多元可视化表征促进高中生化学抽象概念理解

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多元可视化表征促进高中生化学抽象概念理解—

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研究背景与问题

在当前高中化学教学中，抽象概念如“共价键”往往成为学生理解的难点。这些概念往往难以通过传统的教学手段直观展现，导致学生在学习过程中产生认知负荷。为此，本研究旨在探讨如何通过多元可视化表征来促进高中生对化学抽象概念的理解，以“共价键”为例，分析其在教学中的困境和解决方案。

研究方法

本研究基于认知负荷理论，以“探究太空天梯材料”为情境，设计了一套系统化的教学方案。该方案整合了实物模型、虚拟仿真和AI工具等多种可视化表征形式，旨在降低外在认知负荷，同时释放关联认知负荷。具体方法包括： 1. 设计实物模型，通过直观展示共价键的形成过程，帮助学生从宏观层面理解概念； 2. 利用虚拟仿真技术，让学生在虚拟环境中模拟共价键的形成，深化微观层面的理解； 3. 结合AI工具，如智能教学平台，提供个性化的学习路径和反馈，帮助学生更好地掌握共价键的符号表示。

核心结果

通过实施上述多元可视化表征教学方案，研究结果表明： 1. 学生的外在认知负荷显著降低，学习效率得到提升； 2. 学生在宏观、微观和符号三个维度上对共价键的理解均有所加深； 3. 学生对共价键的掌握程度显著提高，错误率降低。

结论与意义

本研究得出结论，多元可视化表征在促进高中生化学抽象概念理解方面具有显著效果。通过实物模型、虚拟仿真和AI工具的整合应用，可以有效降低认知负荷，提高学生的学习兴趣和效果。这一研究不仅为高中化学教学提供了新的思路和方法，也为其他抽象概念的教学提供了借鉴和参考。此外，本研究对于推动教育信息化和智能化发展，提升教学质量具有重要意义。

文章来源：《化学教学》网址: http://www.hxjxbjb.cn/qikandaodu/2026/1027/334.html