信息视觉模式策略在化学教学中的应用

      一、信息视觉模式教学的理论基础、分类及其意义

      1.理论基础——现代认知学习理论

      现代认知学习理论的代表人物布鲁纳和奥苏伯尔认为，学习是通过认知获得意义和意向的过程，学习是认知结构的组织或重新组织。该理论强调已有的知识经验对新知识的作用（即原有的认知结构的作用），同时强调学习材料本身的内在逻辑结构。研究表明，有内在逻辑结构的教材与学生原有的认知结构关联起来，新旧知识发生相互作用，新材料便在学习者头脑中获得了意义。认知学习理论认为教学的关键是培养学生良好的认知结构，而教学的实质在于“促进学生认知结构的转化”。奥苏伯尔指出，学生的认知结构是从教材的知识结构转化而来的，在教学中，我们不可能把教材知识的内在逻辑结构直接移入学生的头脑中形成学生的认知结构，而是要借助各种信息模式来表征和组织知识，展示出知识的逻辑结构，帮助学生形成良好的认知结构并顺利转化。在诸多的教学策略中，信息视觉模式教学是一种有效而富有特色的策略。

      2.信息视觉模式的分类

      信息视觉模式是各种类型的视觉信息表征方式。根据信息模式的分类学，信息可以用各种类型的视觉方式进行表征。在化学课堂教学中常用的信息模式如表1所示。

      表1 信息视觉模式的分类

      

      用这些视觉图式符号来表征和组织化学知识有以下特点：

      （1）视觉符号易被快速识别，与文字相比人们更容易接受视觉图式信息；

      （2）减少繁冗累赘的文字叙述，使学习者容易扫描关键字、概念和命题，从信息资源中抓住知识的脉络，形成整体轮廓式的信息认知；

      （3）视觉表征更具有表现力，使人能更迅速、更准确获取信息，减少信息失真，有利于发挥学生的联想、逻辑和概括能力，有助于学生对知识的理解和概括；

      （4）各类视觉图式符号各有特点和适用范围，这为各类化学知识的学习提供了多种选择。

      二、各类视觉图式在化学教学中的运用

      1.义从图

      义从图主要用于显示某一核心概念及相关的要素或不同方面。各要素（或不同方面）间是并列平行的关系。

      在化学教学中，义从图主要用于化学概念的学习。概念的学习，关键是抓住其中的关键字。例如溶解度的概念：一定温度下，物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的克数。可以通过义从图揭示出概念中4个关键词（图1）：

      

      图1 溶解度概念的义从图表示

      另外，义从图在新课程所提倡的探究学习中也具有独特的作用。探究学习的基本步骤是：提出问题→猜想与假设→制定计划→进行实验→收集证据→解释结论→反思评价→表达交流。其中最重要的步骤之一是猜想与假设，它是确定解决问题方向的关键。学生在学习情境中产生或发现或面临问题之后，对产生问题可能的原因作出各种猜想和假设，通过脑风暴过程，把学生提出的奇特、新颖、有创意的想法和建议用义从图表示出来，在此基础上评价各种想法的有效性和可行性，再通过分析和综合产生出解决问题的方法。学生会有许多独特的视角，甚至可能会有离奇的假设，教师展示出来并给予鼓励和赞扬，可以培养学生勇于质疑、勤于思考的创新意识。如在对“空气中的CO[，2]含量会改变吗？”的探究活动中，学生会有众多的猜想（图从略）。

      通过图式表示对问题的讨论和研究，有助于学生作为一个群体更有效地思考，互相启发，又不失个性；能帮助群体控制每个人思想的复杂性，而又不轻视个体或丢失细节。由于各要素之间是平级关系，没有主次之分，学生感情上乐意接受，无论自己是先说后说，对此问题的贡献是一样的，学生会积极参与，课堂气氛活跃，并寻求到解决问题的途径。

      2.层级图

      层级图主要用于表示范畴和亚类或组织结构的关系。与义从图不同的是，层级图中等级层次关系严格，是上级和下属（或次级）之间的关系，包含与被包含的关系。层级图能够使各要素之间复杂的关系一目了然。在化学教学中，物质结构层次及分类等的内容用这种图式比较合适。如原子结构和物质分类的层级图（图2、图3）。

      

      图2 物质分类的层级图表示

      

      图3 原子结构的层级图表示

      对初学化学者而言，化合物、混合物关系极易混淆，这样表示出来，各概念之间关系层次清晰，一目了然，有助于学生对概念间关系的理解。