例談圖表在初中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：圖表在初中化學(xué)教學(xué)中既是教學(xué)內(nèi)容，形象、生動，信息量大，知識的關(guān)聯(lián)度高，也是教學(xué)手段，能多維度展示概念、變化，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)障礙，讓思維外顯。

關(guān)鍵詞：圖表;初中化學(xué);思維外顯

文章編號：1008-0546（2019）01-0019-04 中圖分類號：G632.41 文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.005

初中化學(xué)知識體系較為松散，知識點較多，教學(xué)中需要借助圖表將知識進行聯(lián)系、整合，幫助學(xué)生建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。一些概念較為抽象，借助圖表可以將概念的變量充分展現(xiàn)，可以聯(lián)系同一變化中的不同維度，是一種非常重要的教學(xué)手段。改變圖表的數(shù)值模擬概念中變量的變化，還可以將思維過程外顯，講清定性與定量間的邏輯，幫助學(xué)生理解一些抽象的問題。

圖表，可以是思維導(dǎo)圖、歐拉圖、函數(shù)圖、數(shù)軸、流程圖、網(wǎng)絡(luò)圖、表格等。在初中化學(xué)教學(xué)中利用圖表，是圖式理論在教學(xué)中的應(yīng)用。美國人工智能專家魯梅爾哈特在前人理論的基礎(chǔ)上完善了完整的現(xiàn)代圖式理論體系：認為圖式是大腦中為了便于信息儲存和處理，而將新事物與已有的知識、經(jīng)歷有機地組織起來的一種知識表征形式，是相互關(guān)聯(lián)的知識構(gòu)成的完整的信息系統(tǒng) [1]。徐宜秋認為通過圖式的“同化”能幫助學(xué)生形成新概念圖式，通過圖式的“順應(yīng)”能比較概念間的必要特征和無關(guān)特征，從而促進學(xué)生形成完整的化學(xué)概念。李少坤從操作層面介紹在溶液單元復(fù)習(xí)中利用圖表突破教學(xué)難點 [2]。文中運用圖表展示了溶液單元的具體概念及相互關(guān)系，采用表格信息對比、直角坐標(biāo)圖中質(zhì)點的運動變化、圖形等效變化促進學(xué)生理解概念的核心要素及概念之間的關(guān)系。

筆者從上述兩文學(xué)習(xí)中收獲良多，認為有些問題還可以論述得更為詳實，也有些問題需要繼續(xù)探討。結(jié)合自身的教學(xué)實踐，筆者認為圖表在初中化學(xué)教學(xué)中既是教學(xué)內(nèi)容，形象、生動，信息量大，知識的關(guān)聯(lián)度高，也是教學(xué)手段，能多維度展示概念、變化，幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)障礙，讓思維外顯。

一、圖表是初中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容

1.書中的圖表

滬教版九年級《化學(xué)》中很多的圖表 [3]展示了物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、各項數(shù)據(jù)之間的比較、物質(zhì)變化的微觀實質(zhì)等，直觀、形象，特別是將微觀的問題宏觀化，有助于初學(xué)化學(xué)的學(xué)生在已有知識基礎(chǔ)上“同化”，更好地理解微觀問題。

2.將教材中的關(guān)聯(lián)信息整合轉(zhuǎn)化為圖表

教材中部分有關(guān)聯(lián)的信息呈現(xiàn)比較分散，可以用圖表的形式進行整合，能夠便于學(xué)生整體把握。

例：將教材中“空氣中各組分的體積分?jǐn)?shù)”的文字描述用表格、餅狀圖的形式呈現(xiàn)：

例：將氧氣的熔沸點與氧氣顏色狀態(tài)整合成一張圖表：

3.選取主題，將知識點關(guān)聯(lián)成圖表

化學(xué)知識點較為零碎，選取知識點關(guān)聯(lián)的核心主題，繪制知識網(wǎng)絡(luò)圖表，有利于學(xué)生建構(gòu)知識體系。這種圖表形式有很多，筆者喜歡用思維導(dǎo)圖的形式呈現(xiàn)。

例：金屬的性質(zhì)、變化與冶煉 [4]

筆者還鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中繪制知識網(wǎng)絡(luò)圖。

例：下圖為學(xué)生繪制的“溶液”的知識網(wǎng)絡(luò)

這樣的圖表既是知識的總結(jié)，也可以用來作為教學(xué)的內(nèi)容。復(fù)習(xí)課中展示這樣的圖表，然后讓學(xué)生進行出聲思維展示，用自己的語言對相關(guān)知識點進行回憶、表述。筆者常在學(xué)生出聲思維時進行錄音，并不打斷學(xué)生，待學(xué)生完全展示，根據(jù)錄音，讓其他學(xué)生進行點評、糾錯。

二、圖表是初中化學(xué)教學(xué)手段

1.對變化進行多維度展示

（1）展示變化的過程，使復(fù)雜的過程簡約化

例：工業(yè)上制取氧氣，采用的是分離液體空氣的方法。具體過程為：先將除雜后的空氣液化，然后提高溫度，使氮氣氣化，留下液氧。為了幫助學(xué)生理解，筆者引導(dǎo)學(xué)生畫出下列圖像：

（2）展示變化的多個維度，加深對變化的理解

例：向飽和的氫氧化鈣溶液中加入少量氧化鈣固體，隨著時間的變化，溶液的各維度變化如下：

2.幫助厘清物質(zhì)的不同維度之間的關(guān)系

很多老師在講解飽和溶液與濃、稀溶液的關(guān)系時，都會用到下面圖12。確實，該圖能直觀形象地呈現(xiàn)相似概念之間的區(qū)別與聯(lián)系 [1]，特別是圖形重合部分ABCD能幫助學(xué)生記憶溶液的狀態(tài)與濃度大小之間的聯(lián)系。但筆者對此圖也有不同的看法，圖13中的陰影部分的狀況是什么呢？既不是飽和狀態(tài)也不是不飽和狀態(tài)？其實飽和狀態(tài)、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小屬于溶液的兩種不同維度，這樣的圖表展示是否科學(xué)還有待商榷。筆者教學(xué)中，常結(jié)合計算，繪制如圖14所示，讓學(xué)生進行計算、填空，以幫助理解兩個概念之間的關(guān)系。這樣設(shè)計，幫助學(xué)生進行基于證據(jù)、數(shù)據(jù)的推理，而不是憑空想當(dāng)然。

例：請根據(jù)信息完成下列問題。已知20℃時，各物質(zhì)的溶解度如下表：

20℃時，向四只裝有100g水的燒杯中分別加入定量的物質(zhì)，請?zhí)羁眨幱安糠譃閰⒖即鸢福?/p>

由上述表格，你認為下列說法正確的是（ ）

A.飽和溶液不一定是濃溶液，也不一定是稀溶液

B.相同溫度下，同種溶質(zhì)的飽和溶液比不飽和溶液濃度大

3.圖表法能有效克服學(xué)習(xí)障礙

圖表法教學(xué)，應(yīng)是幫助學(xué)生有效克服學(xué)習(xí)障礙，降低學(xué)習(xí)難度，建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，提高思維力的一種方法。不能化簡為繁，變成學(xué)生新的負擔(dān)。所以，運用圖表教學(xué)應(yīng)是基于學(xué)生現(xiàn)有知識的、簡潔的、直觀的。

例：鐵與某種金屬的混合物6g，與足量的酸完全反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣0.2g，另一種金屬可能是（ ）

A.Al B.Mg

C.Zn D.Cu

常見的幾種金屬與酸反應(yīng)生成氫氣的質(zhì)量比可以用數(shù)軸表示為：

此數(shù)軸上的點既可以表示為金屬質(zhì)量與氫氣的質(zhì)量比，也可理解為金屬的相對原子質(zhì)量與化合價之比（Cu除外）。利用此數(shù)軸，可以輕松得出例題答案為CD。

4.圖表能使思維過程外顯

教學(xué)方法、手段、輔助工具的運用是否能提高教學(xué)效果，并不是由方法、手段、輔助工具本身決定的，而是決定于方法、手段、輔助工具與所要解決問題的匹配性、與所在課堂學(xué)生的知識、能力水平的契合度。圖表，在教學(xué)中可以讓一些內(nèi)在的思維過程外顯，把抽象的推理過程形象化，從而幫助學(xué)生理解、把握解題的思路。

例：“接近飽和的溶液通過增加溶質(zhì)向飽和溶液轉(zhuǎn)變”過程中（假設(shè)溶質(zhì)溶解時溫度幾乎不變），填表說明溶液中各要素的變化情況（填寫“增大”或“不變”）。（陰影部分為參考答案）

請畫出上述各種要素與所加溶質(zhì)質(zhì)量之間的關(guān)系

溶質(zhì)的質(zhì)量、溶液的質(zhì)量、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均可以表示為：

溶解度、溶劑的質(zhì)量均可表示為：

溶液中的各個維度的質(zhì)量關(guān)系存在內(nèi)在的約束，就是溶解度。在學(xué)習(xí)溶解度曲線知識時，要充分考慮溶解度曲線上的點所表示的涵義。在討論溶液中各要素之間變化時，要借助溶解度曲線，將思維過程外顯，以幫助學(xué)生加深理解。

例：上圖為KNO3的溶解度曲線，組成曲線的點除了表示KNO3在不同溫度下的溶解度，還可以表示KNO3在不同溫度下的飽和溶液，還可以表示KNO3在不同溫度下的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大的溶液。也就是說，溶解度曲線圖中的點可以表示溶解度、溶液的狀態(tài)、溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小關(guān)系。

若將A點所示溶液升高溫度，溶液的狀態(tài)、溶質(zhì)質(zhì)量、溶劑的質(zhì)量、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是怎么變化的？

分析過程：通過圖像可知，升高溫度，點應(yīng)該是向右水平移動，點A從曲線上移動到了曲線下，很清晰地發(fā)現(xiàn)變得不飽和了，點的高低沒有變化，所以溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有改變。改變溫度不會改變?nèi)軇┑馁|(zhì)量，所以溶質(zhì)的質(zhì)量也不會改變。

若將B點降溫，上述維度如何改變？

分析過程：通過圖像可知，降低溫度，點應(yīng)該是向左水平移動。在一定范圍內(nèi)，點B只是平行移動，到達曲線后，無法向左再水平移動，會沿曲線下滑。故降溫后，開始不飽和，后來飽和;開始質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，后來變小;溶劑質(zhì)量不變;溶質(zhì)質(zhì)量開始不變，后來變小。

通過上述例析不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)我們把抽象的問題用圖表的方法呈現(xiàn)，使思維過程外顯，能降低思維的難度，幫助學(xué)生突破思維的瓶頸。

圖表既承載了一定的教學(xué)內(nèi)容，更是重要的學(xué)習(xí)化學(xué)的工具和方法。形象、簡明、包含信息量大，這些圖表教學(xué)的優(yōu)點，有時也成為學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。在初中化學(xué)教學(xué)中，為了更好地發(fā)揮圖表的功效，我們還要注重培養(yǎng)學(xué)生從圖表中汲取信息、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理的能力。

參考文獻

[1] 徐宜秋.運用圖式理論指導(dǎo)初中化學(xué)概念教學(xué)[J].化學(xué)教學(xué)，2010（9）：13-15

[2] 李少坤.巧用圖表突破概念教學(xué)難點[J].化學(xué)教學(xué)，2017（12）：47-51

[3] 王祖浩，王磊.義務(wù)教育教科書·化學(xué)[M].上海：上海教育出版社

[4] 朱國定.從核心素養(yǎng)培養(yǎng)角度看初中化學(xué)課堂教學(xué)的邏輯起點[J].化學(xué)教與學(xué)，2017（12）：47-51