素養。

四、聯動生活實踐，解決問題

學科大概念教學能夠實現零碎知識的整合統一，使學生能夠高效鏈接運用，將知識點進行多元的聯結重組，從而獲得解決問題的具體方案。因此，在實施化學教學的過程中，教師也應當基于課程教學的內容，聯動生活實踐，讓學生熟練調動課程中的知識點，用于解決實際問題，達到學以致用的教學效果。

比如，共同探討“碳和碳的氧化物”在生活、生產中的應用時，要求學生運用一氧化碳和二氧化碳的性質分析二者在生活中應用的工作原理。常用于消防滅火中的二氧化碳滅火器的工作原理：滅火器中的液體二氧化碳被放出，迅速蒸發成氣體，迅速擴散到火源周圍，火源周圍的氧氣被快速消耗，從而達到滅火效果。除此之外，分析生活中用碳作為燃料的工作原理，以及炭雕的工作原理。學生都能夠利用課堂所學的知識點進行分析，從而詳盡地闡述工作原理。

可見，基于學科大概念理論開展的思維可視化教學過程，能夠將相關的知識點一目了然地予以呈現，不僅有助于學生整體把控常見物質的性質特征，也可保證其在應用解決實際問題時能夠更加高效、便捷。因此，化學教師在實際教學的過程中，應在整合教學資源的基礎上保證思維可視化工具的應用，并以此指導學生開展所學知識的學習總結、復習鞏固及應用提升。

總之，思維可視化是運用一系列的圖示將原本不可視的思維清晰可見地呈現，既能夠將零散碎片化的知識點以多種樣式整合起來，促進知識的結構化，也有助于學生建立化學知識體系。學科大概念視域下的思維可視化教學，能夠實現資源整合可視化，以更加直觀地方式將不同章節、不同模塊的內容進行整合統一，促進化學教學高效開展的同時，推進學生思維能力的發展，培養學生的核心素養。

注：本文系珠海市2022年度教育科研規劃課題“基于學科大概念的思維可視化在初中化學常見物質學習中的實踐研究”（課題編號：2022ZHGHKTG101）階段性研究成果。

責任編輯 韋英哲