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化学教学中化学概念图和化学思维导图的差别

来源:学术堂 作者:周老师
发布于:2015-03-06 共3748字
论文摘要

  目前许多中学化学教师逐渐改变了“满堂灌”的教学方式,帮助学生主动建构知识。化学概念图和化学思维导图是帮助学生构建知识的两个有力武器,但在教学实践中,许多教师将两图混淆,不能更好地发挥各自的作用。因此,弄清两种图的区别、优势以及适用范围是有必要的。

  一、构建化学思维的主要图式比较

  知识可视化是通过视觉,以图形、图像结合文字的方式来表征枯燥乏味的知识。知识可视化的五个价值如图1所示。[1]在化学教学中,化学概念图和化学思维导图是化学知识可视化最重要、最常用的两种工具。

  1.化学概念图

  概念图是由美国康奈尔大学的诺瓦克博士在20世纪60年代开发的一种“能形象表达命题网络中一系列概念含义及其关系的图解”[2],它通常将某个主题下的相关概念写于圆圈或方框中,用连线形式联系相关概念,并在连线上标注概念间的关系。将化学知识以概念图的形式呈现便形成化学概念图(如图2所示)。
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  2.化学思维导图

  思维导图,也被称为“心智图”,由英国人东尼·博赞创造,其问世约比概念图晚10年,它是以图解的形式和网状的结构,用于储存、组织、优化和输出信息的思维工具。[3]一般从中心主题开始,进行思维发散,建立与其相关的一级主题,一级主题下又包含若干二级主题,以此类推,建立起树状结构,在创建过程中多使用颜色、线条粗细等变化。将化学知识以思维导图的方式呈现便形成化学思维导图(如图3)。

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  3.化学概念图和化学思维导图的区别

  关于概念图和思维导图的比较,前人已有许多研究,他们多从起源、理论基础、评判标准、画法特征、直接目的、应用领域等方面进行比较、区别(如表1所示)。[4-6]
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  既然两者存在区别,那么在使用时必然要有选择性。根据前人的比较研究,再结合化学学科特点,对两者各自的优势做如下分析:

  化学概念图的优势:能帮助学生将新的化学知识与旧知识结合,从而完善化学知识体系;能帮助学生理清化学概念之间的关系,帮助学生辨析化学概念;概念图可作为评价手段,即学生所画化学概念图可以呈现他们对概念理解正确与否。

  化学思维导图的优势:画法较概念图更为随意,作图方便;图形由中心向外扩散,呈现作图者的思维过程;在学生思考化学知识的同时还能培养学生的发散性、创造性思维;色彩丰富,有利于全脑思维,并提高学习兴趣;能帮助学生梳理、建立化学知识体系。

  二、图式思维在课堂教学中的具体运用

  1.化学概念图和化学思维导图的制作

  (1)化学概念图的制作。选取一个化学知识大类作为化学概念图的主题;确定这一主题的核心概念或知识点,把它们一一列出来写在纸上,作为节点;确定节点之间的从属关系,调整、优化概念间的位置关系,拟定概念图的横向、纵向的走势;将概念节点用箭头连接,并在连线上用连接词表明两者之间的关系,就可以形成化学概念关系图了。

  (2)化学思维导图的制作。确定明确的化学主题,将一张白纸横向放在面前,在白纸中央位置画出化学事物图像或者写出核心化学词语代表目标,使它成为思维导图的核心;从中心图像开始思维发散,画出向外延伸的线代表主要分支,然后由主要分支再往下分,依此类推;在每条分支线上写出一个与主题相关的关键词;从绘制开始就尽可能使用各种颜色,并让线条有粗细、弯直的变化以代表不同含义。

  2.运用化学概念图,辨析化学概念

  (1)化学概念教学的特点。化学学科中存在着纷繁复杂的化学概念,化学概念的学习是学习化学的根本。学习化学概念需要有两个认知过程:概括过程和辨别过程。概括和辨别实际上是知识构建的过程,在概念的建构中为了避免出现泛化或窄化,做到精准地理解概念,在教学中一般不会孤立地讲授某单一的概念,而会是一组概念的教学。因此,教师在讲授概念的同时,还要引导学生将新授概念和自己原有概念进行整合,建构起具有一定层次结构的概念网络。

  图4电解质知识概念图(2)教学适应性分析。电解质的相关知识是高中化学重要的知识,考试中出现的频率也较高,而学生也时常出错,究其原因是学生经常将概念泛化或窄化,比如有些学生认为CO2溶于水,溶液导电,因此认为CO2是电解质。对此我们应将概念进行精确辨析。根据图4我们可以清晰地看到,电解质和非电解质是针对化合物而言的;若在溶液或熔融状态下自身能够导电则为电解质,否则为非电解质;根据溶液或熔融两种条件下是否完全电离,又可将电解质分为强电解质和弱电解质。概念图让我们对概念之间的关系一目了然,这对学生行进概念的辨析有较大帮助。

  3.运用化学概念图,掌握物质转化关系

  (1)物质转化学习的特点。要学好化学,熟练掌握常见物质间的转化是必需的。高中化学中存在大量物质转化,主要集中在必修1的第三章、第四章和有机化学部分。由于每种重要元素都有多种存在形式,因此也必然会产生大量的化学方程式,由于高中的化学反应与初中所学化学反应差距较大,因此很多学生为记忆这些方程式苦恼不已,甚至开始害怕化学。平时在与学生的交流中也发现,他们在做题时由于知识掌握不扎实,脑海中经常会出现例如这样的问题:Al能够转化为AlO-2(较熟练),但AlO-2能转化到Al吗(不确定)?不确定物质是否能相互转化,做起推断题也就磕磕绊绊,心里没底。要熟练掌握物质间的转化,除了要懂得基本反应原理和元素化合物知识外,进行物质间转化的总结是有必要的。

  (2)教学适应性分析。物质间的转化涉及许多化学方程式,而学生在初中基本上没有接触过硅及其化合物的知识,因此学生对此会感到陌生。反应物、生成物和反应条件是化学方程式的重要组成部分,将硅单质及其主要化合物写在纸上若能转化则用箭头连接,并标明反应的条件,最后形成概念图(如图5所示)。学生通过这样一张图可以将硅及其化合物之间的反应全部思考一遍,而图像的刺激也更利于学生记忆物质之间是否能转化。

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  4.运用化学思维导图,进行化学自主复习

  (1)化学自主复习的特点。由于学生情况不同,自主复习能让学生根据自己的情况进行复习。“自主”至少有能动性、独立性和异步性三个特点,能动性是指学生要积极主动,独立性是要求学生不依赖老师和伙伴完成复习,异步性是学生根据自身的需要进行复习。显然,自主复习需要学生有良好的学习态度和学习方法,否则这种方式会适得其反。有研究表明,思维导图对于化学的复习是十分有利的。

  (2)教学适应性分析。化学反应进行方向是高中化学中重要的理论知识,这一内容涉及众多抽象的概念以及判断的标准,图6是通过思维导图对此内容进行回顾复习。学生可先将大的知识块写于白纸中间,然后进行联想,写出主要分支,然后继续发散(使用不同色块)。由于色块的差异,学生在制作完思维导图后能够清晰地对主分之间有个整体把握,教师也能从这一思维过程中发现学生在此知识块里有何遗漏。

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  5.运用化学思维导图,了解化学内容体系

  (1)教材章节框架的特点。高中化学知识的传授都是以章节(单元)为基础,然后形成一本教科书,再由几套教科书组成整个高中化学学习内容。有些学生会认为:我每个知识点都懂,我为什么要知道整个化学知识体系?其实很多学优生有着清晰的知识网络。也有研究表明,学生借助知识体系中的知识链,发展知识之间的相互关系,分析解决问题时,有利于学生较快地检索到针对问题的知识,提高学生解决问题的能力,起到提高学习效率的作用。[8]当学生了解了教材的知识体系,也就做到了心中有数,清楚自己已经学过什么,将来要学什么,还有什么问题是不明白的,什么问题是完全空白的。

  (2)教学适应性分析。教科书的编写是有科学依据的,了解教科书的知识体系及其规律性,可以让学生在学习中形成知识链。图7是将人教版化学必修1的知识内容体系以思维导图的形式呈现。在图中我们能够清晰地看到必修1的内容由四大部分组成,而“从实验学化学”、“化学物质及其变化”实际上是作为学习化学的工具,为后两章的学习打下基础,因此用虚线箭头表明章之间的关系。其实,每部分内容还可继续联想往后拓展,以建立更加完备的内容体系思维导图。

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  总之,通过对化学概念图和化学思维导图的比较分析,了解它们各自的优势,并在教学中适宜地使用,就能使学生建构思维,也能让学生学会将分散的化学知识系统化,抽象化学原理形象化,复杂化学过程简单化,模糊的内在体系清晰化,从而使学习更加轻松。

  [参 考 文 献]

  [1]罗辉.打开智慧的魔盒[M].北京:清华大学出版社,2011.

  [2]Novak J D,Gowin D B.Learning How to Learn[M].New York and Cambridge,UK:Cambridge University Press,1984.

  [3][英]东尼·博赞.博赞的学习技巧[M].丁大刚,张相芬,译.北京:中信出版社,2009.

    [4]赵庆国.概念图思维导图教学应用若干重要问题的探讨[J].电化教育研究,2012(5):79-83.

  [5]徐晨红,蔡亚萍.概念图、思维导图和思维地图的辨析[J].科教文汇,2010(11):101.

  [6]魏利霞,周震.浅析思维导图与概念图[J].哈尔滨学院学报,2013(3):91-95.

  [7]房梅.思维导图在高中化学总复习阶段中的应用研究[D].长春:东北师范大学,2013.

  [8]刘强.高中化学教学中引导学生构建知识体系的探索[J].上海教育科研,2007(7):88-90.

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