思维可视化在初中化学教学中的应用分析

［摘 要］在初中化学教学中，思维可视化作为一种创新的教学方式，对提升初中化学教学质量具有重要意义。它以学生为主体，通过直观的形式，将抽象的化学知识、思维过程或逻辑关系转化为可见的视觉表征，能帮助学生更好地理解化学知识，提高学习效率和解题能力。基于此，文章以人教版化学九年级下册第十单元“酸和碱”的教学为例，阐述思维可视化的应用意义与原则，分析其在初中化学教学中的应用困境，并提出有效的应用策略，旨在为初中化学教学提供新的思路与方法。

［关键词］思维可视化；初中化学；酸和碱

［中图分类号］    G633.8                ［文献标识码］    A                ［文章编号］    1674-6058（2025）05-0062-05

随着教育改革的推进，初中化学教学越来越注重培养学生的思维能力。化学思维模型是指学生从化学角度认识事物、探索现象、解决问题的思维模式。思维可视化则是指借助符号、模型、图表等工具，将原本不可视的思维过程可视化[1]。在初中化学教学中，教师运用思维可视化工具，构建可视化思维模型，可以提高思维的直观化水平，激发学生学习化学知识的兴趣与积极性，帮助学生更好地理解和掌握化学知识，形成科学的思维方式[2]。下面，本文以人教版化学九年级下册第十单元“酸和碱”为例，探讨思维可视化在初中化学教学中的具体应用。

一、思维可视化在初中化学教学中的应用意义

（一）使抽象内容直观化

化学是一门以实验为基础的学科，涉及许多抽象的概念和变化过程。对于初中阶段的学生而言，化学学科作为一门全新的课程，激发了他们较高的知识探索敏感度。在实际的教学过程中，如果教师仅采用传统的文字描述方式开展教学，往往难以让学生全面、直观地理解相关概念和过程，从而制约学生的思维发展。而思维可视化教学则通过将抽象的化学变化过程以图像、图表等形式直观地展现出来，使学生能更直观地看到反应物的转化、化学键的形成与断裂等过程。这种直观化的教学方式不仅降低了学生学习化学知识和解决化学问题的难度，还有助于激发学生的学习兴趣，帮助他们更好地理解化学反应的本质和规律[3]。

（二）使复杂内容简单化

初中化学中涉及的知识点较多，且有些内容相对复杂，学生在遇到包含多个化学知识点的复杂内容时，往往因为缺乏相关技巧而感到学习困难。而思维可视化通过将复杂的知识点进行分解和重构，并以简洁明了的方式呈现出来，能够有效降低学生的学习难度。例如，在教学原子结构、分子构成等内容时，教师可以通过绘制结构图、流程图等方式，将复杂的内容简单化，使学生更容易掌握这些知识点，让学生能够在对物象的感性与直观了解中找到突破口，提高学习和解题效率[4]。

（三）使学习思路清晰化

化学学习需要具备一定的逻辑思维和问题解决能力。但在实际学习中，许多学生往往缺乏逻辑思维，不知道如何思考问题和学习化学知识。教师可以引导学生借助思维导图、流程图等思维可视化工具，帮助他们厘清学习思路，明确解题步骤。这样不仅能够培养学生的逻辑思维和问题解决能力，还能使他们在面对复杂问题时迅速找到切入点并有序地进行解决。通过不断的练习和实践，学生就能够逐渐掌握化学学习的规律和方法，真正做到学以致用。

二、思维可视化在初中化学教学中的应用困境

（一）学生知识理解不够透彻

在化学学习中，学生需要掌握大量的化学概念和原理，并具备较高的抽象思维能力、逻辑推理能力以及实证观察能力等。然而，由于化学知识的抽象性和复杂性，如原子、分子、离子等概念，学生往往难以深入理解这些知识点。思维可视化虽然可以通过图表、图像等方式将知识以直观的形式呈现出来，但如果学生对基础知识掌握不牢固，仍然难以全面理解思维可视化所呈现的内容。例如，在学习“酸和碱”时，学生需要理解酸和碱的定义、性质以及它们之间的转化关系。如果学生对这些基础知识理解不够透彻，即使教师利用思维可视化工具进行详细的讲解和演示，也难以使学生真正理解其中的化学原理。久而久之，学生的学习自信心就会下降，学习积极性与学习效果也会受到影响。

（二）学生解题思维不够全面

化学题往往涉及多个知识点和概念的综合运用。在解题过程中，学生需要具备全面的解题思维，同时能够灵活运用所学知识来分析和解决问题。然而，由于学生在平时的学习中缺乏系统的思维训练和有效的解题方法指导，往往难以形成全面的解题思维。这种思维的不全面性会导致学生在理解和掌握化学基本概念和原理时存在困难，并在解决相关问题时感到困惑无力，难以制订科学合理的解题策略。虽然思维可视化可以通过展示解题思路和步骤来帮助学生理解解题过程，但如果学生本身缺乏全面的解题思维，即使看到了直观呈现的解题过程，也难以真正掌握其中的解题方法和技巧。这将导致学生在遇到类似问题时仍然无法独立解决，甚至可能产生畏难情绪，阻碍思维可视化在化学解题中的有效应用。

三、思维可视化在初中化学教学中的应用原则

（一）主体性原则

主体性原则要求教师在教学过程中注重学生的课堂主体性。在思维可视化的应用中，教师需引导学生积极参与思维构建过程，鼓励学生自主思考、提出问题、探究答案，并主动构建化学知识网络，以增强他们的自主学习能力和问题解决能力。

（二）开放性原则

开放性原则要求教师在教学过程中保持开放的心态，允许学生畅所欲言，鼓励学生提出不同的见解和想法。在思维可视化的应用中，教师应为学生提供多样化的学习资源和学习路径，通过设计一系列的实验活动，让学生根据自己的兴趣和认知水平选择适合自己的学习方式。在这些活动中，学生将亲手操作、观察实验现象，并通过思维可视化工具记录和分析实验结果，进而丰富课堂内容，更好地培养学生的创新思维和批判性思维。

（三）简约性原则

简约性原则要求教师在思维可视化教学过程中尽量简化复杂的知识点和概念，使其更加直观易懂。为此，教师应确保教学内容、教学方法以及思维训练能够深入浅出、通俗易懂，形式简洁而不失表现力。同时，通过提炼关键信息和核心概念，帮助学生快速掌握化学知识的精髓，提高学习效率。

（四）过程性原则

过程性原则注重思维可视化的动态性和生成性，强调教师在教学过程中应关注学生的思维过程，引导他们逐步构建和完善化学知识体系。它要求教学应以知识的发生发展和认知形成的内在联系为线索，充分展现其中的思维活动，使学生能够真正参与知识发现的过程。为此，教师应深度思考教学方案的设计，确保其对学生的思维有所启发和培养，进而提高学生的思考能力和思维水平。同时，通过过程性原则的实施，让学生可以清晰地看到自己的思维过程，学会反思，从而更好地理解和掌握化学知识[5]。

四、思维可视化在初中化学教学中的应用策略

（一）利用思维导图发展整体性和建构性思维

陶行知先生说过：“与其把学生当天津鸭儿添入一些零碎知识，不如给他们几把锁匙，使他们可以自动去开发文化的金库和宇宙之宝藏。”[6]思维导图是一种将思维过程以图形化的方式呈现出来的工具，能够帮助学生将零散的知识点串联起来，形成完整的知识体系。例如，在教学“酸和碱”时，教师可以利用思维导图来帮助学生发展整体性、建构性思维，激发学生的学习兴趣，促进学生化学思维的发展。通过引导学生回顾已学的化学基础知识，如元素符号、化学式、化学方程式等，并以“酸、碱”为核心概念构建思维导图。在构建思维导图时，应包括酸和碱的定义、性质、分类、相互转化关系以及在实际生活中的应用等内容，确保学生能够直观地看到酸、碱之间的联系和区别，从而更好地理解和掌握这些知识点。具体来说，在构建关于酸的思维导图时，教师可以先列出酸的定义和性质，然后引导学生思考酸的分类（如强酸、弱酸）、酸的通性（如与盐反应、与碱反应、与金属氧化物反应等）、浓硫酸的性质（吸水性、脱水性、腐蚀性）、酸在实际生活中的应用（如胃酸帮助消化、醋酸用于调味等）。“常见的酸”思维导图如图1所示。

同时，教师还可以将酸与碱、盐之间的转化关系以分支的形式呈现在思维导图中，帮助学生形成完整的知识网络。为了进一步增强学生的学习兴趣和提高他们的参与度，教师可以利用多媒体技术将思维导图以动态的形式呈现出来。此外，还可以鼓励学生自己动手绘制思维导图，通过动手操作来加深对知识点的理解和记忆。

（二）借助流程图发展化学观念和科学思维

流程图也是一种图形化的表示方法，用于展示流程中的活动、节点、步骤或信息传递过程。在实际教学过程中，教师可以围绕学生的深度学习活动，巧妙地借助流程图来帮助学生构建和发展化学观念及科学思维，使抽象的化学思维可视化。例如，在教学“酸和碱”时，教师可以利用流程图来描述化学反应的过程和机理。特别是在讲述酸碱中和反应这一难点时，教师可以通过绘制流程图（如图2）来清晰地展示反应物、反应条件、反应过程以及生成物等关键信息。通过流程图的引导，学生能够更加直观地理解酸碱中和反应的实质和过程。

教师同样可以利用流程图来帮助学生分析化学问题。如在解决关于酸、碱的计算问题时，可以通过绘制流程图来展示解题步骤和思路。在流程图的引导下，学生能够更加直观地看到解题过程中的关键点和易错点，从而提高解题能力和答题准确率。此外，教师还可以鼓励学生自己设计流程图来描述化学过程和解决具体问题。通过动手实践，学生能够更深入地理解和记忆化学概念和原理，显著增强自己的科学思维和解决问题的能力。

（三）以问题为导向确定思维可视化目标

教师想要在化学教学中充分发挥思维可视化的作用，还需以问题为导向来确定思维可视化的目标，确保学生能够清晰理解待解决的问题，并掌握所需的知识和技巧。以“酸和碱”为例，教师在教学过程中根据教学内容和学生的实际情况设计一系列启发性问题（如图3），并利用思维可视化工具来帮助学生解决这些问题，引导学生思考酸、碱的通性及其在实际生活中的应用。

同时，教师也可以利用思维导图或流程图等思维可视化工具来展示这些问题的答案和解答过程，使学生能够更深入地理解相关知识点。此外，教师还可以鼓励学生自己提出问题，并尝试利用思维可视化工具来解决问题，从而培养学生的问题意识和解决问题的能力，加深学生对化学知识点的理解和记忆。在此过程中，教师需要注意以下几点：一是要精心设计具有针对性、启发性和层次性，能够引导学生深入思考和理解化学知识点的问题；二是要根据教学内容和学生的实际情况，选择合适的思维可视化工具；三是要注重培养学生的自主学习能力，并及时给予学生反馈和评价，帮助他们发现自身的不足并及时改进[7]。

（四）依托课堂实验加强思维可视化练习

在化学教学中，实验活动是不可或缺的一部分。实验不仅能够帮助学生直观地观察到化学反应的现象，还能加深学生对知识点的理解。在思维可视化课堂教学中，教师应以实验为依托，加强思维可视化练习，为学生呈现直观、具体、生动、形象的化学过程，从而给学生留下深刻的印象，提高课堂教学质量。以“酸和碱”为例，首先，在进行“常见酸、碱的化学性质”实验时，教师可以先引导学生复习酸、碱的定义和性质，再利用思维导图或流程图等思维可视化工具，将实验步骤、预期现象和结论以图形的形式呈现出来。这样，学生在实验过程中就可以参照这些图示进行操作和观察，更加清晰地理解实验的目的和原理。“溶液的酸碱性”思维导图如图4所示。

其次，在进行“盐酸与氢氧化钠溶液的中和反应”实验时，教师可以绘制流程图，展示反应物的加入顺序、反应过程中的温度变化、溶液的颜色变化以及最终产物的生成等。这样，学生可以通过观察流程图，更加直观地理解中和反应的过程和实质。

最后，在进行“碳酸钠与澄清石灰水反应”实验时，教师可以采用图示、动态画面等思维可视化工具进行呈现，构建直观的化学反应模型，让学生通过直观生动的画面，加深对微粒交换的印象，深刻理解复分解反应的实质，并能够从微观角度分析化学变化过程[8]。