基于核心素養的初中生解決化學圖表類問題能力發展的教學研究*

張興霞

(寧夏銀川市北塔中學 寧夏 銀川 750001)

1.問題的提出

以圖表對學生閱讀能力、提取信息能力并對信息進行加工、篩選、思辨等能力進行考查是一種非常常見的考試形式，此類題型也是寧夏中考試卷中必然考查的題型。通過大量的教學實踐調查研究，九年級學生在化學學科中表現出面對圖表類問題時不知所錯，無法進行順暢的思考、進而解答，究其原因就是所需能力不夠。雖然九年級學生已經具備一些解決問題的能力，但是為什么在解決圖表類問題時會有困難呢？這就要知道解決圖表類問題所需能力有哪些、已經掌握或者具備的能力有哪些、欠缺的能力是哪些、能力欠缺的原因分別是什么、以及各種能力的培養需要采用怎樣的教學策略才能掌握。

2.研究的意義

圖表題是一種形式新穎靈活、內容豐富、信息量大、思維容量也較大的題型,讓學生通過識圖讀圖辯圖,提取有效信息并且解決實際化學問題,可以同時考察學生的閱讀能力、計算能力、邏輯思維能力、問題解決能力等多方面的能力，初中化學教材中有著豐富的圖表內容，而化學圖表有著文字無法比擬的生動、直觀、簡潔等特點，課堂教學中教師充分開發利用好這些具有趣味性和指導性的圖表，有助于增強課堂教學的有效性，有助于促進學生對知識的理解和把握，增強發現問題和探究能力，培養學生辯圖、改圖、釋圖、編圖等能力。

3.研究過程

3.1 查閱文獻，了解已有研究結果，確定研究思路。調查研究表明，在實際課堂教學中，大多數老師對教材中的圖表不夠重視，沒有充分發揮出教材中圖表的作用。圖表類知識點粗略帶過，或者讓學生自己讀書查看，教師不進行講解。圖表類問題的解決重點放在中考前進行集中訓練，大量的數據說明這樣效果甚微。有學者釆用問卷調查與訪談等方法了解學生解決化學圖表類問題的能力在目前實際教學中的基本情況,數據統計發現學生在面對化學圖像題時,常常感到困惑、茫然,無法提取圖像中的信息,也就是審題有難度；加上有的試題閱讀量大、情景陌生、信息新穎,學生在解題之前就會產生畏懼感。研究結果表明該能力的提升以及發展則需要根據學生情況借助具體教學活動進行培養。為此進行了研究前期的討論：第一種認為圖表知識與文字類知識最大的不同點就是要讀圖，從圖中獲取信息轉化為學生已有的理論知識，在這個過程中就出現了難點，學生不明白圖表的意思，也就是無法獲取圖表信息，這是目前首要的難點。第二種認為學生的難點還在于用數學知識解決化學問題，當遇到圖表題中有關計算時，學生過多的關注計算兒忽略了化學原理，所以應該培養學生建立化學思維，數學計算能力類似于一種工具，輔助于化學原理的應用。第三種主要關注點是教材中不同圖表類知識培養的能力不同，所以不同課型采用不同的教學方法，并進行了舉例說明。第四種認為要摸清學生目前能力掌握情況，根據不同能力的學生授課時的側重點也應有所不同，同時提出關注學生作業的反饋，九年級化學剛開始，不能進行測試，但可以通過平時的作業了解學生圖表類知識掌握的情況。

3.2 研究教材，對教材中的圖表進行分類。通過對九年級化學上下冊書中所有圖表內容進行分析歸納，依據圖表的呈現形式將圖表分為了七種類型：呈現課堂內容型、描述實驗操作及現象型、分子原子結構模型類、化學反應工業流程類、柱狀圖扇形圖表格類、函數圖類、關系圖和對比圖類，研究每一類圖表所需要的能力和培養能力所采取的教學策略：①呈現課堂內容型需要讀圖識圖能力、文字與圖形轉化能力、語言表達能力，主要培養策略是課堂中留出時間讓學生有針對性的把圖片中的內容用語言表述出來。②描述實驗操作及現象型需要識圖辯圖能力、實物圖片結合能力、語言表達能力，主要培養策略是學生動手實驗，接觸儀器，熟悉實物，再與圖片對比，實現立體圖與平面圖的轉化。③分子原子結構模型類需要讀圖辯圖能力、空間想象能力、微觀認知能力，主要培養策略是借助化學模型建立微觀認識，學生用橡皮泥模擬微觀粒子及反應過程，用不同顏色的小圓圈代表不同的微粒繪畫表示反應的進行。④化學反應工業流程型需要識圖辯圖能力、化學概念、化學原理的應用能力、文字表述能力，主要培養策略是理論方面對化學概念、化學原理透徹理解，再教師演，讓學生表述實驗過程及原因，尤細節，采用提問的形式引發思考，應用理論解決，利用課后習題及時練習，學會理論與實際相結合的能力。⑤柱狀圖扇形圖表格型需要數據分析能力、化學原理的應用能力、信息獲取能力、信息加工應用能力，主要培養策略是利用具體的圖表進行示范教學，先認識圖表的結構(比如橫縱坐標表示的量)，其次把圖表中的數據與化學原理相結合，分析加工提取有用的信息解決問題。⑥函數圖型需要識圖辯圖能力、數據分析能力、化學原理的應用能力、計算能力，主要培養策略是老師創設情景，學生小組合作進行討論，繪制函數圖，并表述函數圖中點、線、面的含義。⑦關系圖和對比圖型需要識圖辯圖能力、應用化學概念、化學原理的能力、語言表達能力，主要培養策略是用“找不同”的方法找出相近概念的不同點(比如原子分子的概念、純凈物化合物的概念)，能明白圖形之間的關系。

3.3 研讀課標、分析寧夏近十年的中考真題。研究課標，其中能用文字、圖表和化學語言表述有關信息，初步學習運用比較、歸納和概括等方法對獲取的信息進行加工是義務教育化學課程標準(2011年版)規定的課程目標。說明這些能力是初中生要培養和具備的。分析寧夏近十年中考真題中的圖表題，獲取每種題型對應考查學生的能力，再與課本中的圖表內容進行對應，再結合考試中圖表類題型的答題結果，摸清學生當前解決此類問題所需能力的實情，進而分析得出學生能力掌握的情況。今天我們分析這十年的圖表題：①考查內容與課本知識的對應;②考查的主要類型;③考查能力的變化趨勢。大家分析如下：研究中考題發現，考查的形式與課本中圖片的呈現形式相輔相成，比如實驗操作類以及現象類圖片，試題中也已這種形式考查，這部分內容屬于課表中的認識層次，比較基礎，通常以選擇題的形式考查，學生答題情況較好，說明簡單的圖片認知能力學生都已具備；表格類主要集中在質量守恒定律的應用；分子原子結構模型以及反應類型的變化也是一類；函數類主要集中在金屬與酸的反應是一類，溶液溶解度曲線是一類，酸堿鹽的反應是一類，這些知識考查能力綜合，學生普遍出現問題，基礎一般的學生幾乎放棄。分析變化趨勢發現：題型還是比較固定的，考查的能力也就可以重點培養和促進。

寧夏近十年中考真題中的圖表題所占分值情況

分析數據表明：(1)學生在面對信息單一的題目表現會好一些，但是面對信息復雜的題目，表現就差一些;(2)學生無法將圖表的信息與題干建立聯系;(3)學生一旦遇到涉及計算的題目，表現就不好;(4)學生在面對速率相關的問題上，除了斜率外,其他信息的提取都相當困難。從試卷的結構發現：主觀題在增加，閱讀量在增加，2018年試卷2378字，2019年試卷2507字，2020年試卷3569字；從單一的定性或定量轉變為定性定量相結合的考查；從最初對知識的考查更傾向于對能力的考查；每種題型都應該有不同的解題方法。最后大家總結出最基本的解決圖表題的思路：數與形結合，一識圖，二看點，三看線，也就是讀懂圖中“點、線、面”的含義及關系，建立物質之間的關系，利用好數據進行計算，解決問題。

3.4 對學生能力不足進行歸因分析。學習效果由兩方面因素決定，所以從教和學兩方面進行剖析。一是教師方面：老師對教材圖表利用的充分度、準確度、對本班學情的了解、與能力相關的其他學課的學習情況的了解都會影響能力的培養，教師需要分析自我、結合自己的教學經驗，找出教的方面的原因。二是學生方面：對不同層次的學生進行有計劃有針對性的研究，課堂上采用觀察法、課下采用訪談法，這樣的課上課下結合的形式、整體學生和個體學生相結合的方式更全面更準確的掌握學情。以下是通過對216名學生進行訪談情況，分析數據從而了解學生面對圖表題時的態度和感受。

(一)做圖表題時是否感到困難

(二)做圖表題難在哪里

從研究中發現,大部分學生都認為自己在做圖表題的過程中遇到了問題,覺得圖表題有難度。其中，在問到學生在做圖表題時，哪一部分是自己感覺最為困難的問題，超過半數的學生覺得在一些信息讀取較為復雜的題目，例如圖像中曲線拐點多，或是在反應過程中摻有雜質的題目，感覺難度比較大，還有一部分學生表示，在用圖表進行計算時比較薄弱，總是出錯。有個別學生覺得，在信息歸納和整理上是自己不擅長的。大部分學生都覺得自己在進行較為復雜的信息處理以及計算的時候困難最大。再分析教師之前處理圖表類知識時的表現：沒有系統的關注課本中的圖表內容，也沒有形成系統的教學方法，仔細分辨了教材中的圖表，討論得出了圖表的類別，每種圖表培養的能力以及采用的教學策略，為我們今后的教學提供了很好的參考，在接下來的教學中我們將采用研究出來的方法進行教學實踐，并及時關注效果，按照：制定教學策略—教學實踐—分析討論—總結，這一過程教學實踐反復進行。

3.5 為培養學生解決問題的能力進行教學改進。針對教材中的七類圖表，老師之間交流自己的教學經驗和教學反思，集體反復研討，制定教學方案，針對學生出現的問題找出合適的教學策略。具體做法主要有：對呈現課堂內容型的圖表，課堂中留出時間讓學生閱讀圖片，把圖片中的內容表述出來，從而培養學生的語言表達能力；對描述實驗操作及現象型的圖和化學反應工業流程圖，采用先由教師演示實驗后由學生描述實驗現象的教學方法，再讓學生把實驗裝置圖繪畫出來，培養學生把實物和圖片結合的能力，也可以通過實驗圖片想象出實驗過程，從而推測實驗現象的能力；對分子原子結構模型類圖形，教學中提供模型讓學生組裝，培養學生空間立體思維能力，然后讓學生畫出模型圖，建立學生化學模型；柱狀圖扇形圖表格類、函數圖，讓學生表述圖表中各個量的數據，學會獲取信息，再分析每種量之間的關系，培養對信息加工能力和思辨能力;為此還開展觀摩課、借助智學網大數據試卷講評課、同課異構課，展示不同學情采用不同教法，研究各種教學策略的優缺點，多次改進，找到最優的方式方法，達到培養及促進學生各種能力。

4.研究結果

4.1 解決圖表類問題所需能力不足的原因。研究表明能力不足可以概述為：教師對教材中的圖表沒有高效、充分利用；教學過程中經常只讀表象沒有實質；學生對化學概念、基本的化學原理的實質理解不透徹；80%的基礎層次的學生語言表達能力以及數學計算能力相對較弱；優等生中有一半學生空間想象力不夠；所有學生最難的部分是對圖表信息進行加工時存在思維缺陷。教學實踐證明化學思維的建立、化學模型的建立、化學專業術語的掌握都有利于圖表問題解決。學生方面：解決圖表類問題所需能力在很大程度上依賴于原有的經驗和認知努力，學生首先需要認清自己在圖表類問題解決中每個環節所處的能力水平以及能力具備情況，了解自身能力發展的障礙，這是提高解決圖表類問題能力的前提。其次是解決問題時審題環節問題比較嚴重，審題是解題的基礎，能否快速、準確地解題很大程度上依賴于審題的成功與否，普遍存在于教學中學生審題障礙主要是思維性障礙，表現為機械類比思維不精；具體問題難以抽象；轉化不靈無法變通；表達疏漏結論或然等。

4.2 各種能力培養所需采用的有效教學策略。在這一屆初三學生開學伊始，每次考試針對各種能力專門設計圖表類題型進行檢測，利用智學網對圖表類問題解決結果進行數據分析得出：①課堂上讓學生先自己觀看圖片，再表述圖表的內容，其他同學進行補充這種教學方法能很好的培養并促進初中生識圖辯圖能力、閱讀能力和語言表達能力；②學生自己動手組裝分子模型，繪畫分子原子結構圖的教學方法，能很好的建立結構模型，對學生的空間想象能力、微觀認知能力起到了很好培養效果；③讓學生設計實驗方案、小組合作討論交流、再進行實驗操作的教學活動，對學生文字與圖形轉化能力、實物與圖片結合能力有很好的作用；④用“找不同”“找規律”、利用表格數據學生動手“繪制函數圖”、對培養數據分析能力、信息獲取能力、分析函數圖形能力都有促進作用。解決圖表類問題實質是讀懂圖表、提取圖表中的信息并對其進行加工篩選。教學應完善知識結構、優化概念教學、強調方法教學、重視解題策略、進行圖表解讀，最后實現問題解決。

4.3 各種類型圖表題具體的解決方法。從文字、表格以及圖像中獲取有用信息，再利用數學工具，結合化學原理，從而解決問題，這是解決圖表類問題的整個思維流程。從圖表中提取信息是有層次性的，有些信息可以直接提取，有些則需要整合和推論；所提取信息類型的不同所需的能力也會隨著難度的增加有層次性的提高。研究十年中考題發現：主觀題在增加，單純的定性、定量轉變為定性定量相結合。主觀題的增加，閱讀量就在增加，2018年試卷2378字，2019年試卷2507字，2020年試卷3569字。從最初對知識的考查更傾向于對能力的考查；研究得出最基本的解決圖表題的思路是：各種題型先進行有針對性同類型基礎練習、再變式練習，最終形成解決每一類問題的整體思路。不同類型圖表題要采用不同的解決方法，具體方法已經在其他文章中作了詳細闡述，在此不再贅述。

5.研究啟示

化學是ー門以實驗為基礎的自然學科，具有微觀、抽象、知識點多等特點。基于化學學科素養中能力的培養，診斷學生能力發展中的障礙，針對障礙對癥下藥，可以極為有效的改進教師的教和學生的學。在研究中體會到能力的培養是一個綜合的過程，僅靠化學單一學科無法實現，比如：讀圖能力、理解能力、語言表達能力依賴于語文學科；計算能力、數據分析能力、空間想象能力依賴于數學學課；畫圖能力、辯圖能力又與美術學課有關，如果能參考其他老師的經驗則可以更有效更快捷的獲取能力培養的方法。要想讓學生在做圖表題時不陌生，不害怕，并且可以善于做此類題型，就要在平時的課程中讓學生多使用圖表，讓圖表情境對于學生來說不再是ー個陌生的情境，而是熟悉的學習情境。為促進學生利用圖表解決問題時的各種能力的提升而進行的教學研究，不僅僅利于學生科學素養的養成，也為中學教師高效使用圖表開展教學提供有力的參考。