初中化学图像教学之坐标图教学小议

杨晓

摘要：图像教学是落实初中化学核心素养要求的教学方法之一，它既体现了“双基”即基础知识和基本技能在教学中的重要性，又体现了“能用多种模型来描述和解释化学现象，预测物质及其变化的可能结果”的初中化学核心素养精神。通过在教学中发现问题、思考解决方法，就可以不断优化我们的教学，有利于我们提高教学的质量，提升教师的教学素养。

关键词：初中化学;图像教学;坐标图

中学化学学科核心素养的化学思维方式中提出，“让学生能用多种模型来描述和解释化学现象，预测物质及其变化的可能结果，能依据物质及其变化的信息建构模型，建立解决复杂化学问题的思维框架”。教学中如何实现这一核心素养，有很多的方法。其中，利用图像模式进行教学，便是实现这一核心素养的途径之一。

图像教学有实验图、推断图、表格图、流程图、坐标图等多种模式。而本文重点所谈之坐标图即通常所说的数形结合题。它是以二维坐标的思维模式，将物质发生的变化用图像的形式反映出来。既考查学生对化学变化的原理、条件、现象、过程等化学基础知识的认知程度，还考察了学生对图像的认知、运用、分析、加工等综合思维能力。

在多年的教学实践中，笔者发现学生在图像教学的学习中非常吃力，究其原因，主要有两点：一是对初中阶段的化学知识掌握不牢固，二是对一些基本技能如对知识的分析思维加工的能力不足。如何解决上述问题？我认为在今后的教学中要注意以下几点。

第一，夯实“双基”。《全日制义务教育化学课程标准》明确指出“双基”是指在中学化学阶段，学生应该掌握的基础知识和基本技能，它历来都是中学化学内容的重要组成部分。基础知识是指我们对物质的组成结构，性质变化，用途制法等知识的认知，基本技能是指对这些基础知识的应用能力。坐标图的信息来源于化学基础知识，要解决学生看不懂，学不会的问题，最根本的方法还是要狠抓基础知识，在认真掌握了初中化学的一些基本概念、物质的性质、重要的化学变化以及变化所需要的条件等等基础知识的前提下，才能解决为什么变？怎样变？从题材中获得正确的信息，找到解决问题的正确方法。

如图1：

该图考察的是学生对催化剂概念的理解。催化剂只改变化学反应的速率，但不能改变化学反应中各物质

的质量关系。在相同质量相同浓度的过氧化氢分解生成氧气的变化中，加入或者不加入二氧化锰，二者生成氧气的速率即所得线段的斜率不同，但反应结束后生成的氧气的质量是一样的，即两条线段的纵坐标值是相等的。

如图2：

该图不但考察了学生对化学反应是有条件的这一概念的理解。还考了学生能否掌握依据化学方程式进行计算这一基本技能。相同质量相同形状的铁和锌与相同浓度、相同体积的稀硫酸反应生成氢气。图像中线段的斜率也就是反应的速率与金属活动顺序有关，锌的活动性大于铁，则线段的斜率大于铁。而生成氢气的质量大小应该根据化学反应方程式的计算得出。如果盐酸过量，生成的氢气的质量与金属有关，即生成相同价态的金属离子时，相对原子质量越小，生成的氢气的质量越多，应为图A。但如果是金属过量，生成的氢气的质量跟酸有关，即生成相同价态的金属离子时，消耗酸的质量相同，生成氢气的质量也相同，应为图B。

第二，培养学生多种思维方式，提升学生预测物质及其变化的可能结果的基本技能。图像思维是用图的形式反映化学信息的一种思维模式。图像上的曲线或线段是由无数个点构成的，每一个点反映了纵坐标随横坐标变化的情况。化学变化是一个动态的变化，反映在图像上是一条不断变化的曲线或线段，当出现拐点时，表明旧的变化结束，新的变化开始。

如图3：

该图不但考察了学生对金属活动顺序的掌握情况，还考察了学生利用数字和点的动态变化来提炼化学信息的能力。在硝酸银和硝酸铜溶液中加入足量的锌粒，由于金属的活动性不同，锌与硝酸银先发生反应，ab段发生的变化为：2AgNO3 + Zn = Ag + Zn（NO3）2。这时溶液中溶质有硝酸锌、硝酸铜和未发生反应的硝酸银，固体有银和锌。由于银的相对原子质量大于锌，所以溶液的总质量减小。该反应结束后，锌再与硝酸铜发生反应，bc段发生的变化为：Cu（NO3）2+ Zn = Cu + Zn（NO3）2。此时的溶液中溶质为硝酸锌和未发生反应的硝酸铜，固体有铜、银和锌。由于铜的相对原子质量小于锌，所以溶液的总质量增大。图像上出现了一个拐点b，这个拐点就是锌与硝酸银反应的结束点，也是锌和硝酸铜发生反应的起始点。c点是反应的总结束点。

第三，充分挖掘图像信息，依据物质及其变化的信息建构模型，建立解決复杂化学问题的思维框架。提升学生归纳、演绎等逻辑思维的基本技能。

如图4：

溶解度曲线上的每一个点，表面上反映的是该温度下的饱和溶液，深挖点的信息，我们还可以获知该点说明了该温度下的饱和溶液中溶质和溶剂的一个比值关系（S∶100），即在该温度条件下配制的溶液中，饱和溶液的溶质和溶剂的比值是最大比值，当溶液中的溶质和溶剂的比值小于该数值时（比如ba），改变温度（如将c点溶液从t2℃降温至t1℃）时，溶液中多余的溶质[按比值为溶质∶溶剂 =  （S2-S1）∶100]就会以晶体的方式析出。同时点也能反映溶液浓度的大小，即溶质与溶液的质量之比，图像上的每一个点都可以理解为在相同的溶剂中溶解的溶质质量的多少，当然点越高（比如c>a），表明相同溶剂中溶解的溶质质量越多，即浓度越大。即点高为浓，点低为稀。上述两条信息告诉我们，饱和溶液不一定是浓溶液，不饱和溶液也不一定是稀溶液。如果让点动起来，我们会获得更多的信息，如采取改变温度让点左右移动，或改变溶质和溶剂的比值使点在线的上下运动，我们就找到了不饱和溶液与饱和溶液的转化方法。我们还可以在点的动态变化中理解结晶等现象。

总结：在教学中，我们应该重视对基础知识的教学，这是解决问题的根源，同时应该根据初中学生的思维特点，帮助他们形成多种思维方式，提高他们认识问题、解决问题的能力。学无止境，不断的思考教学中出现的问题，会使我们的教学经验丰富多彩，教学素养不断提升，实现初中化学学科核心素养需要达到的目的。