知识可视化及其在初中化学教学中的应用研究

倪钦

摘 要： 在概述“知识可视化”概念内涵的基础上，本文运用教学实例探讨其在初中化学课堂教学中的实践应用，旨在为提高初中化学教学质量献计献策。

关键词： 初中化学课堂 知识可视化 教学应用

新课改呼吁教师在教学中采用更直观的知识展现方式，加强学生与知识之间的互动，将抽象的知识转化为具体的教学资源，以图像、图形、图表、视频、动画等可视化的媒介替代文字，提高学生的学习效率。为满足新课改的要求，在初中化学教学中，教师需要运用知识可视化的教学理念，以教学工具转化化学的定义、概念或理论，揭示化学的内在本质[1]。对此，文章在概述“知识可视化”概念内涵的基础上，运用教学实例，探讨在初中化学课堂教学中的实践应用，旨在为提高初中化学教学质量献计献策。

一、知识可视化的概念内涵

图像是人类接触最早、印象最深刻的视觉记忆，幼儿认识事物是从认识图像开始的，从模糊的轮廓到具体的形象，逐渐形成空间概念，因此，图像是传递信息及建构概念最直接的途径。知识可视化的理论形成正是建立在图像研究基础上，2004年，瑞士卢加诺大学的马丁·爱普（Eppler，M.J.）和雷莫·布克哈德（Burkard，R.A.）在他们共同撰写的《知识可视化：一个新的学科及其应用领域》一文中首次对知识可视化进行了定义。他们指出：能够经过视觉直觉储存于记忆表象并纳入认知结构的事物是图像，而知识可视化是以图像为媒介，改善两个或两个以上个体之间知识创造和传递的途径，从而实现相互作用和影响的一种认知方式。

实践研究表明，知识可视化对提高学生的学习效率是具有重要意义的[2]。仅就初中化学教学来看，中学生在学习生涯中初次接触化学知识，学习化学的概念、符号、定义等对他们来说颇具难度，而知识可视化则将抽象的化学知识转化为图像、图表、视频、动画等，有助于初中生在最短时间内了解化学课程的特点，掌握学习化学的规律，提高学习效率。

二、知识可视化在初中化学教学中的应用

1.思维导图的应用

思维导图是知识可视化的重要表现形式。立足于课堂教学中的重点知识，由教师引导学生将重点知识进行结构分解，划分出重点知识的枝干，再以枝干为中心进行结构分解，形成数个类别不一的支点，最后对支点进行研究分析，得出结论，从支点到枝干，再到重点知识，逐层向中心靠拢，从而扩大学生对知识的理解范围，提高学习效率。

以苏教版初中化学第二章第三节第三课“温室效应”教学为例。

课堂教学中，笔者首先以一组视频和图片向学生展示生活中的温室效应现象，并让学生合作讨论后以关键词的方式提出几点自己对温室效应的理解，最后师生合作对温室效应进行定义。

在第二个环节，笔者以温室效应为主题，引导学生对温室效应进行结构分解，画出思维导图。

首先是温室效应的构成，主要包括：①太阳；②大气；③人类活动；④自然环境。

其次分解温室效应的枝干，主要包括：

（1）太阳：①太阳光，②辐射线，③热量，红外线，紫外线；

（2）大气：①二氧化碳，②温室气体，③甲烷，④臭氧，⑤水气；

（3）人类活动：①建筑，②交通，③能源消耗，④农业生产；

（4）自然环境：①气候反常，②土地沙漠化，③海洋生态，④农业。

最后再以上述枝干为中心，对代表枝干的关键词进行结构分解，如温室气体主要包括：①水汽；②二氧化碳；③氧化亚氮；④氟利昂；⑤甲烷。

在第三个环节，引导学生对温室效应的形成原因及影响进行分析。首先分析思维导图得出结论，其次笔者以多媒体图片展出关于温室效应的相关数据，让学生将数据录入思维导图中的对应项，最后得出总的结论。

如此，利用知识可视化的教学模式，使原本定义化、依靠文字承载的重点知识转化为形象的思维导图，加深学生对知识的理解，提高学生的学习效率。

2.视频、图片、实物模型等可视化工具的运用

课堂教学中，视频、图片、动画等可视化工具一般以投影、录像或计算机展现，这种教学模式突破了课堂时空的限制，将文字化的知识转化为生活中的实例，不仅拉近了学生与知识的距离，更使学生直观感知和体验知识，从而实现理论与实践的结合。如教学二氧化碳时，对于二氧化碳的产生途径，很多学生仅能从生活经验中寻找答案，并且只说出几种具有代表性的二氧化碳产生的例子，如动物呼吸、汽车尾气排放等。而利用多媒体技术，将生活中各种二氧化碳的产生途径制作成视频展现出来，会大大拓宽学生的视野。因此，教学实践中，教师可在备课时将重点知识制作成视频或图片，替代教师讲解，从而实现知识可视化的教学模式。

此外，实物模型是知识可视化的代表形式。对于初中生来说，化学物质的抽象性为他们学习制造了很大的障碍，而将符号化的化学物质用实物模型替代，在多媒体展示或教师讲解的同时，让学生近距离接触真实的化学物质，能够加强学生对知识的理解，提高他们的学习效率。教学中，教师可将实物模型展示与多媒体视频或图片、思维导图或概念图等可视化形式相结合，多管齐下，减少不必要的教学环节，提高课堂教学质量。

结语

实践证明，知识可视化的应用顺应了当前信息时代发展对知识传播和创造方式改变的需求，对帮助学生深入理解知识和细化学习具有重要意义。因此，初中化学教师应尽快转变思想，改变当前教学模式，以知识可视化优化学生的学习方式，从而打造高效课堂，提高教学质量。

参考文献：

[1]蓝嘉.基于知识可视化的化学教学——以利用Chemoffice 2004的高中有机化学教学为例[J].教育信息技术，2013，（4）：34-37.

[2]张力平.知识可视化策略在化学教学中的应用[J].山东教育：中学刊，2011，（11）：30-31.