目前許多中學化學教師逐漸改變了“滿堂灌”的教學方式,幫助學生主動建構知識?;瘜W概念圖和化學思維導圖是幫助學生構建知識的兩個有力武器,但在教學實踐中,許多教師將兩圖混淆,不能更好地發揮各自的作用。因此,弄清兩種圖的區別、優勢以及適用范圍是有必要的。
一、構建化學思維的主要圖式比較
知識可視化是通過視覺,以圖形、圖像結合文字的方式來表征枯燥乏味的知識。知識可視化的五個價值如圖1所示。[1]在化學教學中,化學概念圖和化學思維導圖是化學知識可視化最重要、最常用的兩種工具。
1.化學概念圖
概念圖是由美國康奈爾大學的諾瓦克博士在20世紀60年代開發的一種“能形象表達命題網絡中一系列概念含義及其關系的圖解”[2],它通常將某個主題下的相關概念寫于圓圈或方框中,用連線形式聯系相關概念,并在連線上標注概念間的關系。將化學知識以概念圖的形式呈現便形成化學概念圖(如圖2所示)。
2.化學思維導圖
思維導圖,也被稱為“心智圖”,由英國人東尼·博贊創造,其問世約比概念圖晚10年,它是以圖解的形式和網狀的結構,用于儲存、組織、優化和輸出信息的思維工具。[3]一般從中心主題開始,進行思維發散,建立與其相關的一級主題,一級主題下又包含若干二級主題,以此類推,建立起樹狀結構,在創建過程中多使用顏色、線條粗細等變化。將化學知識以思維導圖的方式呈現便形成化學思維導圖(如圖3)。
3.化學概念圖和化學思維導圖的區別
關于概念圖和思維導圖的比較,前人已有許多研究,他們多從起源、理論基礎、評判標準、畫法特征、直接目的、應用領域等方面進行比較、區別(如表1所示)。[4-6]
既然兩者存在區別,那么在使用時必然要有選擇性。根據前人的比較研究,再結合化學學科特點,對兩者各自的優勢做如下分析:
化學概念圖的優勢:能幫助學生將新的化學知識與舊知識結合,從而完善化學知識體系;能幫助學生理清化學概念之間的關系,幫助學生辨析化學概念;概念圖可作為評價手段,即學生所畫化學概念圖可以呈現他們對概念理解正確與否。
化學思維導圖的優勢:畫法較概念圖更為隨意,作圖方便;圖形由中心向外擴散,呈現作圖者的思維過程;在學生思考化學知識的同時還能培養學生的發散性、創造性思維;色彩豐富,有利于全腦思維,并提高學習興趣;能幫助學生梳理、建立化學知識體系。
二、圖式思維在課堂教學中的具體運用
1.化學概念圖和化學思維導圖的制作
(1)化學概念圖的制作。選取一個化學知識大類作為化學概念圖的主題;確定這一主題的核心概念或知識點,把它們一一列出來寫在紙上,作為節點;確定節點之間的從屬關系,調整、優化概念間的位置關系,擬定概念圖的橫向、縱向的走勢;將概念節點用箭頭連接,并在連線上用連接詞表明兩者之間的關系,就可以形成化學概念關系圖了。
(2)化學思維導圖的制作。確定明確的化學主題,將一張白紙橫向放在面前,在白紙中央位置畫出化學事物圖像或者寫出核心化學詞語代表目標,使它成為思維導圖的核心;從中心圖像開始思維發散,畫出向外延伸的線代表主要分支,然后由主要分支再往下分,依此類推;在每條分支線上寫出一個與主題相關的關鍵詞;從繪制開始就盡可能使用各種顏色,并讓線條有粗細、彎直的變化以代表不同含義。
2.運用化學概念圖,辨析化學概念
(1)化學概念教學的特點?;瘜W學科中存在著紛繁復雜的化學概念,化學概念的學習是學習化學的根本。學習化學概念需要有兩個認知過程:概括過程和辨別過程。概括和辨別實際上是知識構建的過程,在概念的建構中為了避免出現泛化或窄化,做到精準地理解概念,在教學中一般不會孤立地講授某單一的概念,而會是一組概念的教學。因此,教師在講授概念的同時,還要引導學生將新授概念和自己原有概念進行整合,建構起具有一定層次結構的概念網絡。
圖4電解質知識概念圖(2)教學適應性分析。電解質的相關知識是高中化學重要的知識,考試中出現的頻率也較高,而學生也時常出錯,究其原因是學生經常將概念泛化或窄化,比如有些學生認為CO2溶于水,溶液導電,因此認為CO2是電解質。對此我們應將概念進行精確辨析。根據圖4我們可以清晰地看到,電解質和非電解質是針對化合物而言的;若在溶液或熔融狀態下自身能夠導電則為電解質,否則為非電解質;根據溶液或熔融兩種條件下是否完全電離,又可將電解質分為強電解質和弱電解質。概念圖讓我們對概念之間的關系一目了然,這對學生行進概念的辨析有較大幫助。
3.運用化學概念圖,掌握物質轉化關系
(1)物質轉化學習的特點。要學好化學,熟練掌握常見物質間的轉化是必需的。高中化學中存在大量物質轉化,主要集中在必修1的第三章、第四章和有機化學部分。由于每種重要元素都有多種存在形式,因此也必然會產生大量的化學方程式,由于高中的化學反應與初中所學化學反應差距較大,因此很多學生為記憶這些方程式苦惱不已,甚至開始害怕化學。平時在與學生的交流中也發現,他們在做題時由于知識掌握不扎實,腦海中經常會出現例如這樣的問題:Al能夠轉化為AlO-2(較熟練),但AlO-2能轉化到Al嗎(不確定)?不確定物質是否能相互轉化,做起推斷題也就磕磕絆絆,心里沒底。要熟練掌握物質間的轉化,除了要懂得基本反應原理和元素化合物知識外,進行物質間轉化的總結是有必要的。
(2)教學適應性分析。物質間的轉化涉及許多化學方程式,而學生在初中基本上沒有接觸過硅及其化合物的知識,因此學生對此會感到陌生。反應物、生成物和反應條件是化學方程式的重要組成部分,將硅單質及其主要化合物寫在紙上若能轉化則用箭頭連接,并標明反應的條件,最后形成概念圖(如圖5所示)。學生通過這樣一張圖可以將硅及其化合物之間的反應全部思考一遍,而圖像的刺激也更利于學生記憶物質之間是否能轉化。
4.運用化學思維導圖,進行化學自主復習
(1)化學自主復習的特點。由于學生情況不同,自主復習能讓學生根據自己的情況進行復習?!白灾鳌敝辽儆心軇有?、獨立性和異步性三個特點,能動性是指學生要積極主動,獨立性是要求學生不依賴老師和伙伴完成復習,異步性是學生根據自身的需要進行復習。顯然,自主復習需要學生有良好的學習態度和學習方法,否則這種方式會適得其反。有研究表明,思維導圖對于化學的復習是十分有利的。
(2)教學適應性分析?;瘜W反應進行方向是高中化學中重要的理論知識,這一內容涉及眾多抽象的概念以及判斷的標準,圖6是通過思維導圖對此內容進行回顧復習。學生可先將大的知識塊寫于白紙中間,然后進行聯想,寫出主要分支,然后繼續發散(使用不同色塊)。由于色塊的差異,學生在制作完思維導圖后能夠清晰地對主分之間有個整體把握,教師也能從這一思維過程中發現學生在此知識塊里有何遺漏。
5.運用化學思維導圖,了解化學內容體系
(1)教材章節框架的特點。高中化學知識的傳授都是以章節(單元)為基礎,然后形成一本教科書,再由幾套教科書組成整個高中化學學習內容。有些學生會認為:我每個知識點都懂,我為什么要知道整個化學知識體系?其實很多學優生有著清晰的知識網絡。也有研究表明,學生借助知識體系中的知識鏈,發展知識之間的相互關系,分析解決問題時,有利于學生較快地檢索到針對問題的知識,提高學生解決問題的能力,起到提高學習效率的作用。[8]當學生了解了教材的知識體系,也就做到了心中有數,清楚自己已經學過什么,將來要學什么,還有什么問題是不明白的,什么問題是完全空白的。
(2)教學適應性分析。教科書的編寫是有科學依據的,了解教科書的知識體系及其規律性,可以讓學生在學習中形成知識鏈。圖7是將人教版化學必修1的知識內容體系以思維導圖的形式呈現。在圖中我們能夠清晰地看到必修1的內容由四大部分組成,而“從實驗學化學”、“化學物質及其變化”實際上是作為學習化學的工具,為后兩章的學習打下基礎,因此用虛線箭頭表明章之間的關系。其實,每部分內容還可繼續聯想往后拓展,以建立更加完備的內容體系思維導圖。
總之,通過對化學概念圖和化學思維導圖的比較分析,了解它們各自的優勢,并在教學中適宜地使用,就能使學生建構思維,也能讓學生學會將分散的化學知識系統化,抽象化學原理形象化,復雜化學過程簡單化,模糊的內在體系清晰化,從而使學習更加輕松。
[參 考 文 獻]
[1]羅輝.打開智慧的魔盒[M].北京:清華大學出版社,2011.
[2]NovakJD,GowinDB.LearningHowtoLearn[M].NewYorkandCambridge,UK:CambridgeUniversityPress,1984.
[3][英]東尼·博贊.博贊的學習技巧[M].丁大剛,張相芬,譯.北京:中信出版社,2009.
[4]趙慶國.概念圖思維導圖教學應用若干重要問題的探討[J].電化教育研究,2012(5):79-83.
[5]徐晨紅,蔡亞萍.概念圖、思維導圖和思維地圖的辨析[J].科教文匯,2010(11):101.
[6]魏利霞,周震.淺析思維導圖與概念圖[J].哈爾濱學院學報,2013(3):91-95.
[7]房梅.思維導圖在高中化學總復習階段中的應用研究[D].長春:東北師范大學,2013.
[8]劉強.高中化學教學中引導學生構建知識體系的探索[J].上海教育科研,2007(7):88-90.