在化学图表中发展初中生的化学表述能力,本文主要内容关键词为:化学论文,初中生论文,图表论文,能力论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
用图表表述化学过程或呈现背景信息是化学表述的基本方式,它能使繁琐的文字表述更加简约,使得化学表述更加直观和形象。化学图表的类型比较多,有实验装置图、反应现象图、操作流程图、物质转化推断图、数据表格图、数据图像图、知识地图等等。通过图表可以进行数据比较、分析动态趋势、揭示变化规律。参阅若干年的常州市中考化学试卷及其他省、市中考化学试卷,数据图、表是永恒的热门“话题”,也都是失分点比较大的试题,它对学生的能力提出较高的要求。需要学生能够独立的获取信息,利用和加工信息,分析和解决化学问题,这也是化学表述能力形成和发展的一种重要心理表征。
2011版新课标在课程目标的“过程与方法”中要求学生能用文字、图表和化学语言表述有关信息,这也就是对初中生的化学表述能力提出明确的要求。在教学中或测试中,我们不难发现化学图表对大部分学生解决化学问题制造了“障碍”。第一,学生看到此类问题的第一感觉是难题,心理上产生畏惧感,有部分学生甚至绕它而去,彻底放弃了;第二,图表表述的信息量大,学生不能很好地了解图表所呈的化学含义,从中提炼出相关的化学信息;第三,信息的数据处理能力较弱,更不必说尝试应用图表分析解决化学问题,表述自己的思路与思维的结果。这都说明初中生的化学图表表述能力薄弱,需要有意识地加强培养与发展。本文依据教学实践,探讨促进学生化学图表表述能力发展的几点体会。
一、解读化学图像,掌握基本的分析剖析方法
化学图像是化学图表表述的重要组成部分,它能把化学知识简明、直观、形象地寓于坐标曲线上。读图时必须抓住有关概念和有关物质的性质、反应规律及图象特点等,析图的关键在于从定性和定量两个角度对“数”“形”“义”“性”进行综合思考,其重点是弄清“起点”“交点”“转折点(拐点)”“终点”及各条线段的化学含义。
例如:2011年常州市中考化学试题第20题。图像表述如图1,图像说明:图1表示向一定量氯化钙和稀盐酸的混合溶液中滴加碳酸钠溶液,横坐标表示加入的碳酸钠溶液的质量,纵坐标表示实验中得到的沉淀或气体的质量;问题表述:①判断图1中oa段表示什么?②图1中c点表示什么?
根据化学反应原理析图,氯化钙和稀盐酸混合溶液与碳酸钠溶液反应有先后顺序,滴加入的碳酸钠溶液先于盐酸反应产生二氧化碳气体,当盐酸完全反应后再与溶液中的氯化钙反应生成碳酸钙沉淀,读图判断知oa线段表示实验中气体质量的变化情况,a点表示混合溶液中的盐酸已反应完,b点表示碳酸钠开始与氯化钙反应,由于纵坐标既表示气体又表示沉淀的质量,使得图像呈现不连续性,但是化学反应是连续的,bc线段表示实验中沉淀质量的变化情况,c点表示上述混合溶液与碳酸钠溶液恰好完全反应,c后的线表示加入的碳酸钠溶液已过量,不再发生化学反应。
再如:2010年常州市化学试题第24题。图像表述如图2,图像说明:甲、乙两种固体的溶解度曲线如图2所示。问题表述:
(1)________℃时,甲和乙的溶解度相等;
(2)40℃时,若将40g乙(不含结晶水)放入160g水中充分溶解,所得溶液的溶质质量分数为________,该溶液是________溶液(填“饱和”或“不饱和”);
(3)40℃时,将甲、乙两物质的饱和溶液各100g降温至20℃,析出晶体(均不含结晶水)的质量关系是:m(甲)________m(乙)(填“>”、“=”或“<”)。
根据溶解度曲线的含义作出图解分析,曲线上的每一点表示一定温度下的溶解度大小,还可以根据给出的数据计算出该温度下这种饱和溶液的溶质质量分数大小;不同曲线的交点表示对应温度下两物质的溶解度相等;曲线的变化趋势表示该物质的溶解度受温度的变化情况等等。因此,图2中甲乙曲线的交点对应的温度是20℃,表示在20℃时,甲和乙的溶解度相等;读图2知40℃时,乙物质的溶解度是40g,表示100g水中最多溶解40g物质,此时溶液达饱和状态,若将40g(不含结晶水)放入160g水中充分溶解,判断所得溶液应为不饱和溶液,溶质质量分数为40g/(40g+160g)×100%=20%;从两曲线的变化趋势及数据说明,等质量的两物质的饱和溶液由40℃降温至20℃,析出晶体(均不含结晶水)的质量甲要大于乙,还可以用数据加以验证。
在溶液知识(如溶解度曲线、溶液溶质质量分数的变化、溶液pH的变化)教学中,化学反应中某物质的质量变化中出现大量的化学图像表述。要让学生学会读图,将解读的信息进行加工,分析,总结出图像所反映的规律,并获取所需要的信息,解决问题,促进学生化学图像表述能力的发展。
二、寻求关键数据,突破化学图表表述的内涵
化学图表中的数据多,信息量大,我们是有目共睹的,学生要学会从中获取有效信息,分析隐含的数据,并将其加工成化学语言,同时与化学概念、化学原理结合,从而快速解决问题。
例如:2011年常州市化学中考试题第19题。内容表述为:A和B可发生如下反应:3A +2B=A3B2,某学生做了3次该实验(每次均充分反应),反应前A和B的质量和都是10g。有关实验数据见下表:
问题表述:x︰y的比值可能为()
A.1︰1
B.2︰1
C.1︰4
D.3︰2
解决问题的关键是数据分析,比较①②组数据,相同的是生成物的质量都为6g,根据反应前A和B的质量判断出4gA与2gB恰好完全反应,参加反应的A与B的质量之比为2∶1,从而可以计算出③组中生成9g,参加反应的A与B的质量分别是6g和3g,然后依据反应前两者的质量和为10g,反应后有1g剩余可能为A物质,也可能是B物质,从而得出x、y组合:x=6g、y=4g(或者x=7g、y=3g)。因此,答案D正确。
通过对图表中各种数据的分析,找出它们变化规律以及与化学原理直接的或隐含的相互联系。并将化学问题抽象成数学问题,通过判断或计算来解决,培养了学生对化学数据的敏感性,也促进了学生化学数据表述能力的发展。
三、尝试绘制化学图表,发展学生图表与文字、实验表述互相转化的能力
利用数学中的二维图像来描述化学问题,它体现了数学方法在解决化学问题中的应用。学生已有数学绘图的基础,现要求将实验数据用图表的形式来表述,增强了化学表述的直观和形象。也可以让学生体验化学图表与实验内容与数据之间的密切联系。
例如:2012年沪教版九年级化学教材下册P51第12题。在一定体积10%的氢氧化钠溶液中滴加10%的盐酸(室温下),反应中溶液温度的变化如下表:
要求绘出溶液温度上升与加入盐酸体积之间的变化关系图,并根据曲线讨论溶液温度发生变化的原因。
根据表格数据绘图如下页图3,讨论分析溶液温度变化的原因:盐酸与氢氧化钠溶液反应放出热量,当加入10mL盐酸时,放出的热量最多;加入盐酸的量在2mL~10mL之间,与氢氧化钠反应的盐酸量增加,导致放热增多;加入盐酸量在10mL~20mL之间,盐酸过量,起冷却作用,使温度下降。
同时,有条件的学校也可以借助数字化实验中的手持技术,采集该反应中温度、pH等数据,利用计算机强大的运算和数据处理功能,动态的绘制各种变化图像、图表,实时实地的显示实验的变化过程,你可以选择一种显示方式任意查看某一时刻、某一段时间或整个过程的实验数据。记录的数据也会保存在计算机中,可以随时再现实验过程。利用现代实验技术,可以使得化学图像表述更加直观。如图4为计算机软件绘制的氢氧化钠溶液中滴加稀盐酸的溶液pH变化曲线图。
教师在教学中要多使用化学图表教学,让学生自己动手绘制图表并进行数据处理,培养学生良好的认知和学习习惯,帮助学生在平时的学习中积累有关的化学图表知识。并加以化学图表题型的变式训练,让学生的化学思维变得灵活、深刻,这样才能更好地提高学生对化学图表的分析和处理能力,促进学生化学图表表述能力的发展。
四、利用微观示意图,化抽象为形象,发展学生的化学概念表述能力
微观示意图能把看不见的、抽象的微观粒子,借助模型图的形式形象展现出来,以便用来解释抽象的概念、化学反应或实际问题等。微观示意图可以表述分子、原子的种类和个数,也可以表述化学反应的过程,可以用来判断物质的变化,物质的分类和化学反应类型。增强了化学表述的趣味性和可读性,提高了学生的辨析能力。
例如:2009年南京市中考试题第18题。图表表述:如图5;图表说明:下列各图中“○”和“●”分别表示两种质子数不同的原子;问题表述:找出能表示由两种化合物组成的混合物的图。
根据图例判断出两种不同的圈代表不同种元素的原子,因此,各图中的都是有两种元素组成,再观察各图不难发现A图表示有一种单质分子构成的混合物,B图表示两种化合物分子构成的混合物,C图表示一种化合物分子构成的纯净物,D图表示一种单质分子和一种化合物分子构成的混合物。
通过以上分析,学生很直观地认识了微粒的不同,不同分子的构成,也从微观的角度理解了纯净物、混合物、单质、化合物的概念。
五、利用化学实验装置、流程图,发展学生的实验表述能力
化学实验装置图、流程图,可以表述物质的性质和制法,使得实验的内容、步骤简明直观,也增加了视觉效果。对这些图的分析可培养他们观察能力,分析辨别能力,也有利于发散思维的培养,增强实验设计能力,加深对实验操作的理解,在此过程中也能促进学生实验表述能力的发展。
总之,化学图表是化学信息的重要载体,是获取科学知识的信息源,是学生化学表述能力发展的重要工具。学生化学图表与文字、实验相互转化能力的强弱,直接影响着化学学习的效果。发展学生的化学表述能力,能激发学生学习化学的兴趣,提高学生科学探究的能力;能激发学生的创新潜能,提高学生的化学学习能力;也能进一步提高学生的化学素养。