基于大概念的思维可视化在初中化学中的应用

祁逸梅

初中化学新课标明确要以促进学生核心素养为导向，以大概念为统领，设置学习主题。因此，基于学科大概念理论，教师需要将孤立的知识点向知识结构框架转变，实现分散、零碎的化学知识向知识网络的整合，以促进学生知识体系的建立及核心素养的培养。其中，思维可视化工具的使用是实现这一目标的关键，能够实现零散知识向知识链条的整合，将隐形思维形象化、形象思维具体化，以促进学生化学思维的顺利发展及核心素养的培养。笔者以“氧气和二氧化碳两种物质”为例，从整理琐碎知识、显化逻辑关联、拓展时间空间以及联动生活实践四个方面入手，谈谈思维可视化工具在常见物质学习中的具体应用策略。

一、整理琐碎知识，形成链条

初中阶段的化学知识虽然不是特别深奥，但其涵盖的知识面较广，较为零散，学生在学习的过程中常常出现新旧知识混淆的情况。用可视化的思维工具整理知识碎片，可以将不存在明显逻辑关系的知识点整合起来，形成一个完整的知识链条，促进学生对于化学物质的整体把控，以及对物质特征细节的巩固记忆，为思维能力的提升打下坚实的基础。

比如，在教学“氧气”这部分内容时，不仅要求学生掌握氧气的物理性质、化学性质，还要求掌握氧气的三种实验室制法，并能够熟练运用以上知识进行实际问题的解答。具体教学过程中，氧气的物理性质、化学性质等知识点都比较零散，相互之间的关联性也较低，导致记忆的难度较大，学生们经常混淆。对此，教师在课堂中运用思维导图的方式进行琐碎知识的整合和梳理。首先，绘制空白的思维导图，给学生们展示思维导图的组织构成及具体使用方法；其次，将本节课程需掌握的知识点笼统地加以梳理，主要包括物理性质、化学性质、实验室制法和用途等大块；第三，结合教学过程的推进，将知识点逐一完善至思维导图中，直至思维导图绘制完成。

在化学教学过程中运用思维导图这一工具，不仅辅助推进了课堂教学过程，还引导学生从整体向细节进行布局梳理，由少及多、由表及里地深挖氧气的性质特点，将零散的知识碎片以图示化的方式整合起来，形成完备的知识链条，帮助学生全面建立化学知识体系。

二、显化逻辑关联，融会资源

“氧气的实验室制法”是初中化学中的重要内容，也是学生必须掌握的基础知识。具体教学过程中，要求学生掌握三种实验室制取氧气的方法，不仅能够模仿教材进行制取，而且要掌握化学反应的本质过程，能够通过现象分析、总结出实验原理。为达到这一教学效果，教师采用思维可视化工具进行深层次对比分析，显化三种制法的内在逻辑关联，以促进相关教学资源的融会贯通。

比如，讲解实验室中用高锰酸钾制取氧气的过程时，教师将少量的高锰酸钾装入试管中，用棉花塞在试管口，加热一段时间后观察发现：暗紫色的高锰酸钾经加热后分解出氧气，生成了锰酸钾和二氧化锰两种物质。同样的，过氧化氢和氯酸钾制取氧气的过程也是由一种物质转化为两种或多种物质。对比发现，三种实验室制取氧气的过程存在着一定的逻辑关联。课堂中，教师采用思维可视化工具将这三种制取方式的仪器、反应物、生成物乃至化学式进行整合对比发现，三种化学反应过程都是由一种物质生成了多种物质，也就是学生们需掌握的分解反应。

可见，虽然不同的化学反应所需的物质和现象千差万别，但都存在一定的内在逻辑关联。若是忽视这一逻辑关联，孤立地学习和记忆每一个化学反应，学习难度将非常大。因此，结合这一现状，教师通过运用思维可视化工具将化学反应之间的逻辑关联显化呈现，不仅能够将相关教学资源融合起来，促进学生深层次掌握化学反应，也有助于学生抽象思维的具化。

三、拓展时间空间，开阔视野

化学学科涉及的知识不仅限于教材中的内容，还有生活和生产的方方面面。因此，教师运用思维可视化工具整合教学资源时，应适当地拓展课堂教学的时间和空间，将更加多元的知识融入课程教学中，可以辅助学生理解常见物质性质特征，有效开阔学生视野，为其核心素养的培养提供内在驱动力。

比如，在讲解“二氧化碳”这部分内容时，先是利用思维导图逐一分析了二氧化碳的性质，共同研究了二氧化碳的实验室制取方法。研究的过程中，学生结合二氧化碳的化学性质进一步了解到二氧化碳在生活和生产中的广泛用途及产生的影响。教师运用思维导图逐一列举了二氧化碳过多排放导致的全球气候变暖现象：不仅会导致两极冰川融化，海平面升高，淹没部分沿海城市，也会导致暴雨、洪水等灾害性和极端气候事件发生。基于此，教师相应地拓展课堂教学空间，将自然灾害、节能减排、低碳理念等内容整合到课堂中，让学生能够对二氧化碳的性质有更加清晰直观的认识。

可见，二氧化碳的教学不能仅限于教材中的内容，其性质特征对生活生产中的影响也是学生应当掌握的内容。因此，教师应全面落实学科大概念的理论要求，在课堂中整合多元化的拓展资源，有助于充实课堂教学内容，促进学生对相关化学知识的理解，还能有效开阔其学科视野，培养核心素养。

四、联动生活实践，解决问题

学科大概念教学能够实现零碎知识的整合统一，使学生能够高效链接运用，将知识点进行多元的联结重组，从而获得解决问题的具体方案。因此，在实施化学教学的过程中，教师也应当基于课程教学的内容，联动生活实践，让学生熟练调动课程中的知识点，用于解决实际问题，达到学以致用的教学效果。

比如，共同探讨“碳和碳的氧化物”在生活、生产中的应用时，要求学生运用一氧化碳和二氧化碳的性质分析二者在生活中应用的工作原理。常用于消防灭火中的二氧化碳灭火器的工作原理：灭火器中的液体二氧化碳被放出，迅速蒸发成气体，迅速扩散到火源周围，火源周围的氧气被快速消耗，从而达到灭火效果。除此之外，分析生活中用碳作为燃料的工作原理，以及炭雕的工作原理。学生都能够利用课堂所学的知识点进行分析，从而详尽地阐述工作原理。

可见，基于学科大概念理论开展的思维可视化教学过程，能够将相关的知识点一目了然地予以呈现，不仅有助于学生整体把控常见物质的性质特征，也可保证其在应用解决实际问题时能够更加高效、便捷。因此，化学教师在实际教学的过程中，應在整合教学资源的基础上保证思维可视化工具的应用，并以此指导学生开展所学知识的学习总结、复习巩固及应用提升。

总之，思维可视化是运用一系列的图示将原本不可视的思维清晰可见地呈现，既能够将零散碎片化的知识点以多种样式整合起来，促进知识的结构化，也有助于学生建立化学知识体系。学科大概念视域下的思维可视化教学，能够实现资源整合可视化，以更加直观地方式将不同章节、不同模块的内容进行整合统一，促进化学教学高效开展的同时，推进学生思维能力的发展，培养学生的核心素养。

注：本文系珠海市2022年度教育科研规划课题“基于学科大概念的思维可视化在初中化学常见物质学习中的实践研究”（课题编号：2022ZHGHKTG101）阶段性研究成果。

责任编辑 韦英哲