知识可视化在化学教学中的应用探讨

汤敏敏

摘 要：知识可视化是通过视觉表征形式促进知识的传播与创新，知识可视化的发展基础是计算可视化、信息可视化以及数据可视化等。要想应用知识可视化方法，可采用对比的方法，对数据可视化、知识可视化与信息可视化之间的关系进行研究，在此基础上探讨教育技术、知识工程与知识可视化三者之间的关系。在化学教学中，教师将抽象的知识转变为易被学生接受的图形图像，使抽象知识具体化，能够提高学生的学习兴趣，推动课堂教学效果的显著提升。就目前来看，知识可视化在课堂教学中有着广阔的应用前景。文章分析知识可视化的内涵，探讨知识可视化在化学教学中的作用，研究知识可视化在化学教学中的应用策略。

关键词：知识可视化；初中化学；教学质量；教学效果

中图分类号：G633.8 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2017）25-0036-02

可视化（Visualization）意为看得见的、视觉的，从过程来看将任何抽象的事物转变为图形图像都可称作可视化。比如，在计算机领域内，操作系统由DOS转变为Windows是计算机史上的一次重大变革。这次转变，也是可视化在实际生活与工作中应用的经典实例。可视化就是利用计算机技术，将数据转换成图形图像在屏幕上显示出来再进行交互处理的理论、方法和技术。在新课改背景下，课堂教学不仅是为了提高学生的学习成绩，更重要的是培养学生的思维能力。因此，在化学课堂教学过程中，教师要采用一种更为直观的知识教授方式，使得学生与知识之间的互动性增强，并将抽象知识具体化，通过图形、图像、声音、动画、视频等形式进行展现，使得学生对于知识的理解程度更高，进而有效地提高学生的学习效率。为了实现这一目标，化学教师要利用适合的方式对抽象的化学知识进行转化，从而为学生揭示化学知识的本质，提高学生对化学学科的学习兴趣。

一、 知识可视化的概念

人们从幼儿阶段开始就接触图形图像，在这个过程中逐渐形成一定的空间概念。图形图像是对信息进行传递以及重新建构概念的一种有效方式，知识可视化理论正是在对图形图像进行深入研究的基础上形成的。早在2004年，瑞士卢加诺大学的马丁·爱普（Eppler，M.J.）和雷莫·布克哈德（Burkard，R.A.）就对知识可视化进行了明确的定义。他们认为，可以通过视觉作用直接存储在人们的记忆表象中，并在人们的认知结果中存在的事物是图形图像。而知识可视化的产生正是以图形图像的產生为基础的，其通过改进两人或多人间知识的创造与转移，实现个体间的相互影响与作用。知识可视化主要研究视觉表征的使用，知识可视化是指能用来构建和传递复杂观点与内容的所有图形手段及方式。简言之，知识可视化是通过视觉表征形式促进知识的传播与创新。研究表明，知识可视化运用于学校课堂教学中，对于提高教学效果是有显著意义的。就化学学习过程来看，学生在初中阶段首次接触化学知识，很多学生感觉化学概念、符号学习难度较大。如果教师运用知识可视化理论，将晦涩的化学知识转化为形象化的图像、图表、视频、动画等，学生就更容易接受和理解。教师经常在课堂教学中运用这种教学方式，不仅可以使学生掌握学习化学的规律，也会使学生的学习效率得到显著提高。例如，在探究金属的化学性质时，若教师在课堂教学中仅仅告诉学生结论，学生则很难理解与记忆，且对知识点也没有更加深入的认知。这时，教师可以选择铁作为研究对象，将铁与稀硫酸进行反应。学生会发现铁被逐渐溶解，有气体生成，无色溶液逐渐变成浅绿色，根据相关化学方程式得出实验中生成硫酸亚铁以及氢气。结合形象化的化学实验，学生对于得出的结论会有更为直观的印象，也更容易理解，进而有效提升学习效果。

二、知识可视化在化学教学中的作用

知识可视化的形式，主要有概念图、知识导图等。教师引导学生灵活运用知识可视化理论，可以使学生通过对概念的理解建立自身的认知思路以及认知过程，并借助概念图等形成对概念的深刻理解。首先，学生对所要学习的知识进行预习，挑出其中需要理解记忆的相关概念，并依据自身的理解对概念之间的关系进行描述。其次，学生根据自身对知识的理解，构建相关内容的概念图。教师要鼓励学生之间对自身所理解的情况展开交流，学习别人理解的特殊之处。最后，在复习阶段对知识进行分类总结，通过概念图透彻地了解知识点之间的联系，从而更好地理解各种知识。

三、知识可视化在化学教学中的应用策略

1. 思维导图的应用

思维导图是知识导图的一个重要组成部分，其立足于课堂教学中的重点知识。教师要引导学生对重点知识进行分解，先划分主干，再以主干为中心对知识点进行结构分解，形成类别不一样的知识支点，最后对知识支点进行分析，得到相关知识点的结论。教师要指导学生从支点到枝干、从枝干到重点知识、再以重点知识为核心逐渐向知识中心靠拢，使得学生对知识的理解范围逐渐扩大，进而提高学生的学习效率。下面以人教版化学教材中“温室效应”一节内容为例进行说明。温室效应主要是人类在生产、生活中排放的二氧化碳等温室气体急剧增加而产生的。在课堂教学正式开始前，教师可以利用教室中的多媒体设备向学生展示现在温室效应的严峻程度，接着让学生依据观看的情况谈谈自身的感受以及对温室效应的理解。在课堂教学开始后，教师以温室效应为主题，引导学生对这一节的内容进行划分，让学生根据自己的实际情况画出自己所理解的思维导图。第一步，确定“温室效应”思维导图的主干。第二步，对“温室效应”思维导图的枝干进行合理的分解。之后再根据这个枝干，对枝干中的关键词进行结构分解。然后，教师引导学生对温室效应产生的诸多原因以及对人类社会产生的影响进行具体分析。教师可以引导学生先对思维导图进行分析，再结合多媒体展示温室效应的相关影响以及具体数据，让学生将数据直接纳入到思维导图中，从而得出最终结论。这样一来，教师通过知识可视化的教学方式，使得原来定义化以及依靠文字承载的知识点转化为具体形象的思维导图，从而使得学生对知识的理解程度更加深刻，使得学生获得最佳的学习效果。

2. 充分利用视频、图片、图形等可视化工具

在课堂教学中，可用到的可视化工具一般有投影仪、计算机以及录像设备等。运用可视化工具，可以使得原有的课堂时空限制被打破，将原有的文字知识转化为生活中的具体实例。这种教学方式，不仅使得学生与知识之间的距离被拉近，也使得学生感受到更为直观的知识以及体验，实现了理论与实践相结合。例如，在学习“二氧化碳”这一节知识的时候，学生对二氧化碳产生途径的了解仅限于人类与动物呼吸、汽车尾气排放。而教师通过多媒体技术的应用，使学生对二氧化碳的产生途径有了更为充分的了解，大大拓宽了学生的知识面，提升了学生的综合素质。因此，在化学课堂教学中，教师可以将重点知识制作为视频或图片形式，并以这种呈现视频或图片的形式代替原有的抽象的讲解，进而在化学课堂中实现对知识的可视化教学。

四、结束语

综上所述，知识可视化是通过视觉表征形式促进知识的传播与创新。知识可视化在化学教学中的应用符合新课标要求，对学生更好地理解以及记忆知识有着重要意义。本文分析知识可视化的内涵，探讨知识可视化在化学教学中的作用，研究知识可视化在化学教学中的应用策略。在化学课堂教学中，教师要注重更新教育理念，积极转变教学方式，灵活运用知识可视化等方式提高教学的实效性，从而显著提升课堂教学质量。

参考文献：

[1]钱程，马宏佳.知识可视化及其在初中化学教学中应用的研究[J].化学教与学，2015（07）.

[2]张力平.知识可视化策略在化学教学中的应用[J].山东教育，2011（11）.

[3]王叶军.利用思维地图让知识生成可视化——以初中化学“溶液”为例[J].中学化学，2016（05）.

[4]吴良根.化学事实性知识教学中的记忆策略及其应用[J].教学与管理，2012（31）.

[5]郑振勤.落实主干知识教学提升学生学习能力——初中化学《空气》主干知识及其教学试析[J].教育实践与研究，2011（08）.