初中化學圖像教學之坐標圖教學小議

楊曉

摘要：圖像教學是落實初中化學核心素養要求的教學方法之一，它既體現了“雙基”即基礎知識和基本技能在教學中的重要性，又體現了“能用多種模型來描述和解釋化學現象，預測物質及其變化的可能結果”的初中化學核心素養精神。通過在教學中發現問題、思考解決方法，就可以不斷優化我們的教學，有利于我們提高教學的質量，提升教師的教學素養。

關鍵詞：初中化學;圖像教學;坐標圖

中學化學學科核心素養的化學思維方式中提出，“讓學生能用多種模型來描述和解釋化學現象，預測物質及其變化的可能結果，能依據物質及其變化的信息建構模型，建立解決復雜化學問題的思維框架”。教學中如何實現這一核心素養，有很多的方法。其中，利用圖像模式進行教學，便是實現這一核心素養的途徑之一。

圖像教學有實驗圖、推斷圖、表格圖、流程圖、坐標圖等多種模式。而本文重點所談之坐標圖即通常所說的數形結合題。它是以二維坐標的思維模式，將物質發生的變化用圖像的形式反映出來。既考查學生對化學變化的原理、條件、現象、過程等化學基礎知識的認知程度，還考察了學生對圖像的認知、運用、分析、加工等綜合思維能力。

在多年的教學實踐中，筆者發現學生在圖像教學的學習中非常吃力，究其原因，主要有兩點：一是對初中階段的化學知識掌握不牢固，二是對一些基本技能如對知識的分析思維加工的能力不足。如何解決上述問題？我認為在今后的教學中要注意以下幾點。

第一，夯實“雙基”。《全日制義務教育化學課程標準》明確指出“雙基”是指在中學化學階段，學生應該掌握的基礎知識和基本技能，它歷來都是中學化學內容的重要組成部分。基礎知識是指我們對物質的組成結構，性質變化，用途制法等知識的認知，基本技能是指對這些基礎知識的應用能力。坐標圖的信息來源于化學基礎知識，要解決學生看不懂，學不會的問題，最根本的方法還是要狠抓基礎知識，在認真掌握了初中化學的一些基本概念、物質的性質、重要的化學變化以及變化所需要的條件等等基礎知識的前提下，才能解決為什么變？怎樣變？從題材中獲得正確的信息，找到解決問題的正確方法。

如圖1：

該圖考察的是學生對催化劑概念的理解。催化劑只改變化學反應的速率，但不能改變化學反應中各物質

的質量關系。在相同質量相同濃度的過氧化氫分解生成氧氣的變化中，加入或者不加入二氧化錳，二者生成氧氣的速率即所得線段的斜率不同，但反應結束后生成的氧氣的質量是一樣的，即兩條線段的縱坐標值是相等的。

如圖2：

該圖不但考察了學生對化學反應是有條件的這一概念的理解。還考了學生能否掌握依據化學方程式進行計算這一基本技能。相同質量相同形狀的鐵和鋅與相同濃度、相同體積的稀硫酸反應生成氫氣。圖像中線段的斜率也就是反應的速率與金屬活動順序有關，鋅的活動性大于鐵，則線段的斜率大于鐵。而生成氫氣的質量大小應該根據化學反應方程式的計算得出。如果鹽酸過量，生成的氫氣的質量與金屬有關，即生成相同價態的金屬離子時，相對原子質量越小，生成的氫氣的質量越多，應為圖A。但如果是金屬過量，生成的氫氣的質量跟酸有關，即生成相同價態的金屬離子時，消耗酸的質量相同，生成氫氣的質量也相同，應為圖B。

第二，培養學生多種思維方式，提升學生預測物質及其變化的可能結果的基本技能。圖像思維是用圖的形式反映化學信息的一種思維模式。圖像上的曲線或線段是由無數個點構成的，每一個點反映了縱坐標隨橫坐標變化的情況。化學變化是一個動態的變化，反映在圖像上是一條不斷變化的曲線或線段，當出現拐點時，表明舊的變化結束，新的變化開始。

如圖3：

該圖不但考察了學生對金屬活動順序的掌握情況，還考察了學生利用數字和點的動態變化來提煉化學信息的能力。在硝酸銀和硝酸銅溶液中加入足量的鋅粒，由于金屬的活動性不同，鋅與硝酸銀先發生反應，ab段發生的變化為：2AgNO3 + Zn = Ag + Zn（NO3）2。這時溶液中溶質有硝酸鋅、硝酸銅和未發生反應的硝酸銀，固體有銀和鋅。由于銀的相對原子質量大于鋅，所以溶液的總質量減小。該反應結束后，鋅再與硝酸銅發生反應，bc段發生的變化為：Cu（NO3）2+ Zn = Cu + Zn（NO3）2。此時的溶液中溶質為硝酸鋅和未發生反應的硝酸銅，固體有銅、銀和鋅。由于銅的相對原子質量小于鋅，所以溶液的總質量增大。圖像上出現了一個拐點b，這個拐點就是鋅與硝酸銀反應的結束點，也是鋅和硝酸銅發生反應的起始點。c點是反應的總結束點。

第三，充分挖掘圖像信息，依據物質及其變化的信息建構模型，建立解決復雜化學問題的思維框架。提升學生歸納、演繹等邏輯思維的基本技能。

如圖4：

溶解度曲線上的每一個點，表面上反映的是該溫度下的飽和溶液，深挖點的信息，我們還可以獲知該點說明了該溫度下的飽和溶液中溶質和溶劑的一個比值關系（S∶100），即在該溫度條件下配制的溶液中，飽和溶液的溶質和溶劑的比值是最大比值，當溶液中的溶質和溶劑的比值小于該數值時（比如ba），改變溫度（如將c點溶液從t2℃降溫至t1℃）時，溶液中多余的溶質[按比值為溶質∶溶劑 =? （S2-S1）∶100]就會以晶體的方式析出。同時點也能反映溶液濃度的大小，即溶質與溶液的質量之比，圖像上的每一個點都可以理解為在相同的溶劑中溶解的溶質質量的多少，當然點越高（比如c>a），表明相同溶劑中溶解的溶質質量越多，即濃度越大。即點高為濃，點低為稀。上述兩條信息告訴我們，飽和溶液不一定是濃溶液，不飽和溶液也不一定是稀溶液。如果讓點動起來，我們會獲得更多的信息，如采取改變溫度讓點左右移動，或改變溶質和溶劑的比值使點在線的上下運動，我們就找到了不飽和溶液與飽和溶液的轉化方法。我們還可以在點的動態變化中理解結晶等現象。

總結：在教學中，我們應該重視對基礎知識的教學，這是解決問題的根源，同時應該根據初中學生的思維特點，幫助他們形成多種思維方式，提高他們認識問題、解決問題的能力。學無止境，不斷的思考教學中出現的問題，會使我們的教學經驗豐富多彩，教學素養不斷提升，實現初中化學學科核心素養需要達到的目的。