可视化教学在初中化学教学中的应用

□甘肃省山丹县第二中学 周文成

随着信息化时代的到来，人们的学习方式较之以往都有了明显改变。研究表明，人类通过视觉获取的信息占据人类所获信息含量的83%，可以说可视化学习是人类获取知识的重要方式。借助视觉能更好地整理各种复杂信息，大脑的信息处理速度、效率也会得到明显提升。在教育领域中，可视化理念的融入能更好地传播教学信息，有助于隐性知识的显化，也能提高信息传播效率，增强了学生学习成就感，降低了学生学习压力。在初中化学教学中，通过可视化教学能很好地改变教师教学方式及学生学习方式，教师借助可视化表征手段，将单调的文字描述转变成学生能看懂的图像、动画，这对于学生思维能力发展有极大帮助。

一、可视化教学的内涵

可视化教学是随着现代信息技术发展而提出的一种教育手段，主要是借助图形、动画、视频等视觉表征手段及视觉辅助工具，在教学中将教学内容通过可视化语言展现出来，便于学生理解，同时也实现对学生的认知能力、创新能力的提高。在可视化教学下，教师不仅是传授知识的主体，更是学生思维能力培养的关键者，教师的行为会对学生知识获取带来极大影响。在实践中，教师可以借助可视化教学，将抽象、难懂的知识开展可视化处理，增强知识的趣味性，实现复杂知识的简单化、形象化展示，便于学生了解知识之间的内在关联。在初中化学课堂教学中推进可视化教学活动，教师能做到“动”“静”结合，实现微观与宏观的互换，学生的知识学习过程会变得更加形象有趣。可视化教学本身具有极强的视觉冲击力，初中化学教师借助可视化教学能为学生构建图文并茂、声色俱佳的学习情境，极大地激发了学生的学习热情，深化了学生对知识的深度理解。可视化教学最主要的特征体现在以下两个方面。

（一）知识可视化

从人的心理学角度看，通过图形、图片、视频等方式进行知识、情感传播，其效果要比单纯的文字传播好很多，人们在心理也更容易接受。从视觉艺术看，知识的形成是建立在对各种信息进行加工处理基础上，通过形象的图像、符号及图形来表达、构建复杂知识，构建出相应的知识结构，能让人借助视觉手段对知识信息进行加工，便于知识记忆。知识可视化能在很大程度上促进学生接受、处理信息的效率，帮助学生实现知识创新。

（二）思维可视化

思维是人类高级认知活动的重要体现，在知识学习中思考起着很重要的作用，如果脱离了思考，学生的学习活动就会变成重复性的“记忆”，学习效率极低，同时学生也难以做到灵活应用知识。在以往的教学活动中，教师过于强调知识的传输，忽视了学生思维能力培养，导致学生的学习活动停留在表层次，难以深入理解知识，使学习效率不高。思维可视化是通过图示手段，将相应的思考路径、方法展现出来，实现思维的外显，便于学生科学思维形成，同时也有利于学生解决思维上存在的问题，深化了学生对知识的思考理解，促进了学生知识框架的构建。

二、初中化学可视化教学的基本原则

一是目的性原则。初中化学教师要意识到在课堂教学中，不管采取哪一种教学方法，都应遵守相应的科学原则，教学目标是教学行为的导向，教师的教学活动需要以教学目标为根本，合理地组织活动。在可视化教学中，不同的可视化方式会有不同的特征，教师还需要结合不同的教学目标选择适宜的可视化方式，从而引导学生更好地获取知识。

二是直观与引导相融合原则。可视化教学可以将知识、思维通过更加形象的方式呈现出来，教师在课堂上可以借助图片、视频、动画等方式带给学生丰富的视觉感知素材，让学生能在获得直观认识的基础上从浅到深地思考问题，深挖知识背后的内涵，便于学生把握化学知识本质。

三是主体性原则。在初中化学教学阶段，教师需要全面落实以学生为主体，教师要意识到可视化教学仅仅是一种手段，其主要目的是帮助学生科学地掌握知识、形成科学思维。教师在教学过程中需要坚持学生的主体地位，做好与学生的沟通交流，了解学生需求，启发学生解决学习中的问题，为学生的良好成长奠定基础。

四是适度性原则。初中化学教师在课堂教学中应用可视化教学手段时，要注意并不是所有的知识都可以通过可视化教学方法来呈现，一些简单、基础性的知识教师可以通过口述的方式让学生理解，不需要盲目地依赖可视化教学，避免出现浪费时间的情况。

三、初中化学教学中可视化教学的应用

（一）教材资源可视化应用

初中化学教材中有很多插图，这些插图形式多样、内容丰富，是推进教学课堂教学活动的重要资源，也是学生理解化学知识的重要资源。教材中的插图资源不仅表现出了化学知识的特征，同时也体现出了知识背后的思维特征，这有利于学生将注意力放在教材上，实现了对教材文字描述的补充。在初中化学课堂教学中，教师要注重对学生读图能力的培养，引导学生深入挖掘教材插图中的化学元素、思考插图信息，推进学生全面发展。在初中化学教材中，有很多插图与实验相关，涉及实验仪器、实验组装图、实验操作等，借助这些插图可以让学生对实验有更深的记忆，并且有助于规范学生的实验操作，让学生掌握实验原理。学生在学习中还可以反复观看插图，通过图文并茂的方式学习化学知识。此外，化学学科本身就与学生的实际生活有密切关联，学生在化学学习中还应正确地认识到化学与社会发展的关联，培养环保意识。在化学教材中，教师通过形象的图片可以让学生充分意识到化学对生活、环境的影响，能为学生构建更加真实的情景，这对学生正确的化学观念形成有良好的帮助。

（二）微观世界可视化

化学研究特别注重从微观世界中进行。由于微观世界是学生难以用肉眼看到的，初中生正处于抽象思维发展的关键阶段，物质微粒观的构建是学生化学学习的一个难点。在实践教学中，初中化学教师就可以借助可视化教学，让学生能真正“看到”微观世界，教师通过丰富的视觉素材，带给学生视觉刺激，深化学生对微观世界的感知，促进学生抽象思维能力的提升，使学生可以在化学学习中做到从分子、原子等角度对物质进行研究。在可视化教学下，教师可以通过动画、图示的方式，将微观世界物质展现出来，让学生直观地了解到物质微观变化，激发学生思维活力。化学学科的表征方法主要包含了符号表征、宏观表征、微观表征三种，从宏观至微观、从物质性质用途到微观结构与运动，这属于研究化学的基本思路。在教学中，教师可以引导学生根据宏观现象观察化学变化方式，借助微观世界感受物质的本质变化，通过符号表征物质的宏观变化与微观变化，实现化学变化内外的良好联系，有助于学生更好地把握化学规律，用化学的思维解决实际问题，促进了学生学习效果提升。

例如，教师在引导学生学习“水的组成”知识时，教师可以在课堂上利用多媒体为学生播放出Flash动画，展现出电解水时的动态变化过程，让学生能在大脑中对水的组成形成动态变化，增强学生的思维活跃程度，便于学生把握微粒的变化，从宏观、微观、符号三重特征角度来表述水的组成。在课堂教学中，如果初中化学教师仅仅是将水的电解宏观实验展现出来，没有引导学生感悟水分子电解的微观变化，很难让学生感受到化学变化规律。教师借助Flash 动画展现出水分子电解微观本质，将学生看不到的微观世界变化直观地呈现出来，让学生学习微观知识时有更好的路径。学生通过观察微粒变化，能很好地体会到化学不变中的“变化”，更容易把握化学反应本质，同时也能深化学生对分子、原子等知识点的理解，促进了学生微观知识的迁移应用，带给了学生更深印象，对于学生后续学习有良好帮助。

（三）实验信息可视化

实验是化学教学中最重要的组成部分，也是化学学科的特征之一，有很多化学理论知识的形成都是建立在化学实验基础上。初中化学实验教学的关键点是引导学生掌握相应的化学知识，并且具备相应的化学操作能力、化学实验思维，促进学生科学探究精神的形成。在以往的初中化学实验教学中，受诸多因素的影响，主要是教师亲身示范实验，学生对实验进行观察。但是在班级教学中，学生的座位顺序有所差异，有的学生偏离讲台或是距讲台太远，无法清楚地看到教师实验操作整个过程，从而导致学生对实验理解不透彻。同时初中化学教学任务相对比较紧张，有时在实验教学中仅仅只是为学生展示相应的实验装置图，通过口述的方式学生介绍实验，学生在实验学习上处于想象状态，这必然会影响到学生实验能力及化学素养的提升。在实践中为了改变这种情况，初中化学教师就可以在教学中应用可视化教学方式。

首先，初中化学教师可以通过数字化实验技术来推进可视化实验教学活动，教师借助数字化实验，对化学实验中某一种物理量数据进行测定，绘制相应的变化曲线，让学生能清晰地看到数据变化及属性，从而理解化学反应实质，便于学生理解化学实验知识。在化学学习中，实验是学生得出结论、理解化学的重要途径，教师在以往的实验教学中，会将重心放在实验具体操作、实验仪器名称与用途、实验现象归纳总结等方面，对学生实验探究能力培养不太重视。而数字化实验可以很好地弥补传统实验教学不足，让学生学会用化学知识对现实问题进行分析处理。例如，在学习“酸碱中和反应”中，这部分知识一直是学生学习的重难点，学生在学习中难以从定量的视角理解溶液中pH 值的变化。在课堂上，教师可以借助数字化实验，记录pH 值的实时数据，动态地将pH 值的变化曲线呈现出来，让学生看到化学的微观改变，从而帮助学生理解中和反应实质。同时教师还可以指引学生观看盐酸增加下的pH 值的变化曲线，让学生充分理解“pH=7 时溶液中的酸碱两种微粒恰好完全反应”。

其次，初中化学教师在课堂教学中还可以利用多媒体为学生展示相应的实验。多媒体技术能很好地打破时空限制，让学生反复观看实验操作，减少了实验的不安全因素，有助于学生看到微观的或变化比较快的实验现象。实际上，部分学校的实验条件并不能完全满足学生实验需求，对此，初中化学教师就可以在教学中借助多媒体可视化手段，制作相应的实验视频，引导学生根据视频观察化学实验中物质的变化规律，这样既可以推进实验教学的有序进行，又能很好地培养学生实验思维，让学生体会到化学实验的乐趣。

（四）课程导入可视化

课程导入是一节课的开始，也是激发学生课堂学习热情的主要点。化学学科与学生的生活有良好的关联性，教师在课堂导入阶段，可以通过实物、图片及视频等方式，为学生创设可视化情境，让学生在情境中探索化学知识，提高学生的化学学习欲望。教学情境是教师与学生进行互动交流的重要载体，在初中化学教学中，教师可以通过情境创设导入新课，让学生在情境中面对已知的知识及未知的内容、深化对知识的理解。知识与情境本身就具有一定关联，在情境下，学生可以回顾之前已经学到的知识，获取新的经验，教师借助可视化手段更容易增强情境的真实性、趣味性，通过可视化手段将学生日常生活中熟悉的场景体现出来，给学生提供真实学习环境，让学生从生活入手，联系化学知识点，为学生的成长奠定基础。如在“我们的水资源”的教学中，教师就可以在课堂导入阶段利用多媒体为学生播放一些水资源的图片及视频，通过形象的视觉效果让学生对水资源有充分了解。在此基础上，教师引导学生自主学习本节课知识，并且还可以为学生设置一些问题，让学生在自主学习中解决问题。教师在创设情境时，可以联系学生的日常生活，如将学生家庭中的自来水、下雨时的雨水等图片展现出来，留给学生深刻的印象。

（五）课堂小结可视化

课堂小结对于课堂教学质量的提升有很大帮助，教师引导学生开展课堂小结，可以帮助学生更加系统地整理知识点，有助于学生学习效果提升。由于初中生本身的总结能力相对比较差，教师在教学中可以借助可视化工具，如概念图、思维导图等，帮助学生进行知识归纳总结，让学生能系统地把握知识关联，深化学生的学习效率。在课堂上教师还可以引导学生绘制概念图或者思维导图，让学生在自己动手中进行深层次的思考，深化学生的感悟。同时，对学生来说，在绘制思维导图时还需要对知识的关联进行整理、分析，这对学生思维发展有很大帮助。

四、结语

可视化教学是随着现代信息技术发展而兴起的一种教育手段，它可以显著改善学生的学习方式，有助于学生深层次地理解化学知识，让学生进入深度学习层面。同时可视化教学还可以真正发挥出学生主体作用，教师借助可视化教学能让学生更好地理解抽象的化学知识，对学生逻辑思维能力的发展也有良好帮助。在实践教学中，初中化学教师要结合学生的发展需求，灵活地应用可视化教学方式，指引学生更加深度地学习化学知识，为学生综合发展奠定基础。