李真清
摘 要:在知識(shí)量劇增的當(dāng)下,知識(shí)的學(xué)習(xí)將不僅是記憶,更重要的是在理解和思考的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。教師在化學(xué)教學(xué)中使用知識(shí)可視化的多種工具,能夠幫助學(xué)生更好地掌握知識(shí),也有利于促進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)方式的變革,而多媒體和網(wǎng)絡(luò)更為這種變革提供了可能。本文介紹了知識(shí)可視化的相關(guān)概念及其教育領(lǐng)域中的常用工具,展現(xiàn)了知識(shí)可視化對(duì)于高職無機(jī)化學(xué)教學(xué)的巨大促進(jìn)作用。
關(guān)鍵詞:知識(shí)可視化 可視化工具 無機(jī)化學(xué)教學(xué)
當(dāng)今時(shí)代,信息爆炸已經(jīng)成為一個(gè)無可爭(zhēng)議的事實(shí)。知識(shí)總量呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng),知識(shí)更新速度越來越快,學(xué)習(xí)無法再單純依靠大量的記憶,教學(xué)更需要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的能力,而這種能力的核心便是思維能力和創(chuàng)新能力。筆者將從知識(shí)可視化這個(gè)新型教學(xué)途徑入手,探討無機(jī)化學(xué)教學(xué)中的創(chuàng)新性教與學(xué)。
一、 知識(shí)可視化的概念與必要性
1.知識(shí)可視化的概念
可視化的原意是“可看得見的、清楚的呈現(xiàn)”,它作為專業(yè)術(shù)語始見于1987年的“科學(xué)計(jì)算可視化”。而知識(shí)可視化,則指的是所有可以用來建構(gòu)和傳達(dá)復(fù)雜知識(shí)的圖解手段。它不僅要傳達(dá)事實(shí)與概念信息,其更重要的目的在于表達(dá)見解、經(jīng)驗(yàn)、態(tài)度、價(jià)值觀、期望、觀點(diǎn)、意見和預(yù)測(cè)等,并以這種方式幫助他人正確地重構(gòu)、記憶和應(yīng)用這些知識(shí)。
數(shù)據(jù)是信息的載體,信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵,知識(shí)則是由信息加工和提煉而成的結(jié)晶。知識(shí)可視化把最有價(jià)值的知識(shí)通過數(shù)據(jù)挖掘、信息處理、知識(shí)計(jì)量、圖形繪制顯示出來,使個(gè)人和組織的認(rèn)知產(chǎn)生更大的效用。簡(jiǎn)單而言,知識(shí)可視化就是知識(shí)的概念化加可視化。
2.知識(shí)可視化的必要性
那么,為什么在知識(shí)時(shí)代需要對(duì)知識(shí)進(jìn)行可視化的處理呢?首先,其主觀原因在于,人類獲得信息的特點(diǎn)是視覺信息占人們所能獲得信息總量的絕大多數(shù)。因此,可視化技術(shù)將抽象的事物或過程變成有利于被接受和認(rèn)知的圖形圖像,將為知識(shí)的理解和傳播做出重要貢獻(xiàn)。在這種情況下,人們不應(yīng)滿足于最低層次視網(wǎng)膜的觀看,而要達(dá)到高層次的對(duì)視覺信息的理解。因此如何發(fā)展知覺能力,進(jìn)行視覺認(rèn)知的學(xué)習(xí),也就成了人們學(xué)習(xí)生活中的重要方面。而在高職無機(jī)化學(xué)教學(xué)中,教師不僅要在教授的知識(shí)可視化方面進(jìn)行努力,也需要提高學(xué)生圖像認(rèn)知的水平。
另一方面,當(dāng)今多媒體技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的普及,為教學(xué)中進(jìn)行知識(shí)可視化的變革提供了客觀條件。例如,在講解無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),教師不再需要通過真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作來教授,而可以借助一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)軟件,讓學(xué)生系統(tǒng)了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中物質(zhì)的變化,并能多次、重復(fù)地進(jìn)行演示,隨時(shí)停下來進(jìn)行重點(diǎn)環(huán)節(jié)的講解,從而加深學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的理解,為學(xué)生以后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作打下扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。這樣,實(shí)驗(yàn)步驟不再是普通的文字,而是可視化的動(dòng)畫與圖像,從色彩、聲音、動(dòng)作等多方面進(jìn)行刺激,有助于學(xué)生的記憶與理解。
二、化學(xué)教學(xué)中的知識(shí)可視化工具分析
知識(shí)可視化工具有多種,在教育領(lǐng)域中常用的則有以下幾種:概念圖,它是知識(shí)地圖的前身;思維導(dǎo)圖,是英國人Tony Buzan 所創(chuàng)的一種筆記方法,尤其適合對(duì)發(fā)散性思維的表達(dá);認(rèn)知地圖,又稱因果圖,主要用于幫助人們規(guī)劃和決策;語義網(wǎng)絡(luò),以概念和有意義的、不受限制的連接詞為基礎(chǔ),形成基本的實(shí)例或命題,可以包含成百上千的相互關(guān)聯(lián)的概念;思維地圖,用以幫助閱讀理解、寫作過程問題解決、思維技巧提高。
那么在化學(xué)教學(xué)中,這些工具有哪些具體的使用方式呢?以語義網(wǎng)絡(luò)為例,這一知識(shí)可視化工具的使用有兩方面的內(nèi)涵。一方面,一個(gè)知識(shí)點(diǎn)與其他知識(shí)點(diǎn)存在著聯(lián)系。如當(dāng)我們接觸到氯氣這一知識(shí)點(diǎn)時(shí),會(huì)聯(lián)想到氯化鈉、氯化氫、鹽酸和次氯酸,會(huì)聯(lián)想到漂白粉、氯堿工業(yè),還可以想到氯仿、四氯化碳,甚至聯(lián)想到化學(xué)武器、化學(xué)與生活;另一方面,兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系方式也不是唯一的,如氯氣和氯化氫之間,僅從化學(xué)反應(yīng)的角度考慮,氯氣就可以與很多物質(zhì)反應(yīng)生成氯化氫,同時(shí)氯化氫也能和很多物質(zhì)反應(yīng)生成氯氣。不斷學(xué)習(xí)能使知識(shí)網(wǎng)絡(luò)充實(shí)和優(yōu)化,而知識(shí)的聯(lián)系是不固定的,由于新的知識(shí)充實(shí)網(wǎng)絡(luò)間的聯(lián)系,會(huì)有新的知識(shí)間的聯(lián)系取代舊聯(lián)系。再如,概念圖的使用,有利于學(xué)生把握無機(jī)化學(xué)學(xué)科中不同概念之間的上下位關(guān)系。這不僅有利于學(xué)生熟練掌握學(xué)科概念,也能夠使學(xué)生在鞏固知識(shí)基礎(chǔ)的前提下進(jìn)行概念之間的區(qū)分與聯(lián)想。這樣,知識(shí)就不再是分散的“點(diǎn)”,而能組織成一張具有有效聯(lián)系的“網(wǎng)”。
上面列舉的其他知識(shí)可視化工具,同樣能在不同程度和層面上發(fā)揮類似的作用??偠灾?,知識(shí)可視化工具的使用,基本是以圖像和組織的方式對(duì)學(xué)科知識(shí)起到多角度聯(lián)系的作用。
三、知識(shí)可視化的教學(xué)價(jià)值
教學(xué),是以學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),以課程內(nèi)容為載體,學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,師生雙方圍繞教學(xué)目標(biāo)而進(jìn)行“教”和“學(xué)”的共同活動(dòng)過程。而有效教學(xué),則是教學(xué)效果與教學(xué)效率的綜合體現(xiàn)。一方面,教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行調(diào)控,選擇出有利于提高教學(xué)效果的課程資源、教學(xué)內(nèi)容及環(huán)境媒體,設(shè)計(jì)出合理的教學(xué)過程,預(yù)設(shè)出更多課程內(nèi)容,引起學(xué)生的主動(dòng)反應(yīng),教授更多的課程內(nèi)容;另一方面,教師通過對(duì)學(xué)生心理因素的積極了解,運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和適宜的教學(xué)策略,引導(dǎo)教學(xué)向目標(biāo)邁進(jìn),使教學(xué)以最少的投入收獲最大的產(chǎn)出。
而知識(shí)可視化,首先能幫助教師進(jìn)行合理的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。教師可以切合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn),利用信息技術(shù),設(shè)計(jì)有利于化學(xué)知識(shí)記憶的場(chǎng)景、知識(shí)內(nèi)化的情景和思維的情景。這樣,教學(xué)設(shè)計(jì)就不僅僅停留在讓學(xué)生進(jìn)行“感知記憶”和對(duì)知識(shí)“機(jī)械重復(fù)”的層面,而能幫助學(xué)生進(jìn)行化學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)構(gòu)建與深入探究。其次,運(yùn)用如思維導(dǎo)圖等的知識(shí)可視化工具,有利于學(xué)生經(jīng)過引導(dǎo)自己創(chuàng)建一種從全局出發(fā)、自上而下的組織結(jié)構(gòu)圖,進(jìn)行放射性思考,在邏輯與想象、抽象與形象之間發(fā)揮潛能,提高學(xué)習(xí)效果。這樣,學(xué)生不僅能自主地進(jìn)行學(xué)后的復(fù)習(xí)、記憶,而且能進(jìn)行分析研究,甚至產(chǎn)生新的理解。而線性結(jié)構(gòu)的文本材料,則不利于達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。第三,知識(shí)可視化的教學(xué)方式能夠充分活躍課堂氣氛。利用多媒體網(wǎng)絡(luò)使教學(xué)內(nèi)容形象化、直觀化、立體化,使學(xué)生掌握知識(shí)的欲望更加強(qiáng)烈,學(xué)生從“知識(shí)容器”變?yōu)橹R(shí)的主動(dòng)獲取者,教學(xué)過程由傳統(tǒng)講述變?yōu)閷W(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、探索問題的過程。
無機(jī)化學(xué)是一門在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的基礎(chǔ)自然科學(xué)。由于研究對(duì)象的獨(dú)特性,它形成了自己的一套認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的研究方法,從而形成了特定的概念、定律和理論。在教學(xué)中,學(xué)生只有運(yùn)用形成這些概念、定律和理論的方法,才能在腦海中形成這些概念的內(nèi)涵和外延,并靈活地運(yùn)用概念去學(xué)習(xí)新知識(shí)、解決新問題。知識(shí)可視化讓教學(xué)從知識(shí)本身跨越到思維層面,在新時(shí)代的化學(xué)教學(xué)中,正需要采用這樣的新工具提升教學(xué)的效果。
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(作者單位:江西冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院)