例談圖表在初中化學教學中的應用

摘要：圖表在初中化學教學中既是教學內容，形象、生動，信息量大，知識的關聯度高，也是教學手段，能多維度展示概念、變化，幫助學生克服學習障礙，讓思維外顯。

關鍵詞：圖表;初中化學;思維外顯

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

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.01.005

初中化學知識體系較為松散，知識點較多，教學中需要借助圖表將知識進行聯系、整合，幫助學生建構網絡。一些概念較為抽象，借助圖表可以將概念的變量充分展現，可以聯系同一變化中的不同維度，是一種非常重要的教學手段。改變圖表的數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，幫助學生理解一些抽象的問題。

圖表，可以是思維導圖、歐拉圖、函數圖、數軸、流程圖、網絡圖、表格等。在初中化學教學中利用圖表，是圖式理論在教學中的應用。美國人工智能專家魯梅爾哈特在前人理論的基礎上完善了完整的現代圖式理論體系：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、經歷有機地組織起來的一種知識表征形式，是相互關聯的知識構成的完整的信息系統 [1]。徐宜秋認為通過圖式的“同化”能幫助學生形成新概念圖式，通過圖式的“順應”能比較概念間的必要特征和無關特征，從而促進學生形成完整的化學概念。李少坤從操作層面介紹在溶液單元復習中利用圖表突破教學難點 [2]。文中運用圖表展示了溶液單元的具體概念及相互關系，采用表格信息對比、直角坐標圖中質點的運動變化、圖形等效變化促進學生理解概念的核心要素及概念之間的關系。

筆者從上述兩文學習中收獲良多，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探討。結合自身的教學實踐，筆者認為圖表在初中化學教學中既是教學內容，形象、生動，信息量大，知識的關聯度高，也是教學手段，能多維度展示概念、變化，幫助學生克服學習障礙，讓思維外顯。

一、圖表是初中化學教學內容

1.書中的圖表

滬教版九年級《化學》中很多的圖表 [3]展示了物質的轉化、各項數據之間的比較、物質變化的微觀實質等，直觀、形象，特別是將微觀的問題宏觀化，有助于初學化學的學生在已有知識基礎上“同化”，更好地理解微觀問題。

2.將教材中的關聯信息整合轉化為圖表

教材中部分有關聯的信息呈現比較分散，可以用圖表的形式進行整合，能夠便于學生整體把握。

例：將教材中“空氣中各組分的體積分數”的文字描述用表格、餅狀圖的形式呈現：

例：將氧氣的熔沸點與氧氣顏色狀態整合成一張圖表：

3.選取主題，將知識點關聯成圖表

化學知識點較為零碎，選取知識點關聯的核心主題，繪制知識網絡圖表，有利于學生建構知識體系。這種圖表形式有很多，筆者喜歡用思維導圖的形式呈現。

例：金屬的性質、變化與冶煉 [4]

筆者還鼓勵學生在學習過程中繪制知識網絡圖。

例：下圖為學生繪制的“溶液”的知識網絡

這樣的圖表既是知識的總結，也可以用來作為教學的內容。復習課中展示這樣的圖表，然后讓學生進行出聲思維展示，用自己的語言對相關知識點進行回憶、表述。筆者常在學生出聲思維時進行錄音，并不打斷學生，待學生完全展示，根據錄音，讓其他學生進行點評、糾錯。

二、圖表是初中化學教學手段

1.對變化進行多維度展示

（1）展示變化的過程，使復雜的過程簡約化

例：工業上制取氧氣，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。為了幫助學生理解，筆者引導學生畫出下列圖像：

（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.幫助厘清物質的不同維度之間的關系

很多老師在講解飽和溶液與濃、稀溶液的關系時，都會用到下面圖12。確實，該圖能直觀形象地呈現相似概念之間的區別與聯系 [1]，特別是圖形重合部分ABCD能幫助學生記憶溶液的狀態與濃度大小之間的聯系。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？既不是飽和狀態也不是不飽和狀態？其實飽和狀態、溶質質量分數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還有待商榷。筆者教學中，常結合計算，繪制如圖14所示，讓學生進行計算、填空，以幫助理解兩個概念之間的關系。這樣設計，幫助學生進行基于證據、數據的推理，而不是憑空想當然。

例：請根據信息完成下列問題。已知20℃時，各物質的溶解度如下表：

20℃時，向四只裝有100g水的燒杯中分別加入定量的物質，請填空（陰影部分為參考答案）

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，同種溶質的飽和溶液比不飽和溶液濃度大

3.圖表法能有效克服學習障礙

圖表法教學，應是幫助學生有效克服學習障礙，降低學習難度，建構知識網絡，提高思維力的一種方法。不能化簡為繁，變成學生新的負擔。所以，運用圖表教學應是基于學生現有知識的、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，產生氫氣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生成氫氣的質量比可以用數軸表示為：

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

4.圖表能使思維過程外顯

教學方法、手段、輔助工具的運用是否能提高教學效果，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、與所在課堂學生的知識、能力水平的契合度。圖表，在教學中可以讓一些內在的思維過程外顯，把抽象的推理過程形象化，從而幫助學生理解、把握解題的思路。

例：“接近飽和的溶液通過增加溶質向飽和溶液轉變”過程中（假設溶質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質量之間的關系

溶質的質量、溶液的質量、溶質質量分數均可以表示為：

溶解度、溶劑的質量均可表示為：

溶液中的各個維度的質量關系存在內在的約束，就是溶解度。在學習溶解度曲線知識時，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在不同溫度下的質量分數最大的溶液。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、溶液中溶質質量分數的大小關系。

若將A點所示溶液升高溫度，溶液的狀態、溶質質量、溶劑的質量、溶質質量分數分別是怎么變化的？

分析過程：通過圖像可知，升高溫度，點應該是向右水平移動，點A從曲線上移動到了曲線下，很清晰地發現變得不飽和了，點的高低沒有變化，所以溶質質量分數沒有改變。改變溫度不會改變溶劑的質量，所以溶質的質量也不會改變。

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，點應該是向左水平移動。在一定范圍內，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;開始質量分數不變，后來變小;溶劑質量不變;溶質質量開始不變，后來變小。

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

圖表既承載了一定的教學內容，更是重要的學習化學的工具和方法。形象、簡明、包含信息量大，這些圖表教學的優點，有時也成為學生學習的難點。在初中化學教學中，為了更好地發揮圖表的功效，我們還要注重培養學生從圖表中汲取信息、數據分析、數據處理的能力。

參考文獻

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

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

[3] 王祖浩，王磊.義務教育教科書·化學[M].上海：上海教育出版社

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