思維可視化在初中化學(xué)解題中的實(shí)踐探究

摘" 要：思維可視化是指在教育教學(xué)過程中以學(xué)生為主體，利用視覺傳達(dá)的方式將抽象的思維過程、知識(shí)結(jié)構(gòu)等內(nèi)容形象地呈現(xiàn)出來，幫助學(xué)生理解、掌握相關(guān)內(nèi)容.在初中化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用思維可視化能夠幫助學(xué)生形成良好的解題思路和思維模式.基于此，本文以思維可視化在初中化學(xué)解題中的實(shí)踐應(yīng)用為研究對(duì)象展開分析與論述，闡述了思維可視化的應(yīng)用價(jià)值，分析了思維可視化在初中化學(xué)解題中的應(yīng)用困難，從目標(biāo)導(dǎo)向、實(shí)驗(yàn)依托、化學(xué)媒介方式闡述了初中化學(xué)解題過程中思維可視化的應(yīng)用方式，以期為相關(guān)教育工作者提供一定借鑒.

關(guān)鍵詞：思維可視化；解題實(shí)踐；初中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""" 文章編號(hào)：1008-0333（2024）17-0112-03

收稿日期：2024-03-15

作者簡介：袁銀紅（1981.10—），女，江蘇省如東人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事課堂教學(xué)研究.

思維可視化是指運(yùn)用一系列圖示技術(shù)把本來抽象的思維（思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來，使其過程清晰可見、結(jié)果得以外顯的一種思維能力.被可視化的“思維”更有利于理解和記憶，可以有效提高信息加工及信息傳遞的效能.目前全球可視化思維相關(guān)的科研主要來自教育學(xué)、管理學(xué)等領(lǐng)域，并且誕生了很多提升學(xué)習(xí)和思維過程的“實(shí)用性工具”［1］.例如，美國大衛(wèi)·海勒博士開發(fā)出的思維導(dǎo)圖；英國劍橋大學(xué)的愛德華·德·波諾博士開發(fā)的“六項(xiàng)思考帽”；日本管理大師石川馨先生所發(fā)明的魚骨圖等［2］.思維可視化對(duì)于教學(xué)具有重要意義，可使學(xué)生更直觀地把握相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，提高理解、記憶效率，并在解決問題的過程中，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶.

1" 思維可視化在初中化學(xué)解題中的應(yīng)用困難

1.1" 學(xué)生的知識(shí)理解不夠透徹

化學(xué)科目是基于邏輯推理和科學(xué)實(shí)證的學(xué)科，對(duì)學(xué)生的抽象思維、邏輯推理和實(shí)證觀察等方面的能力有著較高的要求.在化學(xué)教學(xué)過程中，雖然思維可視化作為一種有效的教學(xué)工具可以在一定程度上提高學(xué)生的化學(xué)解題能力，但也在應(yīng)用過程中遇到了諸多困難.化學(xué)科目包含了大量的抽象概念，如原子、分子、離子等，對(duì)這些概念的理解是化學(xué)解題的基礎(chǔ).然而，由于部分學(xué)生的知識(shí)理解不夠透徹，在面對(duì)這些抽象概念時(shí)，往往感到困惑，不能準(zhǔn)確地理解和應(yīng)用這些概念.同時(shí)，化學(xué)科目的教學(xué)需要一定的實(shí)踐操作，如化學(xué)實(shí)驗(yàn).化學(xué)實(shí)驗(yàn)是對(duì)化學(xué)理論知識(shí)的實(shí)踐應(yīng)用，需要學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)有深入的理解和熟練的操作技能.但是，由于部分學(xué)生的知識(shí)理解不夠透徹，其在進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往無法準(zhǔn)確地理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎椒ê筒襟E，也無法準(zhǔn)確地解析實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

1.2" 學(xué)生的解題思維不夠全面

初中化學(xué)解題的核心涉及對(duì)知識(shí)的理解、應(yīng)用與綜合.然而，一些學(xué)生在解題過程中顯露出思維不夠全面的問題，如理論知識(shí)理解片面、數(shù)學(xué)計(jì)算與邏輯推理能力不足以及缺乏高效的解題策略.在理論知識(shí)理解片面方面，學(xué)生無法全面理解和掌握化學(xué)的基本概念和原理，如化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、物質(zhì)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)等.導(dǎo)致學(xué)生在解決與這些概念和原理相關(guān)的問題時(shí)，常常感到困惑和無力.在數(shù)學(xué)計(jì)算與邏輯推理能力不足方面，一些學(xué)生在解決需要數(shù)學(xué)計(jì)算的化學(xué)問題時(shí)，如濃度計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)的量的比例計(jì)算等，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤.同時(shí)，在進(jìn)行邏輯推理時(shí)，如推斷化學(xué)反應(yīng)的方向、判斷物質(zhì)的性質(zhì)等，也常常缺乏邏輯性和準(zhǔn)確性.在解題策略方面，一些學(xué)生在面對(duì)復(fù)雜的化學(xué)問題時(shí)，往往感到無從下手，無法制定有效的解題策略，如應(yīng)用化學(xué)方程式、利用物質(zhì)的性質(zhì)、運(yùn)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)等.上述因素互相交織，阻礙了思維可視化在化學(xué)解題中的有效應(yīng)用.

2 初中化學(xué)解題過程中思維可視化的應(yīng)用策略

2.1" 以問題為導(dǎo)向，確定思維可視化的目標(biāo)

問題導(dǎo)向思維可視化的目標(biāo)著重強(qiáng)調(diào)在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，準(zhǔn)確判斷問題性質(zhì)與難度，使學(xué)生可以清晰理解待解決的問題是什么，同時(shí)掌握相應(yīng)的知識(shí)和技巧.以教授“溶液的濃度計(jì)算”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)為例，教師可以設(shè)計(jì)一系列具有挑戰(zhàn)性的問題，例如，“如何計(jì)算溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？”“如何計(jì)算溶液的物質(zhì)的量濃度？”等.這些問題旨在引導(dǎo)學(xué)生去掌握相應(yīng)的知識(shí)和技能，同時(shí)理解這些知識(shí)和技能在實(shí)際問題解決中的運(yùn)用，為思維可視化目標(biāo)的提出做準(zhǔn)備.思維可視化的目標(biāo)是幫助學(xué)生在解題過程中構(gòu)建清晰的思維路徑，以提高解題效率和準(zhǔn)確率.針對(duì)“物質(zhì)的量濃度”的計(jì)算，思維可視化的目標(biāo)可以細(xì)分為以下幾點(diǎn).

首先，設(shè)定問題：“一個(gè)體積為250毫升的溶液中含有58.5克的氯化鈉，該溶液的物質(zhì)的量濃度是多少？”這個(gè)問題要求學(xué)生運(yùn)用公式：c=n/V（c代表物質(zhì)的量濃度，n代表物質(zhì)的量，V代表溶液體積）進(jìn)行求解.其次，明確思維可視化的目標(biāo)后，教師可引導(dǎo)學(xué)生制作解題步驟流程圖，如圖1所示.該流程圖可以清晰展示解題步驟，幫助學(xué)生理解：

①質(zhì)量（m）=58.5克，氯化鈉的相對(duì)分子質(zhì)量（Mr）=58.5，溶液體積（V）=250毫升=0.25升.

②根據(jù)公式n=m/Mr計(jì)算氯化鈉的摩爾數(shù)n，其中m是質(zhì)量，Mr是相對(duì)分子質(zhì)量.

③根據(jù)公式c=n/V計(jì)算氯化鈉的摩爾濃度c.

最后，教師需要通過實(shí)踐活動(dòng)讓學(xué)生將思維可視化的目標(biāo)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作.教師可以組織學(xué)生進(jìn)行小組討論，每個(gè)小組的學(xué)生需要一起解決一道摩爾濃度計(jì)算的問題，同時(shí)，學(xué)生需要一起完成解題步驟的流程圖.教師在此過程中的角色主要是指導(dǎo)和提醒，需要提醒學(xué)生注意一些重要的解題步驟，比如單位轉(zhuǎn)換等.幫助學(xué)生理解和解決單個(gè)問題，培養(yǎng)其問題解決能力.

2.2" 以實(shí)驗(yàn)為依托，進(jìn)行可視化練習(xí)

在初中化學(xué)的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法中的思維可視化，能使學(xué)生將知識(shí)、技能和科學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，全面提高學(xué)生的問題解決能力.一個(gè)具體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例是“沉淀反應(yīng)”.在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，兩種溶液混合在一起，生成不可溶解的固體，稱為沉淀.

例如，硫酸亞鐵溶液與氫氧化鈉溶液混合，會(huì)生成不溶解的氫氧化亞鐵沉淀.化學(xué)方程式：

FeSO4+2NaOHFe（OH）2↓+Na2SO4.

該實(shí)驗(yàn)過程充滿了可視化元素.學(xué)生可以清楚地看到兩種溶液的顏色、混合后的反應(yīng)以及沉淀的生成.教師可以通過引導(dǎo)學(xué)生繪制反應(yīng)流程圖，幫助他們理解和記住這個(gè)反應(yīng)的全過程.在流程圖中，學(xué)生可以清晰地看到每個(gè)步驟，比如反應(yīng)物的混合、沉淀的生成和產(chǎn)品的形成等.另外，為了加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的理解，教師還可以設(shè)計(jì)一些解題任務(wù).例如，提問：“如果將硫酸鐵溶液的體積加倍，那么會(huì)對(duì)反應(yīng)有什么影響？”這個(gè)問題需要學(xué)生理解并運(yùn)用反應(yīng)物的物質(zhì)的量比，以及溶液的物質(zhì)的量濃度概念.為了解決這個(gè)問題，學(xué)生需要在腦海中構(gòu)建起一個(gè)思維模型，將實(shí)驗(yàn)操作、化學(xué)反應(yīng)和數(shù)學(xué)計(jì)算有機(jī)結(jié)合起來.此外，可視化解題策略還可以擴(kuò)展到實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫中.例如，教師可以引導(dǎo)學(xué)生用表格的形式整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用曲線圖顯示變量之間的關(guān)系，用示意圖解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等，這些可視化工具都能幫助學(xué)生清晰、系統(tǒng)地理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高他們的解題能力.

2.3" 以化學(xué)符號(hào)為媒介，運(yùn)用思維可視化方式解題

在初中化學(xué)教學(xué)中，化學(xué)符號(hào)是溝通化學(xué)現(xiàn)象的重要媒介，通過運(yùn)用思維可視化策略，學(xué)生可以更好地理解化學(xué)知識(shí)，提高解題能力.以HCl+NaOHNaCl+H2O為例，表示的是鹽酸（HCl）與氫氧化鈉（NaOH）反應(yīng)生成氯化鈉（NaCl）和水（H2O）.這個(gè)抽象的化學(xué)過程通過思維可視化的方式，能更加直觀地理解.

首先，教師可以將該化學(xué)方程式解析為一個(gè)故事的發(fā)展線索，這種故事化的解讀可以幫助學(xué)生記憶和理解.故事的主角是反應(yīng)物鹽酸和氫氧化鈉，經(jīng)歷一場化學(xué)反應(yīng)的“冒險(xiǎn)”，最終變成了結(jié)局——氯化鈉和水.可視化的模型可以進(jìn)一步幫助學(xué)生理解.教師可以引導(dǎo)學(xué)生用分子模型或圖形來代表鹽酸和氫氧化鈉，通過改變這些模型來展示生成物氯化鈉和水的形成.這樣的模型操作，使化學(xué)反應(yīng)的過程形象化，讓學(xué)生能看得見、摸得著.然后，可以設(shè)計(jì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，以此來更直觀地展示化學(xué)反應(yīng)的過程［3］.

例如，教師可以讓學(xué)生操作將鹽酸與氫氧化鈉溶液混合，觀察其反應(yīng)過程.在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生將看到溶液由酸性變?yōu)橹行裕⑸闪寺然c和水.雖然水和氯化鈉的生成并不直觀，但是通過顏色變化和PH值的變化，學(xué)生可以理解酸堿中和的現(xiàn)象.在解題任務(wù)設(shè)計(jì)上，例如，給學(xué)生提出一個(gè)問題：“如果有2摩爾的鹽酸和2摩爾的氫氧化鈉，那么生成了多少摩爾的氯化鈉和水？”學(xué)生需要理解并運(yùn)用物質(zhì)的量的概念和化學(xué)方程式，從而正確回答問題.

以上各種活動(dòng)，結(jié)合化學(xué)符號(hào)和思維可視化，可以幫助學(xué)生更好地理解酸堿中和反應(yīng)，并有效提升他們的化學(xué)解題能力.化學(xué)符號(hào)和思維可視化的結(jié)合，將會(huì)極大地推動(dòng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)效果，提升他們對(duì)抽象化學(xué)過程的理解和認(rèn)知.

3" 結(jié)束語

綜上所述，在初中化學(xué)解題過程中，應(yīng)用思維可視化不僅能使學(xué)生更加直觀地理解知識(shí)內(nèi)容，還能幫助學(xué)生形成良好的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng).教師應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到思維可視化在初中化學(xué)解題過程中的應(yīng)用價(jià)值，并根據(jù)自身實(shí)際教學(xué)情況，采取合理策略將思維可視化應(yīng)用于初中化學(xué)解題過程中，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣.將復(fù)雜的化學(xué)問題簡單化、直觀化，通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)演示或生活情境再現(xiàn)等方式呈現(xiàn)知識(shí)內(nèi)容，并在課堂上通過思維可視化輔助教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生形成良好的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng).

參考文獻(xiàn)：［1］ 江小燕.思維可視化在初中化學(xué)解題中的應(yīng)用分析［J］.數(shù)理化解題研究，2023（8）：119-121.

［2］ 陶茂榮.運(yùn)用思維可視化策略提升初中化學(xué)教學(xué)效能［J］.中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)），2020（7）：48.

［3］ 董進(jìn)文.運(yùn)用思維可視化策略提升初中化學(xué)教學(xué)效能［J］.魅力中國，2020（8）：173.

［責(zé)任編輯：季春陽］