信息技术背景下中学生化学视觉素养的培养

信息技术背景下中学生化学视觉素养的培养张志红*张雨强（曲阜师范大学化学与化工学院山东曲阜273165）摘要随着科技的进步，人们越来越多地运用视觉图像来交流和表达信息，尤其是当今数字化媒体的出现，更是带来了强大的视觉冲击力，培养学生的视觉素养显得尤为迫切和重要。本文将根据视觉素养的意义和要求初步探讨信息技术背景下中学生化学视觉素养的培养策略，期望能够引起教师足够的重视。关键词信息技术化学视觉素养随着大众传播媒体的快速增长，视觉素养作为信息时代的一种大众基本素养，日益成为一个重要的研究领域和教学领域。视觉素养研究源于西方发达国家，亚洲起步较晚。早期我国学者将其引入新闻传播学界，此后在国内逐渐受到关注，并扩及教育领域。当前，我国的视觉素养教育主要融合在美术、信息技术课程中予以实施，但这还远远不够，应该加强视觉素养与各学科课程的整合研究，让学生在日常学习中提高视觉素养。网络时代给视觉素养赋予了特定内涵和活力，开拓了无比广阔的发展空间，培养学生视觉素养具有重要的时代意义。1视觉素养及其在化学学科中的体现形式视觉素养（visualliteracy）是一个新兴的研究领域，发展至今，国外已成立了研究视觉素养的专门组织——国际视觉素养协会（IVLA，），国内南京师范大学也建立了视觉素养网络交流平台（）。视觉素养由JohnDebes于1969年首次提出，他指出视觉素养是“一个人通过看所获得的一系列视觉能力，并同时将看与其它感觉经验相整合。发展这些能力对人类正常学习来说是根本的。当这些能力得到发展时，它们使有视觉素养的人能区分和解释视觉行动、视觉物体以及自然的或人造的视觉符号。创造性地运用这些能力，他能理解和享受视觉交流的杰作。”[1]这也是国际视觉素养协会（IVLA）一直沿用的概念，已得到学术界的公认。可以看出视觉素养是一种后天能力，视觉素养具有创造性和交流性，因此视觉素养的培养是可能的而且是必要的。美国《国家科学教育标准》指出，化学学习的三大领域包括：“可观察现象的宏观世界，分子、原子和离子微粒构成的微观世界，化学式、化学方程式和化学元素符号与数学世界。”[2]即学习者需从宏观、微观和符号三种表征水平上，认识和理解化学知识。“宏观表征是可以直接观察到的宏观现象在头脑中的反映；微观表征是指微观属性在头脑中的反映，它是建立在对微观模型的直接感知和对微观世界丰富想象的基础上的；符号表征是指符号在头脑中的反映，这些符号是具体的化学物质和变化的抽象表达式。”[3]可见实现化学三重表征的构建需要高度的视觉素养才可达成。我国化学课程标准提出了三维目标，和视觉素养有*通讯联系人，[e-mail],15063765765,教育部人文社会科学研究青年基金项目(07JC880007)“开放性学业成就评价与课程标准的匹配度研究”成果。1关的如：“认识身边一些常见物质的组成、性质及其在社会生产和生活中如何应用，能用简单的化学语言予以描述。初步学会运用观察、实验等方法获取信息，能用文字、图表和化学语言表述有关的信息。感受并赞赏化学对于改善个人生活和促进社会发展的积极作用。”[4]三维目标的全面落实需要学生具备一定的化学视觉素养，尤其是在新课改倡导信息技术的背景下，各种化学视觉符号刺激着学生的视觉神经，需对化学符号作出正确解构、判断与选择。2培养视觉素养的意义人们接受的全部信息中各种感官所起作用的比率分别为：视觉占83%，听觉占3.5%，触觉占1.5%，味觉占1%。[5]可见视觉在学习过程中起着重要的作用。随着读图时代的到来，视觉素养成为中小学生必备的素养。2.1革新传统学习模式“图像时代”已经降临，教育技术工作者应将这种时代的发展需要作为自己前进的契机。网络时代给视觉素养赋予了特定的内涵和活力，开拓了无比广阔的发展空间，培养学生视觉素养具有划时代的意义。在基于印刷材料的时代，人们常常忽视视觉形象，从文本获取所需的信息，读、写、算成了最重要的基本技能。在多媒体和网络环境下，学生很容易通过因特网获取图形、图像等视觉形象，批判地、直观地解释、创作和交流视觉形象的能力变得和读、写、算同等重要。毫无疑问，与视觉素养相关的研究将给教育技术工作者提供一个全新的研究视角，教育技术工作者应全面深刻地看待视觉素养的培养问题。2.2开发视觉—空间智能加德纳提出人具有八大智能，其中之一就是视觉—空间智能，主要是指准确地感知视觉空间,并把所感觉到的表现出来的能力。这项智能包括对色彩、线条、形状、形式、空间及其关系的敏感性,也包括将视觉和空间的想法在大脑中具体地呈现出来,以及在一个空间的矩阵中很快找出方向的能力。视觉素养有利于开发学生右脑，促进整个大脑思维。众所周知，右脑主要负责形象、经验、直观等认识，因而创造性思维更多是右脑的产物。视觉素养训练是开发右脑的最好方式之一，它包括多项内容，如视觉观察、视觉感受、视觉思维、视觉理解、视觉沟通与传达等。视觉素养训练能帮助激活右脑细胞，促进右脑思维，对于提高学生创造性思维、开发学生视觉—空间智能有直接帮助。2.3培养学生的视觉思维人类对事物的印象超出了视网膜提供的影像，这说明视觉并不是外在世界在视网膜上的简单投射，它已经具备了思维的功能，根据思维所提供的语言形式认识事物，由此可知视觉已经具备了认识能力和理解能力。这一过程称为视觉思维的过程。我们需要帮助学生成为熟练的视觉语言的编码者和解码者，使他们具备处理不断增加的大量的基于计算机信息的能力,能批判性地思考和操作视觉信息，能正确解释其含义,并能运用视觉材料进行交流。2.4对化学视觉信息做出正确的批判和解读对视觉现象的批判和解读成了教育工作者关心的重点。现在的影视、广告、MTV、网2络、移动通讯卡通漫画等动态和非动态的视觉图像铺天盖地冲击着现代人的眼球。这是取之不竭的教育资源，又是现代社会每一个人所要面对的现实。当今的课堂上却无视现实，仍然闭门造车式地搞死记硬背和“题海战术”。视觉素养这一课题正受到越来越多的国内外专家的关注。在化学教学中，培养学生的视觉素养既有利于化学习，也有利于学生在视觉信息社会中做出正确的选择，学以致用。3化学视觉素养的培养要求在北美地区青少年视觉素养教育过程中，按照视觉素养教育的要求可以分为三个层次：视觉学习、视觉交流和视觉思考。在北美地区青少年行动研究学习活动中，教师往往要求青少年使用思维导图工具记录他们的大脑思维风暴。这有利于青少年创造性能力的培养。[6]首先，视觉学习层次最低，要求青少年在学习过程中能够理解视觉现象所要阐述的意图1钠与氯气形成氯化钠义。如图1所示：学生从这幅图中首先能够识别氯原子和钠原子得失电子情况，并看出图片表示的是氯化钠的形成过程。化学符号是连接宏观现象与微观离子的桥梁，在化学视觉学习过程中，首先要知道符号与宏观和微观的关系，索绪尔研究了符号与能指和所指的关系，认为符号既要有形式能指，也要有内容所指，于是便有了索绪尔三项式的诞生。[7]所指铁元素或者一个铁原子记号（符号）能指Fe铁图2索绪尔三项式其次，视觉交流不仅要求青少年读懂视觉现象，并且要求在交流过程中能够使用视觉符号表达自己的想法。例如看到水立方的骨架，我们不禁想起化学中的足球烯，不仅能用化学语言表达出来，而且能用化学符号呈现出甚至动手制作出足球烯的结构框架，视觉交流达到语言、符号、宏观实物相结合，有利于加深对水立方的认识。用视觉符号表达化学知识可以化繁为简，且直观形象，但需要一定的表达技巧。第三，视觉思考是视觉素养教育的最高目标，要求青少年可以使用视觉符号思考问题，如在探究菠菜汁液颜色发生变化的过程中，能利用关于Fe的视觉符号推断引起变化的本质。新榨出的菠菜汁液呈现绿色是由于Fe2+的存在，在空气中露置一段时间颜色变为黄绿色是因为Fe2+转变为Fe3+，并能用化学符号语言写出本质，即Fe2++O2Fe3+。4化学视觉素养的培养策略3美学家鲁道夫·阿恩海姆在《视觉思维:审美直觉心理学》中阐述道：“视觉乃是思维的一种最基本的工具，艺术乃是一种视觉形式，而视觉形式又是创造思维的主要媒介。视觉的思维性功能帮助我们通过图示进行思维、进行创造。在发现、分析问题和解决问题的同时，头脑里的思维通过手的勾勒，使图形跃然纸上，而所勾勒的形象通过眼睛的观察又被反馈到大脑，刺激大脑作进一步的思考、判断和综合，如此循环往复，最初的设计构思也随之愈发深入、完善。”[8]视觉素养与信息素养、媒介素养一样,是人类基本素养的重要组成部分，是人们认识世界的基本能力。人的这种视觉文化能力同其他任何方面的能力一样，需要经过熏陶、培养和训练才能得到很好的提高。尤其是在信息技术的背景下，教师和教育工作者需要具备适当的培养策略才可有的放矢的提高学生的视觉素养。4.1在多媒体课件中采用视觉传达设计化学是一门从分子和原子微观领域进行研究的学科，具有很强的抽象性，需借助多媒体手段，把肉眼无法观察到的微观世界的动态变化、实验难以展现的化学键的断裂和形成模拟成宏观图景，实验室难以完成的复杂工艺加以演示。使抽象问题具体化、静态图形动态化、复杂问题层次化。因此多媒体课件中视觉传达设计研究显得尤为重要和迫切。对于化学初学者来说，化学元素符号抽象难以理解，可以借助中学生对漫画喜爱的心理特点，把枯燥的元素符号先设置为有声有色的动漫，引导学生从具体到抽象来建构化学知识。例如可以把图表1制作成声色具备的flash，有利于提高学生的注意力和兴趣，进而实现构建氯化钠的形成机理。在乙醇和溴分子发生加成反应的过程以及乙醇本身发生的消去反应的过程，反应微粒用球棍模型表示，反应的微观过程做成flash，学生通过视觉神经把这一宏观映像投射到大脑的贮存区，可以深刻地体会到其反应机理，在学习其它物质之间的加成以及消去反应时很自然地把宏观映像提取出来而发生迁移应用。硫酸的生产工艺比较复杂，只靠老师的讲解学生是很难了解的，因此可以制作硫酸生产的flash流程图，使复杂变得具体形象，有利于学生形成感性认识。同时化学学科与STS（科学·技术·社会）紧密相连，教学过程中可以把相关的新发现新发明及时事问题融入到多媒体课件中，对学生的视觉形成冲击，如可以把原子摆成的“中国”二字放在幻灯片中的黄金分割位置，视神经得到刺激后容易产生强烈的自豪感并能感受到时代发展的脉搏。与化学有关的社会问题也是非常普遍的，如学习甲醛时，可以播放一段家居装修污染带来严重后果的视频资料，借以增强学生的社会责任感，以及对家居环保装饰的关注，进而形成有正确决策的公民意识。化学课堂演示实验中有毒的、有危险性的实验，物质的微观结构、微观粒子的运动状态的演示，化学反应速度、化学平衡，特定实验的组合，化学反应原理的深入剖析以及和化学有关的时事报道等都可以采用多媒体视觉传达的方式。4.2建立化学虚拟社区以网络技术通信为基本通讯方式的社区近年来迅速在教育领域传播，并成为教育学习的重要空间和平台。“教育虚拟社区具有教育性、自主性、开放性、平等性、生态性和生成性特征，”[9]虚拟学习社区为学习者享有他们所需的知识提供一个共享的学习平台，并能够4对这些知识获取、分类、存储、共享。学习者在这样的学习环境中交流信息、探讨问题、提出新观念、拓展问题思路、交流学习心得、相互争论、达成共识。以图像的形式表示学习者的虚拟化身，并通过图像（辅以一定的文字）的形式呈现学习内容、学习任务、学习过程等多方面的信息，已经成为目前虚拟学习社区UI建设的主流形式。这种形式自由度高，信息表达丰富，既能够满足学习者个性化的需求，同时由于在色彩等方面可以进行精妙的设计，也在一定程度上达到了吸引学习者注意的目的。因此建立化学虚拟社区，有利于培养学生的化学视觉素养。建立虚拟社区的平台有QQ、MSN、Blog等。教师可以把课件传到上面，以满足学生的需求。化学是一门以实验为基础的学科，试验贯穿于化学教学中，由于时间的限制每一个实验不可能得到一一演示或者由学生来做，学生没有参与的实验，教师可以做好拍成录像传到上面供学生观看学习，学生不仅能深入了解实验的过程，形成直观的印