化學學習的視覺空間智能培養問題探析
2012-04-29 00:00:00岳喜騰
中學教學參考·理科版 2012年1期
根據霍華德#8226;加德納多元智能理論，視覺—空間智能包括視覺辨別、投射、心理圖象、空間理解、映像操作、復制內外心象等技能，每個人都可能擁有或表現出上述這些技能的部分或全部［1］。基于化學學習的視覺空間智能培養，既能提高學習效益和視覺空間智能本身的水平，又可以促進學生大腦兩半球的均衡發展。我們在化學教學理論與實踐中，進行了“視覺空間智能培養”問題的系統探析。
一、重視觀察與視覺表象的形成
重視觀察與視覺表象的形成，是視覺空間智能培養問題的基礎。化學是一門以實驗為基礎的科學，觀察對學好化學的重要性不言而喻。有些國家的初、高中的理化課要求學生用60%的時間進行觀察、實驗［2］。要充分發揮觀察在化學教學中的作用，除了要教會學生根據不同的觀察目的、任務，選擇不同的觀察方法或觀察順序外，還要對所觀察的事物在頭腦中形成視覺表象，為進一步的分析、綜合、抽象形成概念打下基礎。例如，化學實驗中對反應物和生成物的物理性質、重點裝置、關鍵操作步驟和現象的觀察與視覺表象的形成；元素周期表中元素相對位置及其性質規律的觀察與視覺表象的形成；物質內部結構特征的觀察與視覺表象的形成；電子云模型及鏈狀、環狀、雜合結構等有機化合物模型的觀察與視覺表象的形成等等。
現僅以加熱氯酸鉀制取氧氣的實驗為例，談談化學實驗中的觀察與視覺表象的形成。加熱氯酸鉀制取氧氣的實驗，是中學化學中固體—固體加熱制取氣體實驗裝置和操作的典型代表。在觀察時要提醒學生：反應前重點觀察盛裝反應物的試管口略向下傾斜；反應過程中，重點觀察試管口有什么現象出現和用排水集氣法收集氣體的方法；反應結束后，重點觀察拆除導管及酒精燈的先后順序。整個觀察活動結束后，讓學生的目光離開具體實物，在其他運動分析器參與下以視覺分析器為主在大腦中對該實驗的主要特征形成比較穩固的形象——視覺表象。該實驗重點部位的操作視覺表象的形成，就為學生下一步分析、綜合進而得出試管口略向下傾斜是防止反應中生成的水倒流使試管炸裂、“先移導管后撤燈”是防止因試管內氣體壓強的驟降，水倒吸使試管炸裂和氧氣是一種難溶于水的氣體等結論構建起了不受具體實驗現場束縛的橋梁。
同理，氫氣制取實驗裝置和操作視覺表象的形成，對于固體—液體不加熱制取氣體（如制取CO2、H2S、SO2、NO2、C2H2等）有類似的作用。氯氣制取實驗裝置和操作視覺表象的形成，對于固體—液體、液體—液體加熱制取氣體（如制取HCl、NO、CO、C2H4等）都有類似的作用。
二、教學內容的視覺化處理
教學內容的視覺化處理，是視覺空間智能培養問題的核心。視覺化處理的方式包括：
1．利用教科書中的圖片、圖表對文字內容進行視覺化處理
(1)圖片輔助理解文字。如魯科版《化學1（必修）》［3］第１章第1節“走進化學科學”，在以文字為主敘述了“化學是具有創造性的、實用的科學”，“化學科學的形成和發展”，“化學科學的探索空間”三點的基礎上，用了25幅圖片進行了輔助說明。雖然它們只對文字起輔助作用，但足以吸引學生對文字材料的注意，引導和影響學生的閱讀心向。在閱讀之前，要提示學生注意圖片所描繪的場景，將事物的表象與原有知識經驗發生關聯；閱讀之后，要讓學生對圖片進行表述，以加深對文字的理解。
(2)圖片與文字相互印證。再如魯科版《化學2（必修）》［4］第2章第3節“二、化學反應為人類提供能源”，教材中圖2-3-6、圖2-3-7、圖2-3-8與文字相輔相成，對化學反應為人類提供的熱能和電能進行了闡述，邏輯順暢，清晰明了。由于它們和文字在教科書中處于同樣的地位，這就要求學生既要用左腦進行邏輯思維，分析文字的特點，理解文字的含義；又要用右腦進行形象思維，處理好圖片中所蘊含的形象信息；同時還要使左右腦聯合，進行圖文互換，達到相互印證的學習效果。
(3)文字作為圖片說明。當教學內容難以或沒有必要用語言描述時，教材往往采用以圖片為主的形式（只輔以少量文字加以說明）來展示學習內容，將教學內容直觀化、形象化。例如人教版《化學2（必修）》［5］中圖4-6“原油的分餾及裂化的產品和用途示意圖”。對這樣的內容的教學，既可將學生組成一個“參觀團”，由教師帶領他們按“部門”進行參觀，又可讓學生扮演工程師，設計生產流程說明書，以提高學生的學習興趣，激發其學習動機。
2．用圖表、圖示或流程圖對概念、原理和學習過程進行視覺化處理
(1)用簡單的線條圖示表示所學的內容。如吸、放熱反應：
圖一：吸、放熱反應示意圖
(2)用視覺化圖表解析處理習題。許多化學問題看似復雜，無從下手，但只要輔以適當的示圖加以解析則可一目了然。例如：已知63Cu、65Cu平均相對原子質量為63.5，求63Cu、65Cu的原子個數比。此題若用“十字交叉法”示圖解答，就很易得出63Cu、65Cu的原子個數比為1.5∶0.5＝3∶1。再如：不用任何試劑鑒別Na2CO3、HCl、AgNO3、Na2SO3四種溶液。此題若用先標記，再兩兩混合列表法解決，很快就能推出B為HCl，順次可推出A為Na2CO3、C為AgNO3、D為Na2SO3。
此外，還有繪制視圖化學習大綱，幫助記憶；繪制實驗裝置圖，以便規范操作；圖示學習過程，輔助回憶學習內容等等。
3.用不同色彩對教學內容進行視覺化處理
顏色是視覺思考的一個重要部分。顏色的變化可以激發學習者的興趣，可以用來區分意念、引導注意和提高回憶數量。在化學課堂教學中，為了引起學生的注意，突出重點和幫助理解，除了巧妙地運用彩色粉筆板書外，還可運用多媒體技術向學生展示豐富多彩的化學世界。例如，不同色彩的化學反應；帶（失）結晶水后化合物的顏色變化；同一物質因含有雜質而呈現出不同的顏色；某些簡單的離子因形成絡離子而發生的顏色改變；同素異形體之間顏色的不同等等。又如，含Fe3+的水溶液中遇到不同的物質時會產生不同的色彩，其投影片如下：
三、心理影視的操作化訓練
心理影視的操作化訓練，是視覺空間智能培養問題的關鍵。研究人員發現，許多通過肉眼視覺活動在頭腦中產生的意象也能夠通過人的想象在頭腦中產生。在化學教學中，對原子、分子的結構及重要化學原理等內容的教學，就可以通過意向操作或創建“心靈影視”的方法來促進學生的理解和記憶。具體做法是，給學生創設一個輕松、愉悅有利于想象的空間，讓學生在教師優美動聽的語言描述中對所聽到的內容進行想象，構建起由一個個意象場面組成前后銜接的影視片段。僅舉三例如下：
例一，描述物質內部結構的影視。以168O原子的內部結構為例。非常小的8個質子與8個中子相互作用涌動著擠在一起形成原子核；在核外“廣大”的空間里有8個電子“高速地”繞核不規則地旋轉：其中有兩個在離核近的球形空間（1s）出現的幾率大；另外6個在離核相對較遠的區域內運動，其中2個在球形空間（2s）出現的幾率大，4個在x軸、y軸和z軸方向上的啞鈴形空間（2px、2py、2pz）出現的幾率大（2個在2px，1個在2py，1個在2pz）。受到外界影響時，離核較遠的電子運動狀態首先發生改變。如獲得一定的能量，則在離核更遠的空間內出現的幾率大。
例二，描述化學反應原理的影視。以在高溫下，CO和H2O反應生成CO2和H2并達到化學平衡狀態為例。CO和H2就像兩個“缺氧”的人，在爭奪H2O和CO2中的氧原子。CO得到O就變為無毒的CO2，H2得到O就變成了圣潔的H2O。由于H2和CO爭奪O的能力相差不大，所以在體系中就形成了“混戰”的局面。一段時間后，雖然戰爭仍在進行，但單位時間里CO得O的數目與H2得O的數目相等，戰爭進入了“相持”階段，即達到了平衡狀態。
例三，描述物質結構及其化學性質關系的影視。如講完乙醇的化學性質時，先讓學生在頭腦中再現乙醇分子的立體結構形狀，并讓它在大腦中旋轉起來，從不同的角度進行觀察其空間構型，然后描述：這個由乙基和羥基組成的“聯合艦隊”在受到鈉原子、溴化氫分子和另一個乙醇分了的攻擊時，由于它們攻擊的目標都是羥基，因此分別發生了置換反應、取代反應和分子間的脫水反應。后來這個艦隊接受了教訓，把“自己”封閉在170℃高溫倉室內，借助濃硫酸分子幫助進行“去水”改造，從而發生了消去反應。
參考文獻
［1］Linda Campbell， Bruce Combell，Dee Dickinson著，王成全譯.多元智能教與學的策略［M］．北京：輕工業出版社，2001．
［2］韓永昌，符丕盛.心理學（修訂版）［M］．上海：華東師范大學出版社，1999：100.
［3］王磊.普通高中課程標準實驗教科書#8226;化學1［M］．濟南：山東科學技術出版社，2004：2.
［4］王磊.普通高中課程標準實驗教科書#8226;化學2［M］．濟南：山東科學技術出版社，2004：50.
［5］宋心琦，王晶.普通高中課程標準實驗教科書#8226;化學2［M］．北京：人民教育出版社，2004：88.
(責任編輯 廖銀燕）
