可視化思維在高中化學解題中的應用

陸玉松

【摘要】在高中化學的學習過程中，我們經常會碰到一些看上去很復雜的問題，這些問題涉及的化學知識點往往思維性比較強，如果使用一般的解題方法可能會花費比較多的時間，而且在解題過程中還容易錯。對于類似復雜的化學問題，我們其實可以運用可視化思維去將涉及的知識點圖形化，然后將題目中的問題轉化為圖形，直接從圖上進行分析與解答。本文首先簡單介紹了可視化思維技術，然后分析了可視化思維方法應用于高中化學解題的依據和意義，最后實例展示了可視化思維方法在高中化學解題中的應用效果。

【關鍵詞】可視化思維技術；高中化學解題；直觀性；簡單化

“可視化思維技術”是指運用一系列圖示技術工具把本來不可視的思維（思考方法和思考路徑）呈現出來，使其清晰可見的過程。被可視化的“思維”更有利于理解和記憶，因此可以有效提高信息加工及信息傳遞的效能。

一、可視化思維應用于高中化學解題的依據及意義

通常情況下，學生對于化學知識的理解認知包含兩個層面：形象思維認知和抽象思維認知，相比于抽象思維認知而言，學生們對于形象思維認知的接受度相對更高. 而思維的可視化恰恰可以滿足高中化學知識的形象化展示需求，采取具備形象性的表達工具以及問題表現形式，通過圖像、圖形、符號、圖示等頗具形象性的元素，引導學生培養起可視化思維解題的能力. 通過可視化思維在高中化學解題過程中的實踐成果可以看出，可視化思維憑借其生動性、直觀性、整體性等特征，對于學生快速找到問題解答方法有很大幫助. 也就是說，可視化思維給學生帶來的不僅僅是高中化學問題的解答成果，更為學生基于高中化學知識的問題解答能力的培養提供了有利條件，幫助學生形成高效的化學問題解答的思維模式.

實現“可視化思維”的技術主要包括兩類：圖示技術（如概念圖、思維導圖、模型圖、流程圖等）及生成圖示的軟件技術。根據化學反應原理制作相應化學參數和相關變量之間的關系圖示，以供學生分析化學問題所用. 高中化學中所應用的可視化思維方法具有數形結合的典型特征，可以清晰、直觀、生動地反映出化學反應的已知量和未知量之間存在的關聯性. 可以說，作圖法在高中化學解題中的應用增強了高中化學課程教學的巧妙性、在一定程度上提升了高中化學課程的教學效率.

二、實例展示可視化思維方法在高中化學解題中的應用效果

1.溶液稀釋問題

例1.在25℃的條件下，將體積都為10 mL，pH都等于3的醋酸和鹽酸，加水稀釋到 a mL和 b mL，測得稀釋后溶液的pH均為5，則稀釋時加入水的體積為（ ）

A.a=b=1 000 mL B.a=b>1 000 mL

C.ab

解析：上述問題可以先采用可視化思維方法將溶液稀釋這個知識點轉化為圖形的形式，然后再根據圖形進行解答。

在溶液中，鹽酸電離是不可逆的，而CH3COOH的電離是可逆的，存在電離平衡，在加水稀釋的過程中，鹽酸溶液里c（H+） 的主要變化只有一個，即減小；CH3COOH溶液里c（H+）的主要變化有兩個，即減小和增大。因此，在稀釋過程中HCl的PH變化將更明顯一些，故可以繪制圖示如下：

依據左圖，我們很清楚地看到b>a，所以答案選D。

另外依據圖形，我們還能解決兩溶液稀釋相同倍數后溶液pH值大小比較的問題（如右圖）。

2.蓋斯定律的應用

例2.已知C（s）+12O2（g）===CO（g） ΔH。上述反應在O2供應充分時，可燃燒生成CO2；O2供應不充分時，雖可生成CO，但同時還部分生成CO2。因此該反應的ΔH無法直接測得。但是下述兩個反應的ΔH卻可以直接測得：

（1）C（s）+O2（g）=CO2（g）ΔH1=-393.5 kJ·mol-1

（2）CO（g）+12O2（g）=CO2（g）ΔH2=-283.0 kJ·mol-1

根據蓋斯定律，就可以計算出欲求反應的ΔH。

分析上述兩個反應的關系，即知：ΔH= 。

則C（s）與O2（g）生成CO（g）的熱化學方程式為 。

解析： 我們可以用可視化思維方法將蓋斯定律的概念，虛擬成如下過程圖：

由圖可知ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·mol-1

則熱化學方程式是C（s）+12O2（g）===CO（g） ΔH=-110.5 kJ·mol-1。

3.仰視、俯視對讀數的影響問題

例3. 滴定前平視，滴定終點俯視，使標準液體積讀數 。

解析：我們可以用可視化思維方法將仰視、俯視的誤差分析，繪制成如下過程圖：

由圖可知俯視滴定管，刻度偏小，標準液的體積也就是刻度差也偏小。

當然，在具體分析時還要注意具體儀器得特征以及實驗操作的目的。

三、結束語

綜上所述，將可視化思維應用于高中化學的解題過程是一種很值得我們學習的解題方法，利用該方法不但更快更有效地解答出我們的化學問題，而且更為重要的是在運用該方法過程中，我們同學的獨立思考能力和創新能力得到了一定程度的提高，這對我們將來的學習乃至生活都是十分重要的。

【參考文獻】

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