作圖在初中化學教學中的應用

文/吳秋月

引 言

化學知識和化學語言較為抽象，初中階段學生不容易理解。教師在教學中需要通過形象的表達方式，向學生講解邏輯思維過程。作圖是一種具體、直觀的表達方式，可以把抽象的知識具體化，讓思維可視化，是一種高效的教學方式，也是化學教學中不可或缺的教學方式[1]。筆者通過長期的教學實踐發(fā)現(xiàn)，對初中生而言，教師善用作圖來輔助教學，可以大大提高教學效率。

一、微觀示意圖

《義務教育化學課程標準（2022年版）》指出，要“能以宏觀、微觀、符號相結合的方式認識和表征化學變化”。在教學中，教師可以通過創(chuàng)設恰當?shù)慕虒W情境，引導學生從“宏觀—微觀—符號”三重視角來認識物質(zhì)的組成和構成，結合微觀示意圖，讓抽象的內(nèi)容變直觀，幫助學生從微觀角度理解相關概念，加深記憶，培養(yǎng)三重表征思維。

（一）幫助學生認識物質(zhì)的微觀構成

對初中生來說，化學用語是一個學習的難點，學生往往通過死記硬背來掌握化學用語。教師可以利用微觀示意圖，把抽象的化學用語變得更加直觀，讓學生更容易理解化學用語，降低學習難度。例如，在區(qū)別“2H”“H2”這兩種符號各表示什么微粒時，教師可以出示圖1，幫助學生形成正確的認識。再如，在“H2O2中含有氫分子嗎？”這個問題中，學生單從符號表征來看，會認為H2O2中含有H2，教師用語言解釋往往很難糾正學生錯誤的認識。鑒于此，教師可以出示圖2，讓學生明白這兩個符號表示的意義。這樣，對于同類問題，比如“CO2中是否含有氧分子”（圖3），學生就能直觀理解。

圖1

圖2

圖3

（二）幫助學生理解基本概念

在認識物質(zhì)微觀構成的基礎上，微觀示意圖還可以幫助學生更好地理解一些基本概念，如物理變化和化學變化、質(zhì)量守恒定律、混合物和純凈物、單質(zhì)和化合物等。例如，圖4 表示水分解的微觀過程，圖5則表示水沸騰的微觀過程。通過兩圖展示及對比，學生容易看出以下幾點。

圖4 水分解微觀示意圖

圖5 水沸騰微觀示意圖

（1）在水分解的過程中，水分子發(fā)生了變化；在水沸騰的變化中，分子本身不變。故從微觀角度看，在物理變化的過程中，物質(zhì)的分子沒有變，如果分子發(fā)生改變，則說明發(fā)生了化學變化。（2）在水分解的過程中，水分子發(fā)生了變化，氫原子和氧原子沒有發(fā)生變化，而是重新組合成了其他分子。在化學變化中，原子是化學變化中的最小微粒。化學變化的本質(zhì)是反應物的分子分成原子，原子再重新組合成新的分子，原子種類和數(shù)目都沒有變化。因此，化學變化前后，物質(zhì)的總質(zhì)量守恒。（3）物質(zhì)的三態(tài)變化，本質(zhì)是微粒間的間隙改變了，微粒本身并沒有變化，所以三態(tài)變化是物理變化。

如圖6 所示，學生對混合物和純凈物、單質(zhì)和化合物等概念更容易理解。從微觀角度看，由兩種或兩種以上的分子組成的物質(zhì)是混合物，由一種分子組成的是純凈物。純凈物中，由同種元素組成的，即分子中只含有一種原子的，是單質(zhì)；由兩種或兩種以上的元素組成的，即分子中含有兩種或兩種以上原子的則是化合物。

圖6

通過上述微觀示意圖，學生可以從微觀的角度去理解物理變化和化學變化，認識質(zhì)量守恒定律內(nèi)涵；對比認識和理解混合物和純凈物、單質(zhì)和化合物等化學基本概念，從“宏—微—符”三重表征的角度認識物質(zhì)及物質(zhì)的變化。在教學過程中，教師可以讓學生自己畫微觀示意圖。從學生繪制的圖中，容易看到學生對化學用語或概念的理解，這能讓學生的思維可視化，有利于教師及時引導學生。

二、實驗裝置圖

在教學中，教師可以結合實驗裝置圖對實驗進行預設計，輔助探究實驗教學，進行實驗的改進設計等，培養(yǎng)學生的實驗思維。

在常見氣體的實驗室制法教學中，教師可以先通過畫實驗裝置圖，展示裝置設計的思維過程。例如，在滬教版化學九年級（上冊）中，關于氫氣的實驗室制法，在“聯(lián)想與啟示”中出現(xiàn)這樣一段話：在常溫下，鋅能與稀鹽酸（或稀硫酸）發(fā)生置換反應生成氫氣。氫氣的密度比空氣小，難溶于水。請設計一個簡便的實驗，用鋅粒與稀硫酸反應制取少量氫氣。教師可以一邊提出問題，一邊制作實驗裝置圖，通過一步步改進裝置來引導學生解決問題，設計制取氫氣的裝置圖后，再根據(jù)設計好的裝置圖組裝儀器，進行操作。（如圖7）

圖7

問題1：如老師演示所示，往試管里先加固體鋅粒，再加點稀鹽酸或稀硫酸，就可以看到氣泡產(chǎn)生。通過驗證知道這氣泡是氫氣，我們怎么把試管里產(chǎn)生的氣體收集起來？

通過裝置圖，學生能夠明白，給試管加個單孔塞，就可以把氣體引出來，再連接導管，把氣體導到收集裝置，就可以把氣體收集起來。這就組成了一套實驗室制取氫氣的簡易裝置，方便制取少量氫氣，達到了教學目標。

問題2：這個簡易裝置加酸不方便，可以怎么改進？

要讓加酸液變得方便，可以把單孔塞改為雙孔塞，插上長頸漏斗就可以了。

問題3：改進后的這個裝置加酸方便了，但是不能及時讓反應停止，可以怎么改進？

要想控制反應的發(fā)生或停止，可以在長頸漏斗下端加個多孔的塑料隔板，把固體鋅粒放在上面。關閉導管上的活塞時，產(chǎn)生的氣體排不出去，試管內(nèi)氣壓增大，會把酸液向下壓回長頸漏斗，液面下降到隔板以下時，鋅與酸液不再接觸，反應即停。反之，打開活塞，酸液回落到試管里，就又能夠與鋅反應。

在這里，教師還可以繼續(xù)提出問題：如果要制取量多一點的氣體，裝置可以怎么改進？學生想到，如果要制取量多一些的氣體，可以把圖中的試管換成容積較大的錐形瓶或廣口瓶。教師繼續(xù)提出問題：錐形瓶不適合加多孔塑料隔板，那還能控制反應速度嗎？引導學生思考，可以把長頸漏斗換成分液漏斗，通過控制液體的滴加速度控制反應的快慢，這樣就可以把試管換成錐形瓶來增大容量了。

教師在教學過程中借助裝置圖，引導學生圍繞實驗目的進行思考，展示裝置的設計過程，設計出符合需要的實驗裝置，可以培養(yǎng)學生設計實驗的能力。在進行探究實驗教學時，教師可以引導學生依據(jù)實驗目標設計實驗方案，通過畫裝置圖，展示實驗設計思路，指導學生進行實驗設計或實驗的改進。

三、思維導圖

思維導圖又稱心智導圖，是一種表達發(fā)散性思維的有效圖形思維工具，是近年來應用很廣泛的思維工具、管理工具、學習工具。將思維導圖引入初中化學教學中，使之成為教與學的一種策略，能為學生提供有效的思考框架，引導思維過程；還可以通過圖形和色彩激發(fā)學生的想象，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。筆者嘗試將思維導圖應用于初三化學復習教學中，具體實施辦法如下。

（一）教師用思維導圖做教學設計

復習課不是簡單的重復，而是要讓學生“溫故而知新”。“炒冷飯”式的復習，往往讓學生覺得枯燥乏味。復習教學沒有固定的內(nèi)容，對教師有針對性設計課程的要求更高，如何進行復習教學，在一定程度上體現(xiàn)了教師的教學能力和水平。《思維導圖教學法》一書中認為，用思維導圖做復習教學設計時，可以在作圖過程中更全面系統(tǒng)地分析復習內(nèi)容，構建更好的可操作的復習流程，這樣的復習課串起來，能成為一個完整的復習系統(tǒng)[2]。初中化學的教學內(nèi)容不多，教師可以把它們設計成若干個專題進行復習，根據(jù)專題內(nèi)容繪制思維導圖，如“溶液”專題（如圖8）。

上述思維導圖建立了初中化學“溶液”專題的知識網(wǎng)絡，主要知識點一目了然，便于對照復習。圖8 是用手機App“幕布”所做，繪圖功底好的教師也可以手繪，再通過電子設備投屏展示。手繪思維導圖，可更方便地通過顏色、標注等，標出重難點或學生的易錯點。

圖8

（二）學生用思維導圖自主復習

在復習教學前，教師可布置學生繪制相關復習主題的思維導圖。學生必須對主題內(nèi)容進行自主復習，并按照自己的理解，進行概括性的整理，才能繪制出思維導圖。一樣的主題內(nèi)容，學生做出來的思維導圖可能不一樣，它是學生自主復習成果的展示。教師可以通過學生做的思維導圖，了解學生對該主題內(nèi)容的認識，視情況進行引導；或在課堂上展示學生的思維導圖，讓學生之間相互交流，取長補短，完善自己的思維導圖。筆者在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，思維導圖作業(yè)，比其他書面作業(yè)更受學生歡迎。用思維導圖梳理過復習內(nèi)容之后，學生能聚焦自己自主復習中遇到的問題，形成新的認識，可以大大提高復習課的效率。總之，在復習課上應用思維導圖,不僅可以讓學生快速建立和完善知識網(wǎng)絡，從整體上把握知識點，還能調(diào)動學生的積極性和主動性，激發(fā)學生的學習熱情。

結 語

綜上所述，作圖是初中化學學科必不可少的教學輔助形式。在初中化學教與學的過程中，教師結合圖形來表達，能夠降低學生理解難度，調(diào)動學生學習積極性。教師善用作圖，可以展示思維過程，讓隱性的思維外顯，提高教與學的效率。