刍议运用思维可视化策略提升化学教学效能

谢建全

摘 要：在实施核心素养教育的同时，中学化学教学也进入了一个新的发展阶段，即以培养学生的化学核心素养为目标。为了适应新课程标准下的人才培养要求，很多教师试图从传统的教学方式转向以教促学，从获取知识到掌握技能，发展思维，提高学科素养。基于此，本文首先阐述思维可视化的相关概念，其次，分析促进化学核心素养发展的思维可视化教学设计原则，最后从实验与模型相结合、升级教学方法、创设驱动性问题、建构思维图示四个方面提出运用思维可视化策略提升中学化学教学效能的对策，希望能对教师的教育教学有所帮助，使学生能够养成一定的学习方式，从而促进他们的全面发展。

关键词：思维可视化；中学化学；教学效能

随着新课程改革的不断深入，作为一名化学教师，应该努力使学生掌握有效的记忆方式，有条理地、系统地学习，而不是单纯地铺陈、机械地灌输；在遇到问题时，教师要引导学生深入思考，并制订相应的解题策略，而不要只是点到为止，含糊其辞。但是，目前的化学教学依然是以知识与技能为主，很少注意到学科知识背后的学科思考，对化学学习的认识依然停留在死记硬背的状态。因此，必须要转变教学方法，运用思维可视化策略逐步提升中学化学的教学效能。

一、思维可视化概述

在中学化学教学中，学生对化学的认识还处于初级阶段，还没有形成一定的学科思考能力。对一些抽象的、复杂的反应过程、概念，很难理解，也很难运用，很多时候，他们都已经掌握了这些知识，却没有办法将这些知识运用到实践中，这就是他们在化学学习中最大的障碍，无法实现从“我知道”变成“我会用”。因此，这就要求教师要培养学生的解题思维，让他们学会用所学的知识来解决问题，这就要求学生通过思考能力，将自己的知识运用到实践中去[1]。思维是人类大脑对客观世界的抽象、间接的反应，它体现了事物的性质和规律。人类大脑形成的思维是无形的，但通过一些辅助的手段，可以让自己的思维变得清晰起来。

二、促进化学核心素养发展的思维可视化教学设计原则

（一）主体性原则

新课程标准所倡导的“以人为本”思维，体现了以人为本的重要内涵。培养学生核心素养的思维可视化课堂应该是以学生获取知识、发展能力和发展素养为目的，以学生为中心，努力提高学生的课堂参与度，使学生在学习中学会思考，在思考中采取行动，在行为中提高能力，培养思维能力和核心素养。比如：在实验探究中，教师将以往的“教师说实验”改为“学生分析、设计、操作”的自主探索，使学生学会思考、设计和评价，形成清晰完整的思维，使学生在活动中体会到思维的乐趣，从而达到“提高能力、发展思维、提升素质”的目的[2]。

（二）适用性原则

思维的可视化可以通过多种途径来实现，例如通过语言文字表达、符号表达、图示表达、模型展示等。这些不同的方法在运用中都有其不同之处，比如：通过符号表现和模型演示，可以从微观层面上反映宏观现象，从而达到宏观识别与微观分析、模型认知与证据推理等学科素养的发展。图示表征有助于学生形成一个完整的知识系统，并促进学生模型认知能力的发展；符号表征表示事物间的变化关系，从而实现思维的转变和思维的平衡[3]。在教学设计上，教师应根据教学内容和教学目标，采用适当的可视化思维方式，进而使思维可视化教学的效果达到最大化。

（三）深刻性原则

化学知识是一种比较抽象且非常复杂的学科，从微观的角度看，我们的眼睛是无法看到的，这也是为什么很多学生认为化学很难学习的原因。在培养学生的化学基础上，要按照学生的认知规律，通过直观的方式，使学生更好地了解和掌握化学知识，促进学生愿意学、乐学、会学，进一步达到全面发展的教育目的。例如：在“原子结构”的教学中，教师可以通过多媒体等手段来展示原子结构外部的电子排列情况，并通过视觉的力量激发学生的想象力，将抽象的思维具象化，从而加深对抽象知识的认识与记忆。

（四）全面性原则

新课标提出，要把“素养为本”的课堂作为培养“复合型人才”的重要内容。因此，必须在教学中对五项基本素质进行全面的指导。在教学实践中，教师还需要做到整体的设计和具体的工作，要做到统筹兼顾、协调发展。比如：“离子反应”的教学中，一方面要培养学生对电解质和非电解质溶液的电导率，培养他们的宏观识别能力。另一方面，还要用动画的形式，让他们了解电解质的动力学，加深对电解质的概念和内涵的理解，从而培养学生对电解质的认知能力。

三、促进化学核心素养发展的可视化教学策略

（一）实验与模型相结合，实现宏观与微观可视化

视觉感觉总是能够让人产生比较强烈的印象，利用视觉效果增强对抽象事物的認识，可以帮助学生更好地了解微观事物。化学的学习主要是从微观的分子和原子等微观层面去探究物质的组成、结构、性质和变化，而在微观的视角中，化学的变化增加了学生的学习难度。在思维可视化的基础上，教师可以首先建立实验教学，使学生通过直观的化学变化，然后利用动画、图示、符号等手段向学生展示化学反应的外在表象和内在的变化，一方面，能有效提高学生的学习兴趣，提高他们的课堂参与；另一方面，通过对化学变化的微观分析和解释，能激发学生对化学变化的宏观和微观相结合的认识。通过运用多媒体技术，实现微观变化的动态过程、微观粒子结构模型的制作和展示、危险性实验录像的展示，进而实现化学课堂的微观化、动态化和可视化[4]。

（二）升级教学方法，收获正向学习体验

学生产生畏学甚至是厌学心理的根源，主要是因为他们不懂得如何去学，不能从中获得积极的心理经验。中学初级阶段的知识从整体上要比小学的复杂得多，如果还像以前那样死记硬背，那么学习就会变得非常困难。因此，中学化学教师应加强对学生的学法更新，提高学生对知识结构的梳理，逐步培养其高级思维，进而使学生在学习过程中得到积极的心理体验。因此可以从以下三个方面着手：第一，增强学科学习的胜任感。一些学生学习理科较为吃力，但通过课堂上的知识引导和思维示范，他们也可以将所学的东西整理归纳出来。通过制作学科思维导图，可以加深对学科概念的认识，并能在概念间形成有序的关系，从而增强学生对化学知识的自信，并逐步爱上化学课程，并收获正向的学习体验。第二，增强学生学习的收获感。如果学生能主动思考，通过图示不断地审视和反思自己的思维，把知识的内在思维结构、解题的思维过程以思维的形式展示出来，就会产生视觉上的、充满思维的效果。第三，化解学科知识难点。例如：在《物质构成的奥秘》的章节中，学科思维导图的作用非常大，这一章是中学的重点，它的核心价值在于通过图示的方式，发掘出学科的本质，建立概念之间的联系，而不是单纯的总结，而是建立在分子、原子、离子、元素之间的概念关系上。

（三）创设驱动性问题，促进内隐思维外显化

学生在解决问题时，内心想法往往很难被别人察觉，教师也不能通过答案来判断学生的认知是对是错。运用外在语言进行思维活动，将思维活动的外在表现形式称为出声思维。出声思维是评价学生自我监测的一个重要方法和手段，同时也是对学生进行自我监督的一个重要步骤。学生在分析和回答问题时，运用发声思考的方法，能够清晰地表达出对客观事物和现象的分析，从而达到认知思维的外显[5]。为了培养学生的核心能力，教师应在培养学生的基础上，在课堂上提出一些具有启发性和开放性的问题，以激发学生的思维方式，帮助学生构建新的认知系统，并梳理旧知识内部的关系，使其更好地发展。例如：在探究电解质电离性质时，首先，介绍了各种材料的导电性，并依据灯泡的亮度来设定驱动性问题：哪个灯泡的强度更大，亮度更高？物质不同其导电率有什么区别？为什么物质不同产生的电离反应也会不同？教师通过让学生自由陈述、表述，将知识灌输转变为自主探索，不仅可以提升教学效率，而且激发学生对知识的深层关联，使其结构更加清楚，进而推动内隐知识和思维的外显。

（四）建构思维图示，厘清知识脉络

虽然中学化学的知识是按板块来划分的，但是这些知识之间的联系却是错综复杂的，造成了学生对知识的理解混乱，在获取知识的时候，不能迅速抽取到有用的信息，久而久之，就会影响到后面的学习[6]。通过运用思维导图等思维手段，指导学生对所学知识进行归纳、总结，不仅有助于提高知识的认知结构，扩大知识的深度，而且能够对学生的知识掌握状况进行监测，并及时反馈教学结果，从而实现最优教学。最常见的思维方式是：思维导图，概念图，树形图。

其中，思维导图的作用是对知识的呈现、归纳、延伸，使得知识结构更加完整，有利于知识系统的构建，便于记忆、延伸和迁移。概念图的作用是扩展和阐释化学概念，使上位与下位概念的关系更加明确，从而使它们之间的关系更加清晰。因此，正确地运用图示方法进行教学，能使学生形成知识网络，厘顺概念之间的联系，使知识和思维可视化。例如：在教学“酸和碱的反应”一课时，教师可以通过绘制“溶液”概念图，帮助学生对本章节酸碱知识进行理解，让学生形成一定的概念性思维，通过构建思维图示的方式，厘清相应知识的脉络，进一步提升化学学习的效率。

（五）培养学生探索精神，促进学生学习兴趣

在实际教学中，教师要注意培养学生的求知欲，让他们保持积极的学习态度，通过对所学知识的有效学习，逐步掌握知识的正确运用，从而实现“学以致用”。教师要对问题进行恰当的引导，引导学生积极探索，培养自主学习能力，发现问题，循序渐进地解决问题。在教学过程中，教师要对学生进行持续的强化与激励，让学生能够在探究过程中建立学习的自信心，并提升他们对化学知识的探究兴趣，进一步激发学习积极性。比如，教师可以给学生做正面的评价，可以用语言来激励，教师要善于认同学生的意见，激励学生的探究精神，很多时候教师的肯定是最好的激励，能有效促进学生对化学的学习。比如：“盐与某些金属反应”的教学，要做好课堂的准备，合理安排教学内容，检验盐溶液的特性，通过实验来检验实验的效果，还要有提高的作用。在实际的化学教学中，教师要尽可能耐心细致地讲解，不能过分地压抑课堂的氛围，要尽可能地让学生放松下来，专心地学习。课堂上，教师要对学生提出的问题进行有效的回答，并用实例来回答，这样可以帮助学生更好地了解和掌握相关的化学知识[7]。

（六）加强学生思维方式的训练，加强思维逻辑培养

新一轮全国新课改要求学生积极探索、创新，进而促进学生的全面发展。教师要不断地优化教学计划，在讲解完了知识之后，要强化学生的基本功，让他们在课堂上完成作业。思维逻辑的培养要经过长期的培训，教师要有针对性地进行，面对一道化学题，不仅要掌握问题的答案，而且要能把解题方法和解题思路融会贯通。在解题过程中，教师要适时地给予提示，以确保他们思维能力的全面发展。同时，化学实践活动的实施效果也非常显著，应根据学生的实际学习状况，合理设计实践主题、内容和流程。中学生对教学活动很感兴趣，可以使学生的学习热情得到充分发挥，但在实际教学中要做到有针对性，要做到既要有趣，又要有教育意义。在化学教学中，教师要重视化学的理论和实践的结合，要对学生有一个全面的认识，要有一个完整的教学系统。

結束语

综上所述，思维形象化为提高教学效率提供了新的支撑点，以学科知识为载体，系统地培养学生的学科思维，使学生在构建知识体系和问题解决战略模式的过程中，训练学生的思维、归纳、推理、分析的能力，以及运用一般的思维方法，如追问、比较、整合等，最终实现中学化学课程的高效教学。此外，中学教师应具有教师职业素养，应强化对有关教学要求的认识，掌握教学内容，并能根据学生的实际情况，合理使用，通过培养学生对化学的兴趣，加强对化学知识的了解，进而更好地促进学生的思维发展。

参考文献

[1]徐瑶.思维可视化在初中化学解题中的应用分析[J].考试周刊，2021（3）：132-134.

[2]陶茂荣.运用思维可视化策略提升初中化学教学效能[J].中学生数理化（教与学），2020（7）：48.

[3]董进文.运用思维可视化策略提升初中化学教学效能[J].魅力中国，2020（8）：173.

[4]陈宏海.思维可视化在初中化学解题中的应用分析[J].新课程导学，2021（17）：27-28.

[5]刘秋芳，张贤金，吴新建.“学悟思”建构初中化学可视化思维模型的教学[J].化学教与学，2021（4）：6-10.

[6]张宜峰.对标学生发展核心素养完善初中化学教学与评价：评基于学生发展核心素养的学业标准·初中化学[J].化学教育（中英文），2022，43（3）：128.

[7]仇进宝.浅谈在初中化学教学中应用化学实验的策略[J].天天爱科学（教学研究），2020（9）：66.

本文系福建省泉州市教育科学“十四五”规划（第一批）课题“图形组织器提升初中学生思维可视性的实践研究”（课题编号：QG451-162）研究成果之一。