化學(xué)教學(xué)中的信息轉(zhuǎn)換范文
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《化學(xué)教育雜志》2015年第七期
摘要
教學(xué)的本質(zhì)是信息的傳輸、加工和內(nèi)化的過(guò)程。信息轉(zhuǎn)換是知識(shí)再生產(chǎn)與生產(chǎn)新知識(shí)相融合的一個(gè)思維過(guò)程。分析了信息呈現(xiàn)的多種方式，從“信息量多少、信息表征方式、信息的屬性”等方面闡述了信息的轉(zhuǎn)換方法策略。
關(guān)鍵詞
化學(xué)教學(xué)；信息轉(zhuǎn)換；文字信息；符號(hào)信息；圖表信息
教學(xué)的本質(zhì)是信息的傳輸、加工和內(nèi)化的過(guò)程。化學(xué)教學(xué)中信息十分豐富，如各種文字信息、語(yǔ)言信息、符號(hào)信息、圖表信息、音像信息、實(shí)物信息等。這些信息有的簡(jiǎn)單易懂、易學(xué)，便于接受和內(nèi)化，有些則隱含、復(fù)雜，難理解和消化。要做到化隱為現(xiàn)，變難為易，變復(fù)雜為簡(jiǎn)單，變生疏為熟悉，變未知為已知，就需要教師探索創(chuàng)新教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)策略，提高教學(xué)效益。
信息轉(zhuǎn)換是解決問(wèn)題過(guò)程中信息流的加工和相互作用的過(guò)程，并且可以看出信息轉(zhuǎn)換在培養(yǎng)和訓(xùn)練集體成員解決問(wèn)題過(guò)程中的加工和相互作用的過(guò)程［1］。換言之，信息轉(zhuǎn)換是知識(shí)再生產(chǎn)與生產(chǎn)新知識(shí)相融合的一個(gè)思維過(guò)程。通過(guò)不同信息源獲取的各種信息材料，輸入大腦，進(jìn)行編碼、貯存，并經(jīng)過(guò)大腦思維，進(jìn)行篩選、組合等多形式、多頻次的再加工。通過(guò)轉(zhuǎn)換信息形式，逐漸內(nèi)化為學(xué)生的知識(shí)和能力，并賦予個(gè)性化的理解，以一種或多種不同形式的信息貯存。課堂教學(xué)中，信息轉(zhuǎn)換無(wú)時(shí)不在，無(wú)所不在。因此，教師要利用教材、生活、媒體等各種信息源，有效地實(shí)施信息加工和轉(zhuǎn)換。教學(xué)信息形式轉(zhuǎn)換得越好，在信息流動(dòng)過(guò)程中失真、失散也越少，學(xué)生接收的信息量也越多，獲得的知識(shí)量也越大，能力提升也越快。相反，如果教學(xué)信息轉(zhuǎn)換得不好，就會(huì)造成信息離散、失真，學(xué)生獲得的信息量就會(huì)減少，所獲得的知識(shí)也減少，能力提升也慢。所以，科學(xué)有效地實(shí)施信息轉(zhuǎn)換，在化學(xué)教學(xué)中有著十分重要的意義。
2豐富多彩的信息
呈現(xiàn)方式化學(xué)教學(xué)中的信息形式多樣，精彩紛呈。
2．1文字信息文字是人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)信息交流、信息貯存、信息加工所創(chuàng)造的一種約定的形象符號(hào)。化學(xué)學(xué)習(xí)中學(xué)生離不開(kāi)對(duì)教材等各種文本的學(xué)習(xí)，從這些文字中學(xué)生提取到需要和有價(jià)值的信息。同樣，教學(xué)過(guò)程中教師簡(jiǎn)明扼要的板書(shū)也是學(xué)生獲取信息的重要途徑。
2．2語(yǔ)言信息語(yǔ)言是一種符號(hào)系統(tǒng)，是一種交際和思維的工具。課堂教學(xué)更是如此。化學(xué)教學(xué)中大部分內(nèi)容是通過(guò)語(yǔ)言信息來(lái)傳輸?shù)模@其中既有知識(shí)信息的密碼，更有師生之間的情感交流和思維碰撞。
2．3符號(hào)信息在信息傳輸系統(tǒng)中，視覺(jué)信息符號(hào)能有序地指引并實(shí)現(xiàn)信息的導(dǎo)向功能。有效地進(jìn)行視覺(jué)信息符號(hào)的設(shè)計(jì)與傳播，是信息傳輸中的重要環(huán)節(jié)。化學(xué)教學(xué)中有各種各樣的信息符號(hào)，如表示物質(zhì)組成的元素符號(hào)，表示化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)方程式，表示原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、電子式、核外電子排布式、軌道表示式，表示分子結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)式，表示物質(zhì)電離能力的電離方程式等。直觀簡(jiǎn)單的化學(xué)符號(hào)信息表達(dá)了豐富的化學(xué)含義，成為研究化學(xué)和學(xué)習(xí)化學(xué)特有的語(yǔ)言。
2．4圖表信息圖表作為一種重要的信息源，通過(guò)豐富多彩的圖像、表格或物理圖形等信息視覺(jué)化表達(dá)。圖表信息在化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用十分廣泛，如蘇教版《化學(xué)1》［2］正文中涉及到的圖形有：實(shí)物圖、物質(zhì)分類樹(shù)狀圖、物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖、物質(zhì)制備流程圖、分子模型圖、原子結(jié)構(gòu)模型圖、實(shí)驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)操作示意圖、物質(zhì)（元素）含量柱形圖、物質(zhì)性質(zhì)及應(yīng)用示意圖等圖片79幅，另有表格24個(gè)。這些可視化圖表信息很好地將所研究對(duì)象的屬性或數(shù)據(jù)直觀、形象地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，大大降低了在信息傳遞過(guò)程中的衰減和弱化，使信息更加清晰、高效地傳遞。
2．5音像信息隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，音像信息逐漸被人們所重視，通過(guò)音像信息將形、聲、色、光等有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加教學(xué)容量，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，而且在化學(xué)直觀教學(xué)中有明顯的優(yōu)勢(shì)，能使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)明化，抽象問(wèn)題形象化。
2．6實(shí)物信息實(shí)物信息是對(duì)具體的實(shí)物或事物觀察過(guò)程中直接產(chǎn)生的有關(guān)信息。如通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)清晰觀察和感受到物質(zhì)的消耗與生成，并伴隨發(fā)光、發(fā)熱、產(chǎn)生沉淀或氣體以及氣味等。這些直觀、生動(dòng)、形象的客觀存在的實(shí)物信息，讓學(xué)生真切感受到知識(shí)的真實(shí)、可信。
3信息轉(zhuǎn)換的方法策略
化學(xué)教學(xué)中信息轉(zhuǎn)換的方式很多，教學(xué)中要根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)以及學(xué)生實(shí)際，選擇恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換方法與策略。
3．1從信息量多少看
3．1．1聚斂式轉(zhuǎn)換聚斂式（多對(duì)一或多對(duì)少）轉(zhuǎn)換是指將有關(guān)的信息集中起來(lái)，進(jìn)行分門別類的整理，使原本零散、龐雜的信息組成系統(tǒng)，使其變成條理分明、相互聯(lián)系、脈絡(luò)清楚的信息源，并以某一目標(biāo)為歸宿，對(duì)信息進(jìn)行抽象概括，使之朝一個(gè)方向集中、聚斂，從而找出事物的共同點(diǎn)，最終獲得某種結(jié)論或規(guī)律。如在化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡中，雖然影響這些平衡的因素很多，有溫度、濃度、壓強(qiáng)、同離子、酸堿性等，但是平衡移動(dòng)的規(guī)律是一樣的，平衡總是朝著削弱這種改變的方向移動(dòng)（聚斂）。同時(shí)它們的平衡常數(shù)也有一個(gè)共同的特點(diǎn)：只與溫度有關(guān)，與其他條件無(wú)關(guān)，即平衡常數(shù)只是溫度的函數(shù)。
3．1．2發(fā)散式轉(zhuǎn)換發(fā)散式（一對(duì)多或少對(duì)多）轉(zhuǎn)換是以某一信息為出發(fā)點(diǎn)，多角度、全方位引出問(wèn)題，展開(kāi)思維。這種轉(zhuǎn)換不依常規(guī)，尋求變化，從不同側(cè)面、不同角度、不同方向?qū)o出的信息進(jìn)行“再生”處理，獲得多種信息和答案。如在元素化合物知識(shí)復(fù)習(xí)時(shí)，從二氧化硫的化學(xué)式（分子式）可解讀出如圖1所示信息。
3．1．3對(duì)等式轉(zhuǎn)換在不改變問(wèn)題或事件本質(zhì)的前提下，將原有一個(gè)或幾個(gè)信息轉(zhuǎn)換成簡(jiǎn)便或易于理解或易于解答的一個(gè)或幾個(gè)新信息。這種變換不僅可以達(dá)到變難為易的效果，而且還可以幫助我們巧妙地找到解決問(wèn)題的方法。如：在體積不變的密閉容器中充入1molNO2，建立如下平衡：2NO2N2O4，并測(cè)得NO2的轉(zhuǎn)化率為a％。在其他條件不變時(shí)再充入1molNO2，待建立新平衡后，又測(cè)得NO2的轉(zhuǎn)化率為b％，則a和b的大小關(guān)系為：A．a(chǎn)＜bB．a(chǎn)＞bC．a(chǎn)＝bD．不能確定分析：很明顯，若直接按題目描述的過(guò)程進(jìn)行分析，解題十分困難，如果突破常規(guī)思維模式的束縛，進(jìn)行等效變換（圖2），問(wèn)題將迎刃而解。假設(shè)狀態(tài)Ⅰ容器體積擴(kuò)大為原來(lái)的2倍，構(gòu)造中間狀態(tài)Ⅲ，其他條件不變時(shí)，狀態(tài)Ⅰ和狀態(tài)Ⅲ等效，故NO2轉(zhuǎn)化率相同。再將狀態(tài)Ⅲ體積壓縮至狀態(tài)Ⅱ，依據(jù)平衡移動(dòng)原理不難看出，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，NO2轉(zhuǎn)化率提高。因此，b＞a，則A選項(xiàng)正確。
3．2從信息表征方式看
3．2．1文字與符號(hào)的轉(zhuǎn)換文字和符號(hào)既是信息表達(dá)的手段，也是信息交流的載體。都承載著傳遞、加工和貯存化學(xué)知識(shí)的功能，都是化學(xué)思維的重要工具。在教學(xué)中文字與符號(hào)可以進(jìn)行互換，以何種形式轉(zhuǎn)換視具體情況而定。如在學(xué)生剛步入化學(xué)殿堂時(shí)，化學(xué)反應(yīng)都是用文字來(lái)表達(dá)。例：鐵和硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵。當(dāng)學(xué)習(xí)了元素符號(hào)等有關(guān)知識(shí)后，上述反應(yīng)可表示為：Fe＋CuSO4＝Cu＋FeSO4，這種表達(dá)更加簡(jiǎn)明直觀。所以用元素符號(hào)、離子符號(hào)、原子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、電子式、電子排布式、分子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、化學(xué)反應(yīng)方程式、電離方程式、熱化學(xué)反應(yīng)方程式等符號(hào)貯存和記憶物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和變化規(guī)律更為科學(xué)。
3．2．2文字與圖表的轉(zhuǎn)換文字與圖表的轉(zhuǎn)換是信息轉(zhuǎn)換最常見(jiàn)和最基本的形式。文字到圖表的轉(zhuǎn)換：該轉(zhuǎn)換方式是將文字內(nèi)容轉(zhuǎn)化為圖像或圖表，用直觀的圖像或圖表來(lái)表述冗長(zhǎng)煩瑣的文字內(nèi)容，達(dá)到以圖釋文目的。例如：硫及其化合物的二維關(guān)系圖（圖3），從物質(zhì)類別、硫元素的化合價(jià)及氧化還原反應(yīng)等多維度清晰地呈現(xiàn)了元素化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，避免文字表達(dá)的煩瑣。圖表到圖表的轉(zhuǎn)換：教學(xué)過(guò)程中，常常將課本中的插圖轉(zhuǎn)化為其他形式的變式圖，變換思維角度，培養(yǎng)學(xué)生多角度思考問(wèn)題的習(xí)慣，并幫助學(xué)生深化對(duì)圖表內(nèi)容的理解和記憶。如美國(guó)《化學(xué)：概念與應(yīng)用》上冊(cè)教材中“爬梯子”［3］就是一種圖片之間的轉(zhuǎn)換（圖4）。將原子核外電子能層與爬梯子進(jìn)行對(duì)比轉(zhuǎn)換，充分利用學(xué)習(xí)者所熟悉的生活情境，形象地展示了電子能級(jí)及其躍遷的有關(guān)知識(shí)，幫助學(xué)生理解并形成抽象概念，加深對(duì)這一知識(shí)的記憶。
3．2．3文字、符號(hào)與圖表的轉(zhuǎn)換化學(xué)教學(xué)中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)多種表達(dá)方式之間的相互轉(zhuǎn)換。如在探討氧化還原反應(yīng)與4種基本化學(xué)反應(yīng)類型之間關(guān)系時(shí)，通過(guò)對(duì)不同形式表征方式的互換促進(jìn)學(xué)生的理解和記憶。置換反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，復(fù)分解反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)，分解反應(yīng)、化合反應(yīng)部分是氧化還原反應(yīng)，部分是非氧化還原反應(yīng)。另外，還有文字與文字、符號(hào)與符號(hào)、符號(hào)與圖表等形式的轉(zhuǎn)換。
3．3從信息的屬性看
3．3．1定性與定量的轉(zhuǎn)換非實(shí)驗(yàn)性的，自然情境中的資料或信息，一般不用數(shù)量形式來(lái)表達(dá)，它更加突出在意義建構(gòu)、經(jīng)驗(yàn)積累、語(yǔ)言描述等。這往往只是一種定性的感性認(rèn)知，并沒(méi)有從事物的本質(zhì)去考量。定量則要求從被研究對(duì)象的某些具有代表性的特征入手，通過(guò)測(cè)定某些物理量的變化或某些因素間物理量的變化規(guī)律，對(duì)事物及其運(yùn)動(dòng)的量的屬性做出回答，從本質(zhì)上理解和認(rèn)識(shí)事物。如對(duì)元素的非金屬性認(rèn)知，可從元素在周期表中的位置、氫化物的穩(wěn)定性及其形成難易、非金屬單質(zhì)之間的置換反應(yīng)、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱等入手。而造成元素性質(zhì)差異的根本原因是原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，決定于原子得失電子的能力。所以，從本質(zhì)上看，衡量元素非金屬性強(qiáng)弱要依據(jù)元素電負(fù)性的大小（定量）。
3．3．2具體與抽象的轉(zhuǎn)換人類對(duì)事物本質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)，是由現(xiàn)象到本質(zhì)，由具體到抽象，由淺入深的漸進(jìn)過(guò)程。感性認(rèn)識(shí)常來(lái)自于對(duì)某些具體實(shí)踐的思考；而理性認(rèn)識(shí)則來(lái)自于對(duì)這些初步認(rèn)識(shí)的概括和抽象的過(guò)程，從而達(dá)到對(duì)事物本質(zhì)屬性的認(rèn)識(shí)。因此，只有從具體的感性認(rèn)識(shí)上升發(fā)展為抽象的理性認(rèn)識(shí)以后，才容易納入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，才可以轉(zhuǎn)換為運(yùn)用的能力，才能為更高級(jí)的抽象提供基礎(chǔ)和保證。教學(xué)中有許多數(shù)量關(guān)系都是從具體生活內(nèi)容中抽象出來(lái)的。因此，課堂教學(xué)應(yīng)該充分利用學(xué)生的生活實(shí)際，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行具體與抽象的轉(zhuǎn)換，把具體生活常識(shí)抽象轉(zhuǎn)換為教學(xué)內(nèi)容。如，燃燒與滅火是生活中屢見(jiàn)不鮮的現(xiàn)象，如何才能促進(jìn)物質(zhì)燃燒或進(jìn)行滅火，需要在眾多現(xiàn)象中抽象出燃燒的基本要素。即有可燃物和助燃物，溫度要達(dá)到著火點(diǎn)。
3．3．3宏觀與微觀的轉(zhuǎn)換在宏觀物質(zhì)、微觀粒子和化學(xué)符號(hào)之間建立聯(lián)系，是化學(xué)科學(xué)特有的思維方式［4－6］。物質(zhì)在宏觀上所表現(xiàn)出的各種屬性，其本質(zhì)決定于微觀粒子的微觀結(jié)構(gòu)，所以進(jìn)行宏觀與微觀的轉(zhuǎn)換有利于全方位、多角度地認(rèn)識(shí)客觀事物。如一氧化碳和氮?dú)猓瑥奈镔|(zhì)組成（CO和N2）上看完全不同，但它們的性質(zhì)卻十分相似，其根本原因在于分子結(jié)構(gòu)相似（互為等電子體），分子中都存在共價(jià)三鍵（C≡O(shè)、N≡N），且鍵能相近，這使得2種看似毫不相干的物質(zhì)卻有著相同或相似的性質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
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作者：孫天山 單位：無(wú)錫市輔仁高級(jí)中學(xué)
