高三復習備考對于化學圖表的認知研究

郭磊　許偉濤

【摘要】? 圖表信息題能夠考查學生的綜合能力，是近年來高考試題中的重要題型。主要關涉四類內容：STSE教育、反應原理、物質轉化及化學實驗。學生解題困境主要在于問題表征能力欠缺、信息獲取及解讀能力不足、化學語言表達能力薄弱等。基于此本文提出的對策為，在化學教學中要培養學生的形象思維及其轉化的能力、將大量信息進行有效結構化的能力以及問題解決中循序漸進的意志力。

【關鍵詞】? 圖像圖表題型 讀圖 析圖 圖形教學

【中圖分類號】? G633.8? ?? ? ? ? ? ?【文獻標識碼】? A ? ? 【文章編號】? 1992-7711（2018）12-249-02

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化學是一門神奇的學科，他的神奇不僅表現在研究大千世界的變化，更在于他有著屬于自己的特有的文字圖形。高中化學教材中運用了大量的插圖，有結構圖、直觀圖、現象圖、概念圖、表格圖等。這些圖形使深奧的道理形象化，抽象的概念具體化，枯燥的知識趣味化，繁冗的文字敘述條理化。因此化學教學中如何引導學生有效地讀懂這些特有的化學術語及圖表、模型、圖形表征化學問題？如何引導學生感受、分析課本的圖片信息？如何根據實驗數據繪制的二維圖象整合化學信息，解決實際化學問題？

一、圖像圖表題型的分析

1.圖像題

對于化學有關圖像問題，可按以下的方法進行分析：

（1）看圖像，認清坐標系。搞清縱、橫坐標所代表的意義，并與勒沙特列原理掛鉤。所謂看圖像，是指一看軸（即橫坐標和縱坐標的意義），二看點（即起點、折點、交點和終點），三看線（即線的走向和變化趨勢），四看輔助線（如等溫線、等壓線、平衡線等），五看量的變化（如溫度、濃度、壓強、轉化率、產率、百分含量等的變化趨勢）等，這是解題的基礎。

（2）緊扣可逆反應的特征，搞清正反應方向是吸熱還是放熱，體積增大還是減小、不變，有無固體、純液體物質參加或生成等。

（3）看清速率的變化及變化量的大小關系，注意圖像的走向是否符合給定的反應，在條件與變化之間搭橋;也可以根據坐標的數據，判斷反應物或生成物在方程式中的系數、或據此求反應速率。

（4）看清起點、拐點、終點，注意圖像是否經過“原點”，即是否有“0”項，尤其是特殊點的意義，看清曲線的變化趨勢。

（5）先拐先平。例如，在轉化率-時間圖上，先出現拐點的曲線先達到平衡，此時逆向推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強高。

（6）定一議二。當圖象中有三個量時，先確定一個量不變再討論另外兩個量的關系。

（7）注意圖像題中物質的轉化率與百分含量的關系，某物質的轉化率與其“百分數”相反。

2.表格題

數據表格分析題，該題常常以列表形式傳遞化學的概念、原理等基礎知識信息，主要考查學生對基礎知識的理解和掌握程度，獲取并處理信息，綜合分析問題等能力，題目的信息一般比較隱蔽，它要求學生作答時首先要能夠從題目中獲取相關信息，并能夠將此信息與教材相關的理論緊密結合，從而尋求解答題目的切入點。解題步驟是：

（1）審題? 要明確標題，列標題和數據，標題的含義;分析各行格列的數據變化，最大值、最小值和平衡點。

（2）找答案? ?把表格轉變成文字，經聯想找出所要考的知識：分析各行格列的數據變化，最大值、最小值和平衡點的原因。

（3）定答案? ?結合概念和原理答題，把表格轉變成文字，要表達正確，盡量用課本上的術語表述;書寫要工整，條理要清楚。

二、學生在圖像圖表題中問題產生的原因分析

1.學生基礎知識及讀圖能力不足

雖然有些學生已經認識到了學習讀圖的重要性，但是由于欠缺一定的讀圖基礎知識及方法，讀圖過程中信息理解不全，找不到解題的突破口，其中很多高中生還缺乏一定的空間想象能力，碰到“平衡移動”問題就暈，一遇到化學平衡的問題就不知所措。此外，一些學生的抽象思維能力不足，他們不能準確理解化學術語，例如不懂如何對滴定圖像進行觀察和分析。

2.教師忽視學生讀圖能力的培養

部分教師只是專注于化學知識的傳授，忽略了對讀圖、析圖能力的培養。還有老師采用傳統的“填鴨式”的教學方式來處理讀圖題，其中典型的方法是是首先讓學生獲取圖的表面信息，再有教師分析總結，此過程中，學生練習的僅僅是表層信息獲取能力的訓練，對思維能力的訓練則明顯不足，這樣將不利于學生讀圖，析圖能力的提高。

三、高中化學圖形教學的措施與方法

1.把握圖形教學應遵循的原則

（1）認識規律原則

圖形中的內容，多是學生沒有接觸的化學事物及其有關的理性知識，圖形教學須從形象的、感性的具體事物入手，以學生已有知識作鋪墊，采用啟發式，通過教師講解圖形，學生讀圖、分析、歸納、判斷吧等思維活動，完成從直觀到抽象、從感性到理性這一認識過程，獲取新的知識。例如在乙酸的結構教學中，利用球棍模型、比例模型等載體形象地將乙醇分子立體形狀、分子內各原子的相對大小和空間位置展現出來，從而有效地過渡到乙酸化學式、結構式、結構簡式、電子式的規范書寫，而這些文字圖形也恰恰是各種分子最佳的表達方式。

（2）實際性原則

圖形教學要結合學生生活、社會和知識水平的實際，注意考慮學生的接受能力，有的放矢，且不可要求過高，否則會適得其反。例如在分析氮氣和氧氣反應生成一氧化氮的能量變化中，可以將課本變化圖（如圖1）運用起來進行分析，從而讓學生明白化學反應中能量變化的微觀原因。

2.培養用圖習慣，詳解讀圖方法，培養學生多種思維

在具體的化學圖形教學中，教師要采用各種教學方法和教學手段，有策略、有計劃對學生的圖形教學進行指導和強化，并同時形成學生的思維能力。

首先，要學生掌握讀圖程序，培養學生讀圖技能。讀圖要注意圖形的名稱及重要信息。以此確定圖形的類型等，使學生養成習慣，培養學生空間思維能力。讀圖一般采用以下步驟：（1）識別圖像類型，明確讀圖目的;（2）認真讀圖，弄清問題;（3）自我檢查，相互交流讀圖結果;（4）師生討論得出結論。

其次，要利用“一圖多解，多圖并用”。培養學生發散思維和歸納思維的能力。因為化學反應及多種化學現象常常結合在一起，相互之間有緊密的聯系，這些聯系可以通過化學圖形準確的反映出來，因此，教學中，教師要對化學知識進行歸納、綜合，使學生學會一圖多解、一圖多用，每一幅圖都提出“是什么？”、“為什么？”，直至解決“為什么？”。這樣由淺入深、由表及里，使學生的認識不斷深化，思維成都逐步提高，解決問題的能力得到有效培養;對同一幅圖要從多角度進行觀察思考，培養其發散思維能力，例如將足量的氯氣通入0.02molH2SO3和0.02molHBr的混合溶液中（溶液體積變化忽略不計，且不考慮氯氣與水的反應）。關于pH與氯氣用量關系圖，可以引導學生寫出氯氣與混合液中各離子反應的方程式，并根據氧化還原反應先后順序，將各方程式根據先后順序排序，最終根據各種酸性強弱特征繪制出定量關系（如圖2）。

以上圖形題主要是研究反應先后順序，在引導時要注重氧化反應的先后順序，同時將定量問題結合在一起，這一類問題還可以進行合理的拓展，比如優先氧化、優先放電原理、優先沉淀（或結晶）原理、優先中和原理，這些反應的先后都可以利用這種圖形發散，從而有效的提高學生有序思維。這樣，經常性多角度分析問題的訓練，對于培養學生的發散思維能力將大有好處，多圖并用，就是重視圖與圖的聯系，同時將幾幅圖來綜合說明，比較某些化學現象，這在教學中可以更廣泛地加以運用。總之，在化學教學中應該注意多渠道地進行圖形教學，注意圖的變式，一圖多用，多圖并用，從而提高學生的讀圖意識及思維能力。

第三，訓練學生繪圖制表、缺圖補圖的技能，培養學生的創造能力。“繪圖制表、缺圖補圖”要求學生模仿、記憶、想象，做到眼、手、腦并用，有利于加深對化學知識的記憶和理解，也是讀圖過程中的重要環節。通過學生的動手繪畫過程，能加強對圖形的認識，從而達到強化學生圖像意識的目的。

第四，要學生掌握圖文變換的方法，著重提高讀圖分析能力。圖文變換主要是指根據數據表格與圖形之間的變換，通過變換培養讀圖能力，如針表格、沉淀溶解曲線、滴定曲線等方面的問題，通過圖文變換將柱狀圖變成曲線圖、或疊加圖形或改變設問角度等方式提高讀圖分析能力。要善于通過讀圖、識圖獲得與某些熱點問題有關的信息，并善于用這些信息聯系已學過的化學知識來分析和解決現實問題。

縱覽近幾年高考化學試題，每年都有試題以圖表方式呈現相關實驗結果及化學信息，要求學生在獲取信息后對相關化學現象、事實作出合理解釋，在推理基礎上作出合理的判斷或得出正確的結論。試題的新穎度、難度和區分度在一定程度上借助于圖表的創新得以體現，這也是新課程高考的重要特點之一。所以圖文轉化能力是學生適應高考的必備能力。