江小燕

(武夷山市第三中學,福建 武夷山 354300)

1 思維可視化的概略

1.1 思維可視化的含義

思維可視化是一種將抽象思維具象化為形象思維的方法,具體操作是利用一系列圖示技術將腦海中不可視的思維如思考方法和思考步驟等呈現為清晰可見的形式[1].基于此,被可視化的思維將更有利于被學生理解與記憶,從而加深學生的知識印象,有效提高學生的學習效率和解題效率.

1.2 思維可視化的分類

思維可視化應用的技術大致分為兩種.其一是書面形式的圖示技術如思維導圖、流程圖、概念圖或模型圖等,這種圖示技術已廣泛應用于教師解題或教學時的板書,有助于加深學生的課堂印象,從而提高課堂教學或解題教學的效率;其二是利用飛速發(fā)展的信息技術優(yōu)勢生成圖示的軟件技術,常見的軟件有XMind和幕布等,這種生成圖示的軟件技術也多用于現代化教育的課堂上,幫助教師厘清教學思路,從而引導學生完成主動學習和深度學習,提高學習效率.

1.3 思維可視化的應用

1.3.1 思維導圖

以滬教版初三化學上冊第二章《整理與歸納》的習題訓練其中一題為例.

例1現有A、B、C、D 4瓶無色無味的氣體,可能是氧氣、空氣、氮氣和二氧化碳,請問怎么用簡單的實驗方法將四瓶氣體區(qū)分開來?

首先,在解題教學中,此題目的題意簡單以致學生都可以快速理解題目與大致的解題流程;其次,由于題目涉及4瓶無色無味的氣體,如果只是在腦海中思考整體方案未免顯得缺乏條理性.因此,教師在此時可以引導學生列思維導圖,將每一個實驗步驟分析而得的結論填入思維導圖中,從而幫助學生快速厘清解題思路,完成解題[2].

如圖1思維導圖所示,解題思維與解題步驟大致分為兩個節(jié)點.

圖1 思維導圖

第一個節(jié)點是小木條的燃燒情況,根據此可以獲得三個實驗現象.首先是小木條熄滅的情況,由此可以引導學生推理出該瓶子中裝有不可燃燒的氣體,可能是二氧化碳或是氮氣,由此可以引出第二個節(jié)點.其次是小木條燃燒更旺的情況,由此可以引導學生推斷出該瓶子中裝有氧氣.最后是小木條沒有變化的情況,由此可以引導學生推理出該瓶子中裝的是空氣.

在判斷完三個情況后,教師將引導學生進入第二個節(jié)點,用澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁的特性分辨二氧化碳和氮氣.

據此,教師便利用可視化的思維導圖,一步步引領學生解決實際問題,從而培養(yǎng)學生思維導圖的意識,提高學生的思維可視化能力和解題能力,落實化學學科核心素養(yǎng).

1.3.2 繪制表格

以滬教版初三化學上冊《化學變化中的定量計算》中的“觀察與思考”為例.

例2工業(yè)上電解氧化鋁制取金屬鋁的化學方程式是:

問電解10 t氧化鋁最多可以生產多少噸鋁?

首先,在解題教學中,此題目已經給出了明確的化學方程式,根據化學方程式,教師可以引導學生繪制相關的表格(見表1),在表格中列明對應的定量關系,從而將數據通過表格可視化呈現.

表1

首先,學生在繪制表格后,需要根據相對原子質量表查詢對應物質的相對分子質量,并聯(lián)系化學方程式的配比確定解題的定量關系,如“2Al2O3”的相對分子質量是Al2O3的2倍即“2×102”,從而獲得204的相對分子質量.此后,根據題目所問的“電解10t氧化鋁最多可以生產多少噸鋁”,學生可以有序地將已知條件和未知條件填入表格之中,而通過可視化的表格呈現,學生可以以此獲得數量方程式,從而完成解題.

2 思維可視化的具體作用

2.1 促進解題的具象化

首先,剛學習化學的初中生對化學知識的敏感度和關注度都不足夠,因此需要教師在教學中采取創(chuàng)新有效的教學如思維可視化等教學形式,才能有效培養(yǎng)學生的化學思維,提高學生的化學探究能力;其次,因為化學題型的靈活多變和綜合應用性強且學生是剛剛接觸化學學科,所以此時的初中生并不完全具備相應的抽象思維能力、邏輯推理能力和獨立思考的能力.因此,思維可視化的適時引入至解題模式之中,可以幫助學生完成具象化的解題過程,從而完成從形象思維到抽象思維的過渡,促進學生對化學探究方法的掌握和提升,落實化學學科核心素養(yǎng).

2.2 促進解題的簡單化

因為化學學科具有極強的抽象性,所以變幻莫測的化學題對于初次接觸化學的學生來說是極其陌生的.而部分化學題由于糅雜了多方面的化學知識,對初中生來說存在一定的難度.許多學生受限于這個高難度的門檻,在化學入門時就消磨掉了所有的化學自信,從而不利于學生后續(xù)的化學學習.因此,基于初中生的化學認知發(fā)展規(guī)律,教師應當堅持以學生為本,堅持從學生的視角和心境出發(fā),完善相關的教學策略,通過引入思維可視化這一解題模式促進題目的簡化和思維的有序發(fā)展,從而降低解題難度,幫助學生在一步步地分析中掌握所有的題目線索,提高解題效率.

2.3 提高解題的條理性

從初中生化學解題的現狀來看,大部分學生由于思維發(fā)展不完善導致解題思路混亂,從而不利于提高解題的效率,不能真正落實化學學科核心素養(yǎng).因此,為了培養(yǎng)學生的邏輯思維和抽象思維,教師應當注重提高學生解題的條理性,促進學生解題走向有序化,可以通過思維可視化的解題模式以厘清學生解題思路,幫助學生借助思維可視化的條理性優(yōu)勢理解解題步驟與成因,從而發(fā)展學生的邏輯推理思維和化學素養(yǎng).

3 提出思維可視化在初中化學解題中的應用策略

3.1 借助信息技術優(yōu)勢輔助思維可視化應用

因為思維可視化應用技術的其中一種就是生成圖示的軟件技術,所以思維可視化在具體解題的實際應用離不開信息技術的支持.因此,教師為促進思維可視化在初中化學解題中的應用可以充分借助信息技術優(yōu)勢優(yōu)化思維可視化解題模式的應用,如利用教學動畫、教學PPT、教學視頻等形式展示解題的直觀過程,可以有效激發(fā)學生的學習興趣和積極性,從而提高學生對于思維可視化的掌握程度,提高學生的解題效率和解題能力.

以滬教版初三化學下冊《應用廣泛的酸堿鹽》相關的練習題為例.

例3現有食鹽溶液、澄清石灰水、稀硫酸、稀鹽酸、氫氧化鈉溶液5種失去標簽的無色溶液,應該怎樣把它們區(qū)別開來?

首先,教師在解題教學中帶領學生分析題目的題意,引導學生針對食鹽溶液、澄清石灰水、稀硫酸、稀鹽酸、氫氧化鈉溶液這5種溶液展開獨立思考或者小組討論,思考內容包括溶液自身的特質或檢驗溶液的唯一方法等,從而提高課堂的互動效率和學生的積極性.繼而,等待學生完成討論及思考后,教師可以借助相應的化學實驗軟件在多媒體上為學生展現每一個檢驗方法的優(yōu)劣與可行性.比如,有些學生建議首先用石蕊試液檢驗5種溶液各自的酸堿性,那么教師就引導學生作出相應假設并在思維導圖的軟件中設置框架,同時在化學虛擬實驗軟件上操作,根據直觀的虛擬實驗現象證明將此分為酸、堿、鹽三大類,即酸類有稀硫酸和稀鹽酸、堿類有澄清石灰水和氫氧化鈉溶液、鹽類只剩下食鹽溶液;繼而學生提議用二氧化碳檢驗澄清石灰水和氫氧化鈉溶液,同時教師也應當在相應的化學實驗虛擬軟件中完成相應操作并將上述的實驗結果記錄在思維導圖之中,實驗現象顯示出現渾濁的為澄清石灰水,剩余的即為氫氧化鈉溶液;最后,教師引導學生采用氯化鋇溶液檢驗剩下的2瓶酸性溶液,根據稀硫酸和稀鹽酸的特性,氯化鋇溶液與稀硫酸反應將產生硫酸鋇的沉淀,而與稀鹽酸就沒有沉淀生成.

如此,在教師的化學實驗虛擬軟件和思維導圖記錄軟件的同時操作之下,學生在解題結束的最后,將會看到一張可視化的實驗現象表或思維導圖,思維可視化的應用將為學生積累思考過程與思維經驗,幫助學生完成從形象思維到抽象思維的過渡,從而培養(yǎng)學生的證據意識,發(fā)展學生的邏輯推理能力,落實化學學科核心素養(yǎng).

3.2 強調學習主體地位輔助思維可視化應用

教師為促進思維可視化在初中化學解題中的應用可以強調學生學習主體的地位,以此輔助思維可視化在具體教學的實際應用.例如,教師可以在解題教學中引入小組合作的形式,通過思維可視化應用與小組合作討論的輔助以明確學生的學習主體地位,幫助學生促進生生之間的知識交流與碰撞,幫助學生嘗試用不同的角度思考問題、培養(yǎng)發(fā)散思維以完善思維可視化的呈現,還可以幫助學生提高相應的合作意識和合作能力,從而落實學生的化學素養(yǎng).

3.3 開展思維專題教學輔助思維可視化應用

教師為促進思維可視化在初中化學解題中的應用可以開展思維專題教學,通過專題訓練這一集中性的特訓培養(yǎng)學生的邏輯思維、發(fā)展學生的推理能力,從而提高思維可視化的應用效率,落實化學學科核心素養(yǎng),提高學生的學習效率.例如,教師可以根據思維可視化應用技術的分類將化學題型分為兩大類,引導學生完成相應的題型訓練,幫助學生加深對特定題型和特定思維可視化形式的理解,增強學生的思維可視化應用意識,從而有助于學生在遇到靈活多變的題型時可以冷靜下來完成思路分析和思維發(fā)展,最終找到題目的突破口完成答題.