中學化學教學中“圖表”的應用

摘 要：數學圖表具有形象、直觀等特點，而直覺、形象思維就是利用感官直接接受具體信息，然后在頭腦中形成表象，再利用這些表象進行類比、聯想等思維加工與轉化最終獲得認識。直覺、形象思維是認識活動的基礎，是開發學生智力的有效途徑，本文就這一視角對圖表在化學教學中的設計與運用談談筆者的粗淺觀點。

關鍵詞：化學圖表的設計；化學圖表的應用；坐標

一、 化學教學中圖表的設計

（一） 設計集合論關系圖，理順化學概念的關系

概念的關系是根據概念的外延來確定的，運用集合論關系圖可以直觀、簡明地表述概念之間的關系。如酸溶液A與酸性溶液B的關系表示為圖1，A是B的子集，二者是屬種關系。飽和溶液A與濃溶液B的關系為交集（圖2），只有那些溶解度大的物質的飽和溶液才屬于濃溶液，因此二者不是相同關系而是交叉關系。氧化還原反應與四種基本類型的化學反應之間的關系可用圖3表示，圖中A為化學反應，B為氧化還原反應，C為非氧化還原反應，D為置換反應，E為化合反應，F為分解反應，G為復分解反應。這一圖示可以幫助學生理解概念的內涵與外延，為今后學生遇到類似問題能觸類旁通，甚至舉一反三奠定基礎。

（二） 設計坐標圖像，進行直觀教學

利用圖像快速判斷混合物的成分。例如某溶液中可能含有NaOH、Na2CO3、NaHCO3中的一種或幾種，取樣，分別加入鹽酸，若出現下列幾種圖像（以放出的CO2的量為縱標，加入的HCl量為橫標作圖4），據此來判斷原溶液中的溶質的組成。據圖能判斷（1）～（4）成分的方法是：“長短定成分、比例算組成”，結果： （1）NaHCO3；（2）Na2CO3、NaHCO

（三） 設計流程圖，概括物質之間的變化關系

烴的衍生物是有機化學的重要組成部分，它在烴和糖類、油脂、蛋白質及合成材料之間起承上啟下的橋梁作用，這部分知識涉及有機化學核心知識的大部分，復雜而多變，對學生能力要求也高，學生學習完本章后普遍感到知識點雜而散，不易掌握。教師應及時幫助學生，概括類似下面（圖5）形式的流程圖，該圖看似簡單的知識框架卻蘊含著豐富的內涵甚至無窮的變化！它在有機推斷和合成中的重要性是不言而喻的，該圖又可使學生將復雜知識化整為零，逐一突破，更可使零散知識條理化、系統化。

上述流程圖不只幫助學生突破教材難點，更高層次的是逐漸培養學生的形象思維能力和抽象思維能力，提高學生的概括能力。

二、 運用圖表巧解化學試題

如果說設計圖像讓學生突破教材難點，形成形象思維能力和抽象思維能力，那么借助圖像解決化學試題必使學生的各種思維能力得到更深層次的升華。而形成圖像這一過程，學生需將題面的文字敘述進行挖掘，提煉出有用信息，最后才能概括出相關圖像。這其中可以培養學生對信息的轉化能力、提煉能力、聯系能力及整合能力。下面就圖像在化學試題解法中的運用作粗淺探討。

（一） 運用“分割圖”，使模糊問題簡明化、繁瑣計算簡單化

關于溶液的計算題涉及面廣，過程復雜、抽象。若借助圖示法對溶液或某一組分進行合理化的“分割”可達到“去偽存真”的目的，使學生感到突破口難找的試題變得簡單明了，豁然開朗。

例1 已知25%氨水的密度為0.91g·cm-3，5%氨水的密度為0.98 g·cm-3，若將上述兩溶液等體積混合所得溶液的質量分數為（ ）

方法二：分割圖法

從m1中分割出m2，二者混合（見虛線框）后質量分數為15%，剩余的氨水（m1-m2）質量分數為5%，再與質量分數為15%的混合，質量分數介于5%～15%之間。

上述兩種解法中，方法一學生一般少用，因為計算繁瑣，容易出錯誤，方法二很直觀，運用熟練的話幾乎可以不動筆，聯想、比較后直接獲得答案。

（二） 運用“流程圖”，使復雜反應、多步計算簡單化

例2 向一定物質的量的Fe3O4和Fe的混合物中加入50 mL 2 mol·L-1的H2SO4溶液，在一定條件下恰好使混合物完全溶解，放出448 mL（標準狀況下）的氣體。在所得溶液中加入KSCN溶液，無紅色出現，那么，用足量的CO在高溫下與相同質量的此混合物充分反應，能得到鐵多少克？

分析：本題若按常規解法涉及多個反應，計算量較大，由于本題涉及多個反應、過程較復雜等特點，這種特點剛好適合“流程圖”的解法。

本題的難點在于反應后的溶液中溶質是什么，這就要求學生對題目的信息進行挖掘、篩選，最終提煉出溶質只有FeSO4，然后用終態分析法和守恒法來解，則事半功倍：n（Fe2+）=n（SO2-4）=0.05 L×2 mol·L-1=0.1 mol，再根據鐵原子守恒：n（Fe）=n（Fe2+）=0.1 mol。

（三） 運用“坐標圖”，使函數關系問題直觀化

對于改變一個物理量，另一物理量也按一定關系發生變化，這種變化剛好符合數學上的函數關系，化學試題有很多題目符合這種函數關系。

例3 物質的量濃度相同的鹽酸和醋酸，分別加水稀釋到原體積的m倍和n倍后，pH相同，則m與n的關系正確的是（ ）

分析：隨著水量的加入，兩種酸中c（H+）均變小，符合函數關系，作圖，觀察圖像可知：m>n。

以上論述只是說明數學圖表在化學教學中的一些應用，其實，自然現象是錯綜復雜，但又相互關聯的，我們強調學科滲透與交融就是使學生在分析問題和解決問題時應有意識的聯系相關學科的知識，培養他們創造性地解決問題的能力，為學生終身發展鋪墊臺階，這也是落實素質教育的重要途徑。

總之，圖形圖表類高考試題的編制，目的旨在考查考生閱讀理解、綜合分析圖形圖表能力，考查現場自學能力，為將來學習奠基。這也就要求高中化學教師要認真鉆研課本中各種圖表的功能，挖掘圖表內涵，積極思考并展示各種圖表所具有的魅力，真正達到圖表教學的最佳效果。

參考文獻：

[1] 徐敏，莫明遠.新教材《烴的衍生物》教學的幾點思考[J].中學化學教學參考，2002，（12）：11-14.

[2] 駱傳漢.據圖像“秒殺”——混合物的成分的判斷[EB/OL].駱傳漢的菜地的博客blog.sina.com.cn/lch7026[2017-8-2].

作者簡介：

陳水金，福建省漳州市，福建省詔安第一中學。