可視化教學在初中化學教學中的應用

□甘肅省山丹縣第二中學 周文成

隨著信息化時代的到來，人們的學習方式較之以往都有了明顯改變。研究表明，人類通過視覺獲取的信息占據人類所獲信息含量的83%，可以說可視化學習是人類獲取知識的重要方式。借助視覺能更好地整理各種復雜信息，大腦的信息處理速度、效率也會得到明顯提升。在教育領域中，可視化理念的融入能更好地傳播教學信息，有助于隱性知識的顯化，也能提高信息傳播效率，增強了學生學習成就感，降低了學生學習壓力。在初中化學教學中，通過可視化教學能很好地改變教師教學方式及學生學習方式，教師借助可視化表征手段，將單調的文字描述轉變成學生能看懂的圖像、動畫，這對于學生思維能力發展有極大幫助。

一、可視化教學的內涵

可視化教學是隨著現代信息技術發展而提出的一種教育手段，主要是借助圖形、動畫、視頻等視覺表征手段及視覺輔助工具，在教學中將教學內容通過可視化語言展現出來，便于學生理解，同時也實現對學生的認知能力、創新能力的提高。在可視化教學下，教師不僅是傳授知識的主體，更是學生思維能力培養的關鍵者，教師的行為會對學生知識獲取帶來極大影響。在實踐中，教師可以借助可視化教學，將抽象、難懂的知識開展可視化處理，增強知識的趣味性，實現復雜知識的簡單化、形象化展示，便于學生了解知識之間的內在關聯。在初中化學課堂教學中推進可視化教學活動，教師能做到“動”“靜”結合，實現微觀與宏觀的互換，學生的知識學習過程會變得更加形象有趣。可視化教學本身具有極強的視覺沖擊力，初中化學教師借助可視化教學能為學生構建圖文并茂、聲色俱佳的學習情境，極大地激發了學生的學習熱情，深化了學生對知識的深度理解。可視化教學最主要的特征體現在以下兩個方面。

（一）知識可視化

從人的心理學角度看，通過圖形、圖片、視頻等方式進行知識、情感傳播，其效果要比單純的文字傳播好很多，人們在心理也更容易接受。從視覺藝術看，知識的形成是建立在對各種信息進行加工處理基礎上，通過形象的圖像、符號及圖形來表達、構建復雜知識，構建出相應的知識結構，能讓人借助視覺手段對知識信息進行加工，便于知識記憶。知識可視化能在很大程度上促進學生接受、處理信息的效率，幫助學生實現知識創新。

（二）思維可視化

思維是人類高級認知活動的重要體現，在知識學習中思考起著很重要的作用，如果脫離了思考，學生的學習活動就會變成重復性的“記憶”，學習效率極低，同時學生也難以做到靈活應用知識。在以往的教學活動中，教師過于強調知識的傳輸，忽視了學生思維能力培養，導致學生的學習活動停留在表層次，難以深入理解知識，使學習效率不高。思維可視化是通過圖示手段，將相應的思考路徑、方法展現出來，實現思維的外顯，便于學生科學思維形成，同時也有利于學生解決思維上存在的問題，深化了學生對知識的思考理解，促進了學生知識框架的構建。

二、初中化學可視化教學的基本原則

一是目的性原則。初中化學教師要意識到在課堂教學中，不管采取哪一種教學方法，都應遵守相應的科學原則，教學目標是教學行為的導向，教師的教學活動需要以教學目標為根本，合理地組織活動。在可視化教學中，不同的可視化方式會有不同的特征，教師還需要結合不同的教學目標選擇適宜的可視化方式，從而引導學生更好地獲取知識。

二是直觀與引導相融合原則。可視化教學可以將知識、思維通過更加形象的方式呈現出來，教師在課堂上可以借助圖片、視頻、動畫等方式帶給學生豐富的視覺感知素材，讓學生能在獲得直觀認識的基礎上從淺到深地思考問題，深挖知識背后的內涵，便于學生把握化學知識本質。

三是主體性原則。在初中化學教學階段，教師需要全面落實以學生為主體，教師要意識到可視化教學僅僅是一種手段，其主要目的是幫助學生科學地掌握知識、形成科學思維。教師在教學過程中需要堅持學生的主體地位，做好與學生的溝通交流，了解學生需求，啟發學生解決學習中的問題，為學生的良好成長奠定基礎。

四是適度性原則。初中化學教師在課堂教學中應用可視化教學手段時，要注意并不是所有的知識都可以通過可視化教學方法來呈現，一些簡單、基礎性的知識教師可以通過口述的方式讓學生理解，不需要盲目地依賴可視化教學，避免出現浪費時間的情況。

三、初中化學教學中可視化教學的應用

（一）教材資源可視化應用

初中化學教材中有很多插圖，這些插圖形式多樣、內容豐富，是推進教學課堂教學活動的重要資源，也是學生理解化學知識的重要資源。教材中的插圖資源不僅表現出了化學知識的特征，同時也體現出了知識背后的思維特征，這有利于學生將注意力放在教材上，實現了對教材文字描述的補充。在初中化學課堂教學中，教師要注重對學生讀圖能力的培養，引導學生深入挖掘教材插圖中的化學元素、思考插圖信息，推進學生全面發展。在初中化學教材中，有很多插圖與實驗相關，涉及實驗儀器、實驗組裝圖、實驗操作等，借助這些插圖可以讓學生對實驗有更深的記憶，并且有助于規范學生的實驗操作，讓學生掌握實驗原理。學生在學習中還可以反復觀看插圖，通過圖文并茂的方式學習化學知識。此外，化學學科本身就與學生的實際生活有密切關聯，學生在化學學習中還應正確地認識到化學與社會發展的關聯，培養環保意識。在化學教材中，教師通過形象的圖片可以讓學生充分意識到化學對生活、環境的影響，能為學生構建更加真實的情景，這對學生正確的化學觀念形成有良好的幫助。

（二）微觀世界可視化

化學研究特別注重從微觀世界中進行。由于微觀世界是學生難以用肉眼看到的，初中生正處于抽象思維發展的關鍵階段，物質微粒觀的構建是學生化學學習的一個難點。在實踐教學中，初中化學教師就可以借助可視化教學，讓學生能真正“看到”微觀世界，教師通過豐富的視覺素材，帶給學生視覺刺激，深化學生對微觀世界的感知，促進學生抽象思維能力的提升，使學生可以在化學學習中做到從分子、原子等角度對物質進行研究。在可視化教學下，教師可以通過動畫、圖示的方式，將微觀世界物質展現出來，讓學生直觀地了解到物質微觀變化，激發學生思維活力。化學學科的表征方法主要包含了符號表征、宏觀表征、微觀表征三種，從宏觀至微觀、從物質性質用途到微觀結構與運動，這屬于研究化學的基本思路。在教學中，教師可以引導學生根據宏觀現象觀察化學變化方式，借助微觀世界感受物質的本質變化，通過符號表征物質的宏觀變化與微觀變化，實現化學變化內外的良好聯系，有助于學生更好地把握化學規律，用化學的思維解決實際問題，促進了學生學習效果提升。

例如，教師在引導學生學習“水的組成”知識時，教師可以在課堂上利用多媒體為學生播放出Flash動畫，展現出電解水時的動態變化過程，讓學生能在大腦中對水的組成形成動態變化，增強學生的思維活躍程度，便于學生把握微粒的變化，從宏觀、微觀、符號三重特征角度來表述水的組成。在課堂教學中，如果初中化學教師僅僅是將水的電解宏觀實驗展現出來，沒有引導學生感悟水分子電解的微觀變化，很難讓學生感受到化學變化規律。教師借助Flash 動畫展現出水分子電解微觀本質，將學生看不到的微觀世界變化直觀地呈現出來，讓學生學習微觀知識時有更好的路徑。學生通過觀察微粒變化，能很好地體會到化學不變中的“變化”，更容易把握化學反應本質，同時也能深化學生對分子、原子等知識點的理解，促進了學生微觀知識的遷移應用，帶給了學生更深印象，對于學生后續學習有良好幫助。

（三）實驗信息可視化

實驗是化學教學中最重要的組成部分，也是化學學科的特征之一，有很多化學理論知識的形成都是建立在化學實驗基礎上。初中化學實驗教學的關鍵點是引導學生掌握相應的化學知識，并且具備相應的化學操作能力、化學實驗思維，促進學生科學探究精神的形成。在以往的初中化學實驗教學中，受諸多因素的影響，主要是教師親身示范實驗，學生對實驗進行觀察。但是在班級教學中，學生的座位順序有所差異，有的學生偏離講臺或是距講臺太遠，無法清楚地看到教師實驗操作整個過程，從而導致學生對實驗理解不透徹。同時初中化學教學任務相對比較緊張，有時在實驗教學中僅僅只是為學生展示相應的實驗裝置圖，通過口述的方式學生介紹實驗，學生在實驗學習上處于想象狀態，這必然會影響到學生實驗能力及化學素養的提升。在實踐中為了改變這種情況，初中化學教師就可以在教學中應用可視化教學方式。

首先，初中化學教師可以通過數字化實驗技術來推進可視化實驗教學活動，教師借助數字化實驗，對化學實驗中某一種物理量數據進行測定，繪制相應的變化曲線，讓學生能清晰地看到數據變化及屬性，從而理解化學反應實質，便于學生理解化學實驗知識。在化學學習中，實驗是學生得出結論、理解化學的重要途徑，教師在以往的實驗教學中，會將重心放在實驗具體操作、實驗儀器名稱與用途、實驗現象歸納總結等方面，對學生實驗探究能力培養不太重視。而數字化實驗可以很好地彌補傳統實驗教學不足，讓學生學會用化學知識對現實問題進行分析處理。例如，在學習“酸堿中和反應”中，這部分知識一直是學生學習的重難點，學生在學習中難以從定量的視角理解溶液中pH 值的變化。在課堂上，教師可以借助數字化實驗，記錄pH 值的實時數據，動態地將pH 值的變化曲線呈現出來，讓學生看到化學的微觀改變，從而幫助學生理解中和反應實質。同時教師還可以指引學生觀看鹽酸增加下的pH 值的變化曲線，讓學生充分理解“pH=7 時溶液中的酸堿兩種微粒恰好完全反應”。

其次，初中化學教師在課堂教學中還可以利用多媒體為學生展示相應的實驗。多媒體技術能很好地打破時空限制，讓學生反復觀看實驗操作，減少了實驗的不安全因素，有助于學生看到微觀的或變化比較快的實驗現象。實際上，部分學校的實驗條件并不能完全滿足學生實驗需求，對此，初中化學教師就可以在教學中借助多媒體可視化手段，制作相應的實驗視頻，引導學生根據視頻觀察化學實驗中物質的變化規律，這樣既可以推進實驗教學的有序進行，又能很好地培養學生實驗思維，讓學生體會到化學實驗的樂趣。

（四）課程導入可視化

課程導入是一節課的開始，也是激發學生課堂學習熱情的主要點。化學學科與學生的生活有良好的關聯性，教師在課堂導入階段，可以通過實物、圖片及視頻等方式，為學生創設可視化情境，讓學生在情境中探索化學知識，提高學生的化學學習欲望。教學情境是教師與學生進行互動交流的重要載體，在初中化學教學中，教師可以通過情境創設導入新課，讓學生在情境中面對已知的知識及未知的內容、深化對知識的理解。知識與情境本身就具有一定關聯，在情境下，學生可以回顧之前已經學到的知識，獲取新的經驗，教師借助可視化手段更容易增強情境的真實性、趣味性，通過可視化手段將學生日常生活中熟悉的場景體現出來，給學生提供真實學習環境，讓學生從生活入手，聯系化學知識點，為學生的成長奠定基礎。如在“我們的水資源”的教學中，教師就可以在課堂導入階段利用多媒體為學生播放一些水資源的圖片及視頻，通過形象的視覺效果讓學生對水資源有充分了解。在此基礎上，教師引導學生自主學習本節課知識，并且還可以為學生設置一些問題，讓學生在自主學習中解決問題。教師在創設情境時，可以聯系學生的日常生活，如將學生家庭中的自來水、下雨時的雨水等圖片展現出來，留給學生深刻的印象。

（五）課堂小結可視化

課堂小結對于課堂教學質量的提升有很大幫助，教師引導學生開展課堂小結，可以幫助學生更加系統地整理知識點，有助于學生學習效果提升。由于初中生本身的總結能力相對比較差，教師在教學中可以借助可視化工具，如概念圖、思維導圖等，幫助學生進行知識歸納總結，讓學生能系統地把握知識關聯，深化學生的學習效率。在課堂上教師還可以引導學生繪制概念圖或者思維導圖，讓學生在自己動手中進行深層次的思考，深化學生的感悟。同時，對學生來說，在繪制思維導圖時還需要對知識的關聯進行整理、分析，這對學生思維發展有很大幫助。

四、結語

可視化教學是隨著現代信息技術發展而興起的一種教育手段，它可以顯著改善學生的學習方式，有助于學生深層次地理解化學知識，讓學生進入深度學習層面。同時可視化教學還可以真正發揮出學生主體作用，教師借助可視化教學能讓學生更好地理解抽象的化學知識，對學生邏輯思維能力的發展也有良好幫助。在實踐教學中，初中化學教師要結合學生的發展需求，靈活地應用可視化教學方式，指引學生更加深度地學習化學知識，為學生綜合發展奠定基礎。