“可視化”理念指導下的化學教學設計

黃金莎+吳曉紅+李文婷

摘要：教學設計的可視化是指利用圖示等可視語言將復雜的教學過程和思想，以更加直觀的方式在紙本上表征出來。以“金屬鋁的化學性質”一節內容為例，在多角度分析教學設計可視化價值的基礎上，探討了教學目標、教學過程、教學模式等方面設計過程可視化的方法，以期提供教學設計可視化的思維模型，指導教學實踐。

關鍵詞：教學設計；可視化；鋁的化學性質

文章編號：1005–6629（2015）2–0044–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

“可視化”一詞最早于1987年提出，是指通過可以覺察的視覺方式將思維進行外化呈現的過程[1]。由于信息可視化、技術可視化、知識可視化等領域的蓬勃發展，教學設計也轉向為可視化的視覺傳遞形式，越來越多的研究者步入可視化教學設計的研究行列。可視化教學設計為設計者認識教學過程，解決教學問題提供有效的方法，其直觀的呈現形式對實踐教學更具指導價值。

1 問題的提出

可視化教學設計是基于腦科學和學習心理學的研究提出來的。腦科學研究發現，人的大腦思考問題是從宏觀到微觀依次分化，具有一定的層級性。傳統的教學設計主要是以文本的形式呈現，按照直線的順序自始至終進行敘述，不符合大腦思考問題的方式，缺乏并行性和交融性。同時，文獻檢索和實踐調查表明，新手教師和師范生在教學設計的過程中存在以下一些問題：教學設計沒有邏輯性，缺乏指導性；教學設計關聯性不強，缺乏深入的闡釋；教學設計沒有充分關注到學生情緒，缺乏互動性。教師在進行教學設計的過程中，缺乏對教學這個復雜系統的深刻理解和解釋。

教學設計的過程是解決復雜教學問題的過程，需要考慮教師、學生和環境等一系列因素，如果教師僅僅用一般的線性規則和程序去呈現教學過程，必然是不夠合理和嚴謹的，也未將教學看成是一個系統，不能夠完全做到對課堂教學過程的深入認識。

基于大腦的學習方式和教學設計中存在的這些問題，很有必要采用圖示的形式表達復雜的教學設計過程，按照大腦的思考方式呈現可視化的思維影像，借助可視化工具將理性與創造性、直覺性思維綜合起來，使得教師在教學設計過程中，思路清晰、層次清楚、體系嚴密，結果鮮明。有利于對教學問題的解決次序、起止時間以及完成情況等詳細信息進行說明，增強教學設計對教學實踐的指導作用。

目前我國中學化學教學設計研究主要包括理論研究型、經驗總結或理論運用型以及具體化學教學設計案例，很少關注教學設計的表現形式和表達方式。在可視化理念的指導下，借助可視化工具進行教學設計，轉變傳統教學設計的表現形式，改善教學設計中系統性不強、邏輯結構不嚴謹等問題，解放設計者的設計靈感，給予設計者無限創造和表達教學思想的機會。

2 教學設計可視化的價值分析

從傳播視角和視覺視角認識來看，可視化教學設計具有一定應用價值。從傳播的視角來說，圖示是最直觀的交流方式，能夠有效地傳播信息內容，具有良好的藝術性。從視覺的視角來說，人類的信息65%來自于眼睛所看到的，視覺信息的傳播是最廣泛、最迅速，效果最好的形式，視覺化的信息更容易給人們留下深刻的印象。可視化的教學設計通過視覺傳播，把一些難以用語言表達的信息詮釋為視覺信息，傳播能力以及滲透能力作用非凡，而且影響力深遠。教學設計中教學目標、教學模式、教學過程等設計過程運用視覺元素來呈現，使得教學設計轉變為用眼睛來欣賞的藝術作品，具有良好的傳播能力，也必將更能體現出其應用價值，增強其實用性。

從思維視角和邏輯視角來看，可視化教學設計具有學術價值。思維是大腦的機能，而思維科學是教會人類養成自覺動腦的習慣并培養人類形成科學的思維方式[2]。教學設計實現可視化的方式就是通過畫圖，經過對微觀事物的想象，抽象出具體的符號，獲取綜合性的信息，并運用圖示進行表征。同時，在對圖示進行多次的修正和重建的過程中，幫助人們尋求更有效解決問題的方式。從邏輯學的視角來說，面對復雜的問題往往是將其分解為幾個簡單的問題，從簡單問題入手，尋找問題之間的邏輯關系，使其連接起來，在分析推理的過程中，最終實現問題的解決。可視化教學設計需要教師對各個要素進行邏輯分析，將復雜教學設計過程分解和剖析，從而解決教學問題。

從多元視角和國際視角來看，可視化教學設計具有實踐價值。教學設計是靜態的結構呈現與動態的行為表現相結合，微觀的內隱形式與宏觀的直觀表象相呼應的復雜過程。可視化教學設計以“看得見”的形式多維度、多角度呈現教學的各個環節，使設計者清楚地認識教學內容之間的聯系，更直觀地領會教學設計的思想和理念，更全面地認識整個教學過程，打破線性看待教學活動的思維范式。教學設計研究至今，對教學設計的研究范式呈現多元化的視角，教學設計研究領域，一直不斷地超越傳統，并向一切的新思想、新知識、新技術和新方法敞開大門，大膽地進行創新和變革[3]。隨著教學設計研究的蓬勃發展，對教學設計的研究已經呈現出國際化的趨勢，教學設計的可視化將是一次大膽的突破和創新。

3 可視化教學設計實例

教學設計實現可視化可以運用概念圖、思維導圖或直接手繪畫圖等方式。可視化教學設計的研究不是專注于這些圖形，而是依據思維的邏輯順序，找出可視化呈現形式的基本規律，指導教學設計可視化的實現，降低教學設計可視化的難度。以“金屬鋁的化學性質”一節內容為例，繪制出體現設計思路進程的圖像，呈現教學設計過程可視化的模板。

3.1 教學目標設計可視化

在教學設計的過程中對教學目標設計不合理的現象時常發生，對教學目標的設計形式化、模式化[4]，尤其對教學目標的本質把握不清，將知識技能、過程方法、情感態度價值觀三維目標分割理解。教學目標指示不清，太過籠統，缺乏切實可行的操作性和指導作用。采用圖示的形式使得教學目標設計思路可視化，不僅明確地表現出教學目標具體落實的方向，也直觀地展現出教學目標分層設置，逐步實現的過程性。教學目標可視化為設計者設計教學目標的思維支架，具體如圖1所示。

教學目標作為在實際教學中的導航，對后期的教學以及評價都具有一定指導作用，是檢查、評價教學成效的尺度和標準。以圖示的形式呈現出具體的教學活動對應的教學目標，使得教學目標更具體、可觀察、易于評價和精細化。同時，借助時間軸精細化地預設每一個時間段內所要達成的教學目標，實現教學目標的指導性和實用性價值。

3.2 教學過程設計可視化

教學過程設計是教師在確立教學目標的基礎上進行系統化整合的過程。在此過程中，教師按照教學活動在時間和空間上的發展變化，使得教學過程條理更加清晰，邏輯結構更加嚴謹。圖示的展現形式，呈現出教師對教學目標的具體揭示；教師對情境創設、問題提出、教學方法實施的深入詮釋；以及教師對教與學過程中師生互動關系的動態呈現。教學過程本身是由基本的環節構成，按照教與學的先后順序依次展開，從空間上看，圍繞著預設的教學目標；從師生互動上來看，有互動的載體即活動來承載；從時間上看，反映師生互動的過程和教學目標的動態生成[5]。具體如圖2所示。

教學過程的可視化設計，呈現出教學過程動態生成性質，將序列發生的事件按照時間的進展依次呈現，表示其內在的邏輯結構，體現教學過程的發展性和互動性，以及各個環節的交互性和層次性。同時，教學過程設計中各個環節的設計意圖可以并行表達，將思路隨著設計過程的深入而拓展。總之，教學過程的可視化設計呈現師生活動過程中多種形式的交流，提醒教師有意識地關注學生，通過這種多向交互作用，推動教學過程的順利進行。

3.3 教學模式設計可視化

教學模式是指在一定教學思想和教學理論的指導下，建立起來的在教學過程中必須遵循的教學程序及其方法的策略體系[6]。教學模式為教學實踐提供了完整的操作步驟和實施策略，為知識的建構提供方法指導。教學模式既可以面向整節課，也可以面向課的重要環節。從這點來看，教學過程設計可視化和教學模式設計可視化可依據需要調整順序。

隨著新課改的深入推進和實施，催生了多種多樣的教學模式。任何一種教學模式都有特定的目標、功能和使用條件，面對數量眾多的教學模式，如何選擇教學模式實現有效的教學，是教師需要解決的重要問題。以圖示的形式，呈現教學模式設計的思路框架，有效地引導教師選擇合適的教學模式，并將這種思維過程外顯化，便于教師的思維表達和信息交流。如圖3所示。

上述教學模式設計思路的可視化模型，按照思維的邏輯順序呈現了可視化的基本規則。主要包括分析階段和設計階段。分析階段主要是通過對課程和教材的地位、教師和學生的特點以及教學條件的歸納，形成完整的要素分析，從而獲得教學模式。設計階段則是根據選定的教學模式，直觀展現教學模式具體的操作步驟，為教學實踐提供清晰的指導。

4 結語

教學設計過程可視化的設計思路，不僅成為可操作的實踐計劃，更成為一個解決問題的思路，實現了教學內容圖示化，設計思路可視化。可視化教學設計的圖示并不強調復雜性和優美性，而更注重的是思維表達的直觀性和流暢性。圖示關注圖形的組織形式和圖形的結構關系，注重信息之間的流通關系和隱性聯系之間的表達，突破傳統教學設計復雜的文字表述形式，使得教學設計如一幅優美的圖畫，簡單清晰地呈現出教學思路，體現教學設計理念對教學實踐的指導作用。同時，畫圖的過程簡化了教師的備課形式，降低了設計者的認知負荷，也為設計者的創新、創造提供廣闊的平臺。

參考文獻：

[1]國程悅.參與式可視化教學設計的應用研究[D].上海：華東師范大學碩士學位論文，2012.

[2]李芒，蔡旻君等.可視化教學設計方法與應用[J].電化教育研究，2013，（3）：16～22.

[3]羅伯特D.坦尼森，弗蘭茲肖特等.教學設計的國際觀[M].北京：教育科學出版社，2005：1～27.

[4]黃梅，宋乃慶.基于三維目標的教學目標設計[J].電化教育研究，2009，（5）：99～103.

[5]于世華，謝樹平.動態生成的教學過程設計[J].天津師范大學學報（基礎教育版），2004，5（4）：36～39.

[6]王悅鵬.淺析課堂教學模式的選擇與應用[J].素質教育大參考，2012，11（1）：24～26.