知识可视化对高职无机化学教学的影响

李真清

摘 要：在知识量剧增的当下，知识的学习将不仅是记忆，更重要的是在理解和思考的基础上进行创新。教师在化学教学中使用知识可视化的多种工具，能够帮助学生更好地掌握知识，也有利于促进传统教学方式的变革，而多媒体和网络更为这种变革提供了可能。本文介绍了知识可视化的相关概念及其教育领域中的常用工具，展现了知识可视化对于高职无机化学教学的巨大促进作用。

关键词：知识可视化 可视化工具 无机化学教学

当今时代，信息爆炸已经成为一个无可争议的事实。知识总量呈几何级数增长，知识更新速度越来越快，学习无法再单纯依靠大量的记忆，教学更需要培养学生学习的能力，而这种能力的核心便是思维能力和创新能力。笔者将从知识可视化这个新型教学途径入手，探讨无机化学教学中的创新性教与学。

一、 知识可视化的概念与必要性

1.知识可视化的概念

可视化的原意是“可看得见的、清楚的呈现”，它作为专业术语始见于1987年的“科学计算可视化”。而知识可视化，则指的是所有可以用来建构和传达复杂知识的图解手段。它不仅要传达事实与概念信息，其更重要的目的在于表达见解、经验、态度、价值观、期望、观点、意见和预测等，并以这种方式帮助他人正确地重构、记忆和应用这些知识。

数据是信息的载体，信息是数据的内涵，知识则是由信息加工和提炼而成的结晶。知识可视化把最有价值的知识通过数据挖掘、信息处理、知识计量、图形绘制显示出来，使个人和组织的认知产生更大的效用。简单而言，知识可视化就是知识的概念化加可视化。

2.知识可视化的必要性

那么，为什么在知识时代需要对知识进行可视化的处理呢？首先，其主观原因在于，人类获得信息的特点是视觉信息占人们所能获得信息总量的绝大多数。因此，可视化技术将抽象的事物或过程变成有利于被接受和认知的图形图像，将为知识的理解和传播做出重要贡献。在这种情况下，人们不应满足于最低层次视网膜的观看，而要达到高层次的对视觉信息的理解。因此如何发展知觉能力，进行视觉认知的学习，也就成了人们学习生活中的重要方面。而在高职无机化学教学中，教师不仅要在教授的知识可视化方面进行努力，也需要提高学生图像认知的水平。

另一方面，当今多媒体技术与网络的普及，为教学中进行知识可视化的变革提供了客观条件。例如，在讲解无机化学实验时，教师不再需要通过真实的实验操作来教授，而可以借助一些化学实验软件，让学生系统了解整个实验过程中物质的变化，并能多次、重复地进行演示，随时停下来进行重点环节的讲解，从而加深学生对于实验的理解，为学生以后进行实验操作打下扎实的理论基础。这样，实验步骤不再是普通的文字，而是可视化的动画与图像，从色彩、声音、动作等多方面进行刺激，有助于学生的记忆与理解。

二、化学教学中的知识可视化工具分析

知识可视化工具有多种，在教育领域中常用的则有以下几种：概念图，它是知识地图的前身；思维导图，是英国人Tony Buzan 所创的一种笔记方法，尤其适合对发散性思维的表达；认知地图，又称因果图，主要用于帮助人们规划和决策；语义网络，以概念和有意义的、不受限制的连接词为基础，形成基本的实例或命题，可以包含成百上千的相互关联的概念；思维地图，用以帮助阅读理解、写作过程问题解决、思维技巧提高。

那么在化学教学中，这些工具有哪些具体的使用方式呢？以语义网络为例，这一知识可视化工具的使用有两方面的内涵。一方面，一个知识点与其他知识点存在着联系。如当我们接触到氯气这一知识点时，会联想到氯化钠、氯化氢、盐酸和次氯酸，会联想到漂白粉、氯碱工业，还可以想到氯仿、四氯化碳，甚至联想到化学武器、化学与生活；另一方面，两个知识点的联系方式也不是唯一的，如氯气和氯化氢之间，仅从化学反应的角度考虑，氯气就可以与很多物质反应生成氯化氢，同时氯化氢也能和很多物质反应生成氯气。不断学习能使知识网络充实和优化，而知识的联系是不固定的，由于新的知识充实网络间的联系，会有新的知识间的联系取代旧联系。再如，概念图的使用，有利于学生把握无机化学学科中不同概念之间的上下位关系。这不仅有利于学生熟练掌握学科概念，也能够使学生在巩固知识基础的前提下进行概念之间的区分与联想。这样，知识就不再是分散的“点”，而能组织成一张具有有效联系的“网”。

上面列举的其他知识可视化工具，同样能在不同程度和层面上发挥类似的作用。总而言之，知识可视化工具的使用，基本是以图像和组织的方式对学科知识起到多角度联系的作用。

三、知识可视化的教学价值

教学，是以学生原有的认知结构为基础，以课程内容为载体，学生在教师的引导下，师生双方围绕教学目标而进行“教”和“学”的共同活动过程。而有效教学，则是教学效果与教学效率的综合体现。一方面，教师根据教学目标对教学资源进行调控，选择出有利于提高教学效果的课程资源、教学内容及环境媒体，设计出合理的教学过程，预设出更多课程内容，引起学生的主动反应，教授更多的课程内容；另一方面，教师通过对学生心理因素的积极了解，运用恰当的教学方法和适宜的教学策略，引导教学向目标迈进，使教学以最少的投入收获最大的产出。

而知识可视化，首先能帮助教师进行合理的教学内容设计。教师可以切合学生的认知特点，利用信息技术，设计有利于化学知识记忆的场景、知识内化的情景和思维的情景。这样，教学设计就不仅仅停留在让学生进行“感知记忆”和对知识“机械重复”的层面，而能帮助学生进行化学知识的系统构建与深入探究。其次，运用如思维导图等的知识可视化工具，有利于学生经过引导自己创建一种从全局出发、自上而下的组织结构图，进行放射性思考，在逻辑与想象、抽象与形象之间发挥潜能，提高学习效果。这样，学生不仅能自主地进行学后的复习、记忆，而且能进行分析研究，甚至产生新的理解。而线性结构的文本材料，则不利于达到学习的目的。第三，知识可视化的教学方式能够充分活跃课堂气氛。利用多媒体网络使教学内容形象化、直观化、立体化，使学生掌握知识的欲望更加强烈，学生从“知识容器”变为知识的主动获取者，教学过程由传统讲述变为学生发现问题、探索问题的过程。

无机化学是一门在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的基础自然科学。由于研究对象的独特性，它形成了自己的一套认识物质世界的研究方法，从而形成了特定的概念、定律和理论。在教学中，学生只有运用形成这些概念、定律和理论的方法，才能在脑海中形成这些概念的内涵和外延，并灵活地运用概念去学习新知识、解决新问题。知识可视化让教学从知识本身跨越到思维层面，在新时代的化学教学中，正需要采用这样的新工具提升教学的效果。

参考文献：

[1]孔寒冰.工程学科：框架、本体与属性[M].杭州：浙江大学出版社，2011.

[2]任悦.视觉传播概论[M].北京：中国人民大学出版社，2008.

[3]王丹.知识可视化工具在教学中的应用研究[J].软件导刊，2013（7）.

[4]叶梓.切合学生认知特点利用信息技术发挥思维可视化效能[J].中国教育技术装备，2013（6）.

（作者单位：江西冶金职业技术学院）