化學核心素養在圖像分析題中的滲透和延伸研究

陳麗娟 毛彩霞 李亞婷 呂宗學

摘要：近年中考部分試題中，采用簡明的圖像呈現方式考查學生處理信息、數據的能力，運用的是對學生化學學科核心素養不同發展水平進行全方位檢測的方式方法。如何將化學核心素養的提升落實在圖像分析題教學中，已成為化學教學研究的重要課題。文章結合教學實踐，對化學核心素養在圖像分析題中的滲透和延伸進行研究，以培養學生處理信息、數據的能力，發展學生化學學科核心素養。

關鍵詞：圖像分析題；化學教學；核心素養；滲透和延伸

中圖分類號：G633.8文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2023）15-0097-04

基金項目：本文系甘肅省教育科學“十四五”規劃2021年度一般課題“化學核心素養在圖像分析題中的滲透和延伸研究”（課題立項號：GS[2021]GHB0086）研究成果

一、問題的提出

隨著新課改的實施，化學教學進行了相應的改革，重視核心素養的培養已成為教學的核心。圖像分析題是近幾年中考的必考題型，是教學和備考復習中非常重要的部分。教師要以此為契機，以真實、具體的圖像分析題的情境為學生發展化學核心素養搭建平臺，并在此平臺上挖掘知識的育人價值，發展學生的關鍵能力，培養學生的必備品格。

二、近兩年蘭州市中考題中對圖像分析題的考查實例

試題（2021年蘭州中考17）。某學習小組運用傳感器探究鈉與水的反應得到如下圖像，其中圖1是反應過程中溶液溫度與時間的圖像，圖2是反應過程中溶液pH與時間的圖像。

回答下列問題：

（1）鈉與水的反應屬于______反應（填“吸熱”或者“放熱”）。（2）結合圖1分析，鈉充分反應時對應的點是______。（3）鈉與水反應能生成一種可燃性氣體，請結合圖2寫出反應的化學方程式______。（4）將少量金屬鈉投入稀硫酸鎂溶液中，生成一種白色沉淀，寫出該沉淀的化學式_____。答案為：①放熱，②B，③2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，④Mg（OH）2。命題主旨：本題主要考查學生文字閱讀能力、識圖能力和在文字、圖像中獲取信息的能力。答卷情況：該題滿分4分，平均得分2.13分，平均得分率53.3%。答題時存在的問題：學生對圖像分析不夠準確，化學用語書寫不夠規范。建議日常教學中提升學生認圖、識圖能力，并多練習用化學用語準確敘述圖像問題。

試題（2021年蘭州中考19）。閱讀下面科普短文，回答有關問題。

甲醛（CH2O）在常溫下是無色、有刺激性氣味的氣體，極易溶于水，是重要的工業原料。由于甲醛具有較高毒性，影響人體健康，因此剛裝修好的房屋不宜立即入住，需開窗通風一段時間。

某實驗小組在4個密閉倉中分別研究了綠蘿、白鶴芋、吊蘭、袖珍椰子4種觀葉植物0～12h內凈化甲醛的能力（圖1）和綠蘿在0～4h、4～8h、8～12h不同時間段凈化甲醛的趨勢（圖2）。從圖2中可以看出不同時間段植物凈化甲醛的速率不同，造成這種現象的原因有兩點：一是甲醛初始濃度高，對植物形成脅迫作用，植物為了緩解這種脅迫而調動自身某些快速反應機制將甲醛吸收代謝，當密閉倉中甲醛濃度降低到一定值時，植物感到脅迫降低，就放慢了代謝速率；二是植物的根系及盆土起到一定的凈化作用，在較短時間內降低密閉倉中的甲醛濃度。

（1）活性炭對甲醛也有一定凈化能力，是因為活性炭具有_____性。（2）由圖1可知，4種觀葉植物凈化甲醛百分率由大到小的順序是_____。（3）根據圖2分析，綠蘿在_____時間段內凈化甲醛的速率最高。（4）下列說法正確的是_____。A .用大量甲醛給海產品保鮮。B .甲醛是重要的工業原料，但使用時需考慮其對環境的影響。C .在甲醛濃度較高的初始階段，根系和盆土沒有起到凈化作用。D .通風換氣不能降低室內甲醛含量。答案為：①吸附，②白鶴芋>綠蘿>吊蘭>袖珍椰子，③8～12h，④B。命題主旨：科普類閱讀題型對學生大量文字閱讀能力和識圖能力都是考驗。本題取材新穎，考查學生閱讀文字信息并結合圖像進行思考的能力，并用兩種不同的統計圖考查學生的識圖能力，結合化學知識作出解答。答卷情況：該題滿分4分，平均得分3.15分，平均得分率78.8%。答題時存在的問題：化學用語表述不夠準確，學生的識圖能力有待加強。

三、圖像分析題答題現狀的分析

1.存在的主要問題

（1）重知識，輕能力的培養。從圖像分析題答題情況分析可見，教師通過思維導圖、圖表等對知識點進行了細致梳理，學生也對基礎知識有了一定的積累，但僅限于知識的重復和疊加，沒有將知識點和知識點的組合梳理為連貫狀態，處于對知識點死記硬背的狀態，更談不上對知識的靈活駕馭和遷移。缺乏對知識的重建過程，學生的深度學習沒有達到，對新的情境中出現的問題無從著手。

（2）重數量，輕質量的突破。從圖像分析題答題情況分析可以看出，學生、教師秉持的是“量變必能達到質變”的思維，對一些單一知識點進行反復再現，沒有深究靜態知識本源化、整體化、意義化，缺乏具體情境創設后有針對性地對知識點進行重設和突破。

（3）重練習，輕探究的運用。學生重視習題訓練，忽視情境創設下知識的遷移，忽視重塑情境后對具體問題的分析和解決，缺乏創新和突破，缺乏有效的思維方式，缺乏應有的表達能力，對知識點在繪圖過程中的分析和使用比較僵化，不能結合新的情境以發散思維的方式將知識點靈活應用于解題中。

2.存在問題的原因

（1）受“應試教育”的影響，教師非常謹慎，不敢跳出應試的界限，所有教學內容都依附于教科書。另外，部分教師思想保守，不愿進行改革，教學理念沒有做到與時俱進。學生在教學中被動接受，缺乏學習的積極性和自主性，缺乏深度有效的思考，對課本知識和核心素養之間的區分和聯系沒有較好的理解，沒有認識到知識體系是圖像繪制的基礎，圖像繪制是綜合能力的體現，更是對學科素養檢驗的一種方式，有了知識的積累并不一定能理解圖像繪制，但沒有課本知識，圖像的繪制就變成了無源之水。學生對課本知識理解膚淺，沒有進行深層次的學習，談不上對知識的駕馭和變通。

（2）教師對核心素養認識不到位，過分強調課本的知識結構，使課本陳述性知識的識記、鞏固滯留在表面，沒有進行深層次挖掘，沒有走向學生心靈的需要，沒有理順課本、知識結構、核心素養之間的關系。學生缺乏應用知識去解決實際問題的能力，缺乏知識的實踐性、行動性、預判性，缺乏在情境中對所學知識的應用和駕馭能力，所以對于能力要求高又需要拓展的圖像內容束手無策。

四、解決方法和努力方向

化學是一門在原子、分子的基礎上研究物質的組成、結構、性質及其變化規律的學科，主要基于物質觀和變化觀來認識物質。義務教育化學課程主要是引導學生從化學的視角認識物質世界，具有啟蒙性、實踐性和發展性。在化學課標的基礎上，提出化學核心素養，不僅有利于學生學好化學，還有利于發揮化學學科的育人作用，促進學生全面發展，讓學生形成學科獨有的思維方式、實證方式以及實驗操作能力，培養學生適應終身發展和社會發展所需要的必備品格和關鍵能力，形成正確的世界觀、人生觀、價值觀。

基于以上原因，教師需要深化教育改革，聚焦學科育人方式的轉變，深化化學課堂的改革，落實學科素養的培養，深度挖掘教科書的知識內容，以基于課本，來源于生活、服務于生活的理念，倡導在做中學、用中學、創中學，以培養學生持久發展必備的品格和能力為目的，促進學生核心素養的全面發展。在初三化學教學中，教師要深度挖掘課本知識的內涵與外延，掌握反應物和生成物之間的狀態、質量變化、反應時間和加熱時間等知識點的區別和聯系，調整自變量和因變量，依據具體的情境分析問題，繪制出對應的圖像并依據圖像選擇對應的反應試劑。要力圖通過教師和學生的雙邊活動，將靜態知識轉化為過程知識，通過學法指導和培養思維等過程，最終轉化為學生終身發展所需要的學科能力。

五、核心素養在圖像分析題中的滲透———知識和圖像的有效契合

化學學科素養是發展學生核心素養在化學課程中的具體化，其重點在于化學觀念形成和化學學科思維形成上。在教學中，教師需要依托化學課程內容，在初中化學課標“基礎為主、能力為重、價值引領、素養取向”的指導下，深度挖掘知識的價值，創設具體的情境，將化學概念、化學原理、化學定律、物質變化、物質組成、物質變化中的能量變化等有機地結合在一起，再通過多種方式呈現出來，如原理表述、成因分析、實驗探究、表格分析、圖像分析等。在圖像分析題中，不同的知識點要創設不同的情境。創設的情境要和知識點相契合，不能為了凸顯情境的新穎性而起點太高，不顧及知識點的切入。這樣不僅不能充分考查學生知識的掌握程度，更談不上知識的遷移、能力的考查。也不能一味地為了考查基礎，使情境的創設沒有梯度，只是簡單的知識堆砌，知識點的考查沒有關聯性，否則既體現不了能力，更體現不了化學學科素養。

為了能更好地在化學圖像題中體現知識、能力、化學思維及最終的素養取向，需要從以下幾個方面著手。

（1）知識點的選取必須緊貼生活，基于義務教育九年級化學教材，又高于教材，凸顯“化學來源于生活，回歸到生活”的學科理念。如雙氧水分解制備氧氣反應中水的量隨反應時間的變化關系圖，電解水過程中氧氣和氫氣的量的關系、體積關系等。

（2）理論和實踐相結合，有梯度地呈現知識在理論、實踐、能力、素養方面的要求，對知識點的考查層層深入，環環相扣，呈現學科的育人價值和素養取向。如在HCl，CuCl2的混合溶液中加入NaOH后，溶劑的質量與NaOH的加入量的變化關系，生成沉淀的量與NaOH的加入量的變化關系等。

（3）鑒于學科的特點，深抓實質，在不同的情境中解決實際問題，再加以拓展和反思，達到圖像和原理的有機統一、深度思維和呈現方式的有機統一。例如2021年蘭州黑白卷中有關碳酸鈣固體和稀鹽酸反應生成二氧化碳的體積隨時間的變化關系中對于不同時間段反應速率快慢的評判和理由的探究，是對理論聯系實際、知識和圖像有機結合的完美詮釋。

（4）在解題的過程中，挖掘學科知識的育人價值，達到能力、價值、素養的提升。如對84消毒液中有效成分隨溫度的變化關系圖像進行分析后，提出84消毒液的儲存方法；根據氯氣在水中的主要殺菌成分在不同pH值條件下的殺菌效能，提出用氯氣消毒最好是在冬季的結論。

六、核心素養在圖像分析題中的延伸———備考攻略

中考是一次大規模的能力選拔考試，命題既要兼顧基礎，又要凸顯能力，所以在考查的題型上主要有選擇、填空、簡答、實驗探究、計算五大類，圖像分析題均可以出現在這幾類考題中。下面，筆者依次探討各類考題中有關圖像分析題的答題方法。

（1）選擇題中的圖像分析題的答題方法。化學選擇題都是單選，圖像的考查一般在一個題中給出統攝問題，而對應的四個選項都是針對這個問題從不同角度繪制了不同圖像，也有可能是4個獨立的圖像問題的組合，讓學生依據自己的理解選擇最合適的答案。對于這類題，學生答題時必須讀懂命題者的意圖，抓住自變量和因變量之間的關系，這個關系出處可能是定律，也有可能是原理或規律，對這類圖像主要從縱向和橫向兩個方向給出答題的技巧。先說縱向，需要搞清楚章節之間的關聯，梳理出知識的主體脈絡，依據圖像中的自變量和因變量仔細分析，作出解答。橫向可以是同類知識的遷移，依據原理、定律、規律的暗脈進行仿寫、推演、歸納，其基礎是教材，只有熟悉課本內容，才能更好地做到知識的轉化和遷移。

（2）填空題中的圖像分析題的答題方法。2021年新課改以來，為提升學生分析問題、解決問題的能力，達到全面對不同層次學生的素養進行考查的目的，圖像分析題以各種面孔出現在不同的題型中，常見的有填空、簡答、閱讀、實驗探究等。這些題型對于一般綜合能力要求比較高，學生不僅需要對基礎知識熟練掌握，還要在知識的遷移和轉化方面有很好的靈活性，關鍵是審題并對點睛性的語言有很好的把握。因此，在備考中常需要注意兩個方面，一是抓好基礎知識，掌握不同原理、定律和規律的應用范圍，掌握知識的外延和內涵，這樣會在語言類的表述題審題中精準度更高，并能在短時間內提煉出簡明扼要的觀點。二是一定要仔細分析圖像，明確圖像呈現出的問題，再將問題和知識點考查有機地結合在一起，這樣解題思路明確，方向精準，就不至于出現答非所問、詞不達意的情形。

（3）閱讀的圖像分析題的答題方法。在近幾年的中考題中出現了一種新的題型———閱讀題，這類題以貼近生活的事例為依托，設題新穎，結合生活，屬于起點高、落點低的考題。對于這類題，部分學生不認真分析題干，一看信息和圖像就盲目認為自己不會，錯過了很好的訓練機會。因此，對于這類題的備考，學生一定要克服畏懼心理，先從心理上戰勝它，再靜心抽絲剝繭，層層深入分析題意，結合圖像信息，邊閱讀，邊理解，邊歸納，結合課本知識進行解答，答題盡量使用題目原話（專業術語）。對于圖像反應出的一些數據信息，要分析清楚自變量和因變量之間的關系，再結合閱讀內容，進行整理和歸納。

（4）實驗探究中的圖像分析題的答題方法。實驗探究題大多綜合性比較強，不僅要理順探究的思路，還要依據命題意圖對核心信息加以分析，再找出核心信息和數據的關系，分析數據變化的原因，分析斜率變化的原因，分析出現實驗誤差的原因。總體來說，這類題難度大，靈活性強，學生不僅需要厚實的理論功底，還需要具備敏銳的信息捕獲能力，在此基礎上，細讀題干，結合圖像信息和內容，才能正確進行解答。

（5）計算題中的圖像分析題的答題方法。計算題是理科的明顯標志，考查學生對數據的分析和處理能力。化學學科具有特殊性，數據的獲得是基于實驗的，再將這些數據反映在圖像中，讓學生觀察分析圖像，從圖像中獲得必要的信息，解決題設中提出的問題。該類題的答題要點主要是基于平時對實驗現象的深度觀察，理解各種物質的狀態及特性，再結合具體情境，分析每一個數據傳達的信息，及多組數據反映出的內部關聯，運用數學工具將圖像分析和實驗數據的考查完美地結合在一起，體現了化學核心素養中對學生能力的要求。

參考文獻：

[1]楊大嶺.培養學生“模型認知”素養途徑的探究[J].中學化學教學參考，2022（01）.

[2]曾娟.高中化學教學中如何培養學生的化學素養[J].新課程導學， 2016（23）.

[3]申燕.芻議高考化學選擇題命題特點及備考啟示[J].中學化學教學參考，2022（02）.

[4]張行平.化學實驗教學中存在的問題及建議[J].中學生數理化， 2014（01）.

[5]王愛富.基于發展學生核心素養的單元教學設計實踐探索[J].化學教學，2017（09）.

[6]王強.創新實驗的實施策略與素養培養價值[J].中學化學教學參考，2022（02）.

[7]李寧采.從培養學生化學核心素養角度談多元化作業設計[J].數理化解題研究，2022（03）.

Research on the Penetration and Extension of Chemical Core Competence in Image Analysis Problems

Chen Lijuan， Mao Caixia， Li Yating， Lv Zongxue

（Lanzhou Branch Middle School of the Chinese Academy of Sciences， Gansu Province， Lanzhou 730000， China）

Abstract： In recent years， some of the test questions in the middle school entrance examination have used concise image presentation methods to test students ability to process information and data， using comprehensive methods to detect the different development levels of students core chemical competence. How to implement the improvement of chemical core competence in the teaching of image analysis questions has become an important topic in chemical teaching research. Based on teaching practice， this article studies the penetration and extension of chemical core competence in image analysis questions， in order to cultivate students ability to process information and data， and develop their chemical core competence.

Key words： imageanalysisquestions；chemistryteaching；corecompetence；penetration and extension