湯敏敏

摘 要：知識可視化是通過視覺表征形式促進(jìn)知識的傳播與創(chuàng)新，知識可視化的發(fā)展基礎(chǔ)是計算可視化、信息可視化以及數(shù)據(jù)可視化等。要想應(yīng)用知識可視化方法，可采用對比的方法，對數(shù)據(jù)可視化、知識可視化與信息可視化之間的關(guān)系進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)上探討教育技術(shù)、知識工程與知識可視化三者之間的關(guān)系。在化學(xué)教學(xué)中，教師將抽象的知識轉(zhuǎn)變?yōu)橐妆粚W(xué)生接受的圖形圖像，使抽象知識具體化，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，推動課堂教學(xué)效果的顯著提升。就目前來看，知識可視化在課堂教學(xué)中有著廣闊的應(yīng)用前景。文章分析知識可視化的內(nèi)涵，探討知識可視化在化學(xué)教學(xué)中的作用，研究知識可視化在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略。

關(guān)鍵詞：知識可視化；初中化學(xué)；教學(xué)質(zhì)量；教學(xué)效果

中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1008-3561（2017）25-0036-02

可視化（Visualization）意為看得見的、視覺的，從過程來看將任何抽象的事物轉(zhuǎn)變?yōu)閳D形圖像都可稱作可視化。比如，在計算機領(lǐng)域內(nèi)，操作系統(tǒng)由DOS轉(zhuǎn)變?yōu)閃indows是計算機史上的一次重大變革。這次轉(zhuǎn)變，也是可視化在實際生活與工作中應(yīng)用的經(jīng)典實例?？梢暬褪抢糜嬎銠C技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形圖像在屏幕上顯示出來再進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。在新課改背景下，課堂教學(xué)不僅是為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。因此，在化學(xué)課堂教學(xué)過程中，教師要采用一種更為直觀的知識教授方式，使得學(xué)生與知識之間的互動性增強，并將抽象知識具體化，通過圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等形式進(jìn)行展現(xiàn)，使得學(xué)生對于知識的理解程度更高，進(jìn)而有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，化學(xué)教師要利用適合的方式對抽象的化學(xué)知識進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從而為學(xué)生揭示化學(xué)知識的本質(zhì)，提高學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣。

一、 知識可視化的概念

人們從幼兒階段開始就接觸圖形圖像，在這個過程中逐漸形成一定的空間概念。圖形圖像是對信息進(jìn)行傳遞以及重新建構(gòu)概念的一種有效方式，知識可視化理論正是在對圖形圖像進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上形成的。早在2004年，瑞士盧加諾大學(xué)的馬丁·愛普（Eppler，M.J.）和雷莫·布克哈德（Burkard，R.A.）就對知識可視化進(jìn)行了明確的定義。他們認(rèn)為，可以通過視覺作用直接存儲在人們的記憶表象中，并在人們的認(rèn)知結(jié)果中存在的事物是圖形圖像。而知識可視化的產(chǎn)生正是以圖形圖像的產(chǎn)生為基礎(chǔ)的，其通過改進(jìn)兩人或多人間知識的創(chuàng)造與轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)個體間的相互影響與作用。知識可視化主要研究視覺表征的使用，知識可視化是指能用來構(gòu)建和傳遞復(fù)雜觀點與內(nèi)容的所有圖形手段及方式。簡言之，知識可視化是通過視覺表征形式促進(jìn)知識的傳播與創(chuàng)新。研究表明，知識可視化運用于學(xué)校課堂教學(xué)中，對于提高教學(xué)效果是有顯著意義的。就化學(xué)學(xué)習(xí)過程來看，學(xué)生在初中階段首次接觸化學(xué)知識，很多學(xué)生感覺化學(xué)概念、符號學(xué)習(xí)難度較大。如果教師運用知識可視化理論，將晦澀的化學(xué)知識轉(zhuǎn)化為形象化的圖像、圖表、視頻、動畫等，學(xué)生就更容易接受和理解。教師經(jīng)常在課堂教學(xué)中運用這種教學(xué)方式，不僅可以使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)化學(xué)的規(guī)律，也會使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率得到顯著提高。例如，在探究金屬的化學(xué)性質(zhì)時，若教師在課堂教學(xué)中僅僅告訴學(xué)生結(jié)論，學(xué)生則很難理解與記憶，且對知識點也沒有更加深入的認(rèn)知。這時，教師可以選擇鐵作為研究對象，將鐵與稀硫酸進(jìn)行反應(yīng)。學(xué)生會發(fā)現(xiàn)鐵被逐漸溶解，有氣體生成，無色溶液逐漸變成淺綠色，根據(jù)相關(guān)化學(xué)方程式得出實驗中生成硫酸亞鐵以及氫氣。結(jié)合形象化的化學(xué)實驗，學(xué)生對于得出的結(jié)論會有更為直觀的印象，也更容易理解，進(jìn)而有效提升學(xué)習(xí)效果。

二、知識可視化在化學(xué)教學(xué)中的作用

知識可視化的形式，主要有概念圖、知識導(dǎo)圖等。教師引導(dǎo)學(xué)生靈活運用知識可視化理論，可以使學(xué)生通過對概念的理解建立自身的認(rèn)知思路以及認(rèn)知過程，并借助概念圖等形成對概念的深刻理解。首先，學(xué)生對所要學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行預(yù)習(xí)，挑出其中需要理解記憶的相關(guān)概念，并依據(jù)自身的理解對概念之間的關(guān)系進(jìn)行描述。其次，學(xué)生根據(jù)自身對知識的理解，構(gòu)建相關(guān)內(nèi)容的概念圖。教師要鼓勵學(xué)生之間對自身所理解的情況展開交流，學(xué)習(xí)別人理解的特殊之處。最后，在復(fù)習(xí)階段對知識進(jìn)行分類總結(jié)，通過概念圖透徹地了解知識點之間的聯(lián)系，從而更好地理解各種知識。

三、知識可視化在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略

1. 思維導(dǎo)圖的應(yīng)用

思維導(dǎo)圖是知識導(dǎo)圖的一個重要組成部分，其立足于課堂教學(xué)中的重點知識。教師要引導(dǎo)學(xué)生對重點知識進(jìn)行分解，先劃分主干，再以主干為中心對知識點進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解，形成類別不一樣的知識支點，最后對知識支點進(jìn)行分析，得到相關(guān)知識點的結(jié)論。教師要指導(dǎo)學(xué)生從支點到枝干、從枝干到重點知識、再以重點知識為核心逐漸向知識中心靠攏，使得學(xué)生對知識的理解范圍逐漸擴大，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。下面以人教版化學(xué)教材中“溫室效應(yīng)”一節(jié)內(nèi)容為例進(jìn)行說明。溫室效應(yīng)主要是人類在生產(chǎn)、生活中排放的二氧化碳等溫室氣體急劇增加而產(chǎn)生的。在課堂教學(xué)正式開始前，教師可以利用教室中的多媒體設(shè)備向?qū)W生展示現(xiàn)在溫室效應(yīng)的嚴(yán)峻程度，接著讓學(xué)生依據(jù)觀看的情況談?wù)勛陨淼母惺芤约皩厥倚?yīng)的理解。在課堂教學(xué)開始后，教師以溫室效應(yīng)為主題，引導(dǎo)學(xué)生對這一節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行劃分，讓學(xué)生根據(jù)自己的實際情況畫出自己所理解的思維導(dǎo)圖。第一步，確定“溫室效應(yīng)”思維導(dǎo)圖的主干。第二步，對“溫室效應(yīng)”思維導(dǎo)圖的枝干進(jìn)行合理的分解。之后再根據(jù)這個枝干，對枝干中的關(guān)鍵詞進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解。然后，教師引導(dǎo)學(xué)生對溫室效應(yīng)產(chǎn)生的諸多原因以及對人類社會產(chǎn)生的影響進(jìn)行具體分析。教師可以引導(dǎo)學(xué)生先對思維導(dǎo)圖進(jìn)行分析，再結(jié)合多媒體展示溫室效應(yīng)的相關(guān)影響以及具體數(shù)據(jù)，讓學(xué)生將數(shù)據(jù)直接納入到思維導(dǎo)圖中，從而得出最終結(jié)論。這樣一來，教師通過知識可視化的教學(xué)方式，使得原來定義化以及依靠文字承載的知識點轉(zhuǎn)化為具體形象的思維導(dǎo)圖，從而使得學(xué)生對知識的理解程度更加深刻，使得學(xué)生獲得最佳的學(xué)習(xí)效果。

2. 充分利用視頻、圖片、圖形等可視化工具

在課堂教學(xué)中，可用到的可視化工具一般有投影儀、計算機以及錄像設(shè)備等。運用可視化工具，可以使得原有的課堂時空限制被打破，將原有的文字知識轉(zhuǎn)化為生活中的具體實例。這種教學(xué)方式，不僅使得學(xué)生與知識之間的距離被拉近，也使得學(xué)生感受到更為直觀的知識以及體驗，實現(xiàn)了理論與實踐相結(jié)合。例如，在學(xué)習(xí)“二氧化碳”這一節(jié)知識的時候，學(xué)生對二氧化碳產(chǎn)生途徑的了解僅限于人類與動物呼吸、汽車尾氣排放。而教師通過多媒體技術(shù)的應(yīng)用，使學(xué)生對二氧化碳的產(chǎn)生途徑有了更為充分的了解，大大拓寬了學(xué)生的知識面，提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)。因此，在化學(xué)課堂教學(xué)中，教師可以將重點知識制作為視頻或圖片形式，并以這種呈現(xiàn)視頻或圖片的形式代替原有的抽象的講解，進(jìn)而在化學(xué)課堂中實現(xiàn)對知識的可視化教學(xué)。

四、結(jié)束語

綜上所述，知識可視化是通過視覺表征形式促進(jìn)知識的傳播與創(chuàng)新。知識可視化在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用符合新課標(biāo)要求，對學(xué)生更好地理解以及記憶知識有著重要意義。本文分析知識可視化的內(nèi)涵，探討知識可視化在化學(xué)教學(xué)中的作用，研究知識可視化在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用策略。在化學(xué)課堂教學(xué)中，教師要注重更新教育理念，積極轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，靈活運用知識可視化等方式提高教學(xué)的實效性，從而顯著提升課堂教學(xué)質(zhì)量。

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