朱 勇

（江陰市青陽中學(xué) 江蘇 江陰 214401）

視覺文化日益受到關(guān)注的今天，圖像已逐漸取代文字，成為傳達(dá)信息最重要的手段之一，在教育傳播領(lǐng)域也表現(xiàn)出同樣的趨勢。圖像雖然不像文字描述、數(shù)值顯示那樣直接傳達(dá)某一方面的信息，但它能提供給我們大量多方位、多角度的總體性信息。如果在化學(xué)教學(xué)中巧用圖像表征方式，可以有效地提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，同時還能培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造能力。

一、為什么要用圖像表征解決化學(xué)問題

1．化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)

化學(xué)學(xué)科的知識是以化學(xué)基本概念、化學(xué)反應(yīng)原理和化學(xué)實(shí)驗操作技能為支柱的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 語言描述、數(shù)值顯示和圖像顯示是學(xué)習(xí)化學(xué)時的三種表征形式?；瘜W(xué)基本概念和化學(xué)反應(yīng)原理基本是通過語言描述呈現(xiàn)，它可以在不進(jìn)入具體數(shù)值的詳細(xì)分析下給人們提供一般信息概況。但化學(xué)是一門以實(shí)驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，很多化學(xué)反應(yīng)的原理、現(xiàn)象和結(jié)論需要通過具體的數(shù)值來表示化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)情況，無論是語言描述還是數(shù)值顯示，提供的化學(xué)信息都比較單一，缺乏全面性和總體性。圖像表征則可以一次性提供給我們化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)現(xiàn)象的大量的、過程性和總體性的信息。例如監(jiān)測某地區(qū)的雨水，分析當(dāng)?shù)匚廴厩闆r，通過圖像可以一次性提供各時間段降雨強(qiáng)度、雨水的pH值，雨水中的主要污染物等信息，有利于對當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染進(jìn)行整體性和開放性的研究，這是語言描述和數(shù)值顯示無法一次性就達(dá)到的。

在化學(xué)學(xué)習(xí)和研究中必然要用到上述三種表征形式，從人類認(rèn)知的層面來看，圖像表征具有兩個根本特征： 一是可以直接提供跨越諸多抽象層次的信息；二是可以給研究者提供對象的大量信息［1］?；瘜W(xué)學(xué)科與其他學(xué)科聯(lián)系密切， 所呈現(xiàn)的知識覆蓋面廣，而且知識點(diǎn)多、細(xì)、瑣碎。在化學(xué)學(xué)習(xí)和研究中運(yùn)用圖像表征，不僅可以對現(xiàn)有單一的、零散的知識進(jìn)行整合重組，形成知識網(wǎng)絡(luò)，而且還能將這些多層次的抽象知識轉(zhuǎn)化為可以直接得到的，并能立即反饋應(yīng)用的知識，有利于創(chuàng)新思維的形成。

2．圖像表征對學(xué)生思維發(fā)展的作用

圖像表征并不是原封不動地將原有知識進(jìn)行同化，而是通過知識間的本質(zhì)關(guān)系和意義，歸納抽象出同一層次的結(jié)構(gòu)性知識，因而將看似無關(guān)的知識形成了邏輯上的必然聯(lián)系。授之以魚不如授之以漁，如何讓學(xué)生自動地利用大腦中已有的知識儲備，快速有效地解決實(shí)際問題，圖像表征即可以很好地驅(qū)動大腦中的知識。

（1）圖像表征使信息集中化

根據(jù)物質(zhì)的組成對物質(zhì)進(jìn)行分類，可以將物質(zhì)分為混合物和純凈物， 純凈物又可以分為單質(zhì)和化合物，單質(zhì)還可以分為非金屬單質(zhì)和金屬單質(zhì)，化合物還可以分為無機(jī)化合物和有機(jī)化合物……學(xué)生單靠文字識記有一定困難，通過圖像表征可以把諸多信息集中起來，形成知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利于學(xué)生構(gòu)建知識體系，便于大腦調(diào)動利用。

（2）圖像表征使問題清晰化

化學(xué)實(shí)驗中面臨許多復(fù)雜問題，這些問題錯綜復(fù)雜而又環(huán)環(huán)相扣，迷惑性很大。學(xué)生遇到這樣的問題望而卻步。圖像表征可以對現(xiàn)有信息進(jìn)行分析、篩選、加工，和學(xué)生大腦中已有的信息進(jìn)行重組、建構(gòu)，大大簡化了學(xué)生對模糊信息或不完整信息的破譯［2］。讓學(xué)生在“山窮水盡疑無路”中發(fā)現(xiàn)“柳暗花明又一村”。

（3）圖像表征使思維最優(yōu)化

學(xué)生在遇到具體問題時，大腦中往往會形成多種方法，并對這些方法平行加工。但現(xiàn)有的知識儲備使得學(xué)生在同時處理多種信息的時候困難重重，也無法集中注意力去解決最關(guān)鍵的問題。圖像表征作為一個知識網(wǎng)絡(luò)儲存在大腦中，直接為學(xué)生提供了解決問題的“心理捷徑”，減輕思維的負(fù)擔(dān)，使思維最優(yōu)化，大大提高了解決問題的效率。

二、圖像表征幫助學(xué)生解決問題的實(shí)施策略

1．學(xué)生“看圖”感知圖像表征的便利性

［例1］一定物質(zhì)的量濃度溶液的配制中，關(guān)于容量瓶讀數(shù)誤差分析。

有關(guān)讀數(shù)的誤差分析學(xué)生很容易出錯， 有的學(xué)生甚至采用死記硬背的方法，什么“俯大仰小”之類的，但發(fā)現(xiàn)并不是“放之四海而皆準(zhǔn)”，換成量筒或者其他儀器又會出錯。如果采用畫圖的方法，則可以處變不驚。

通過圖示可以發(fā)現(xiàn)溶液的凹液面與容量瓶的標(biāo)準(zhǔn)刻度線可謂“涇渭分明”，分析誤差變得很容易，準(zhǔn)確性大大提高。學(xué)生通過看圖分析誤差，便利、準(zhǔn)確、快速，也更容易接受，遇到量筒讀數(shù)的誤差分析、滴定管的讀數(shù)誤差分析，都可以采用這種方法，屢試不爽，對圖像產(chǎn)生了“好感”。

2．教師“畫圖”實(shí)現(xiàn)由抽象到具象的轉(zhuǎn)變

［例2］向硫酸鈉溶液中滴加氯化鋇溶液使SO42－沉淀完全，并將BaSO4過濾、洗滌干凈。

（1） 如何證明SO42－已沉淀完全？

（2） 如何洗滌沉淀？

（3） 如何判定沉淀已經(jīng)洗滌干凈？

僅從抽象的文字描述來解決這道題目，學(xué)生常常無處下手，如果利用圖像則可以展現(xiàn)“實(shí)驗情境”，學(xué)生可以快速找出解決問題的方案。

Ⅰ．畫示意圖，再現(xiàn)“真實(shí)實(shí)驗”：

設(shè)問①： 如果硫酸鈉和氯化鋇恰好完全反應(yīng)，那么得到什么溶液？

設(shè)問②：如果硫酸根離子未沉淀完全，那么所得溶液中應(yīng)該含有哪些離子？

Ⅱ．畫沉淀洗滌裝置圖

設(shè)問③：我們用如圖所示的裝置來洗滌沉淀，沉淀應(yīng)放在哪里洗滌？ 如何操作？

學(xué)生普遍沒有沉淀洗滌的實(shí)驗經(jīng)歷，畫出洗滌沉淀的裝置圖，可以讓學(xué)生了解洗滌沉淀的過程，感受到實(shí)驗的真實(shí)性，為今后解決相似問題提供借鑒。

3．學(xué)生自我“畫圖”促進(jìn)知識的內(nèi)化

［例3］現(xiàn) 有300mL H2SO4和Na2SO4的混合溶液， 其中H2SO4為1．00mol／L，Na2SO4為0．800 mol／L。若 要 使H2SO4變 為2．00 mol／L，Na2SO4變 為0．500 mol／L，則應(yīng)在溶液中加入98．0%（密度為1．84 g／cm3）硫酸多少毫升？ 再加水稀釋至多少毫升？

Ⅰ．畫示意圖，再現(xiàn)實(shí)驗過程

Ⅱ．畫關(guān)系圖，找突破口

原本無法突破的一道題目，學(xué)生通過畫圖發(fā)現(xiàn)變化過程中并沒有涉及到硫酸鈉， 抓住變化前后硫酸鈉的物質(zhì)的量不變， 可以很快求出變化后混合溶液的體積，所加濃硫酸的體積V1也迎刃而解。學(xué)生通過畫圖，找出問題的關(guān)鍵所在，體驗了成功的喜悅，促進(jìn)了知識的內(nèi)化和升華，對學(xué)生思維的拓展也起到推動作用。

4．文字描述和圖像表征相得益彰

［例4］在學(xué)生已經(jīng)知道氯水的成分后，老師在課堂上演示了一個趣味實(shí)驗：把一朵帶露的紅玫瑰放到盛有干燥氯氣的集氣瓶中。紅玫瑰很快變成 “白”玫瑰。學(xué)生對此進(jìn)行了猜測。

猜測一：氯氣具有漂白性，能使紅玫瑰褪色

猜測二：氯氣與玫瑰上的水分作用，產(chǎn)生的鹽酸使紅玫瑰褪色

（1）你認(rèn)為哪種猜測是正確的？ 如果你不同意以上兩種猜測，請給出你的猜測。

（2）請你設(shè)計實(shí)驗方案，證明你的觀點(diǎn)。（提供的實(shí)驗用品有：帶露的玫瑰、風(fēng)干的玫瑰、鹽酸、干燥的氯氣、氯水、蒸餾水，實(shí)驗儀器自選。）

實(shí)驗方案：________________________________。

這樣一道探究性實(shí)驗題， 如果單用語言描述，繁瑣而且可能表達(dá)不清，如果用示意圖來回答，則簡潔明了。

反之，通過示意圖也可以將干燥的氯氣、氯水在性質(zhì)上的差異在大腦中轉(zhuǎn)化為語言描述，通過學(xué)生之口講述出來，提高學(xué)生的語言文字表達(dá)能力。文字描述和圖像表征相輔相成，相得益彰。

三、反思

1．教師教學(xué)中重視畫圖，做好示范引導(dǎo)作用

蘇霍姆林斯基在《給教師的建議》一書中說過：“教學(xué)中要教會學(xué)生把應(yīng)用題‘畫出來’……”。教學(xué)中教師要做好示范引導(dǎo)， 把圖像表征的方法教給學(xué)生，如同給學(xué)生提供了一個知識的“最近發(fā)展區(qū)”，提供給學(xué)生一種思維方式，讓學(xué)生去模仿學(xué)習(xí)，不斷提高。

2．教師積極鼓勵學(xué)生畫圖，讓畫圖成為習(xí)慣

學(xué)生體會到了圖像表征的便利性和重要性， 逐漸產(chǎn)生了畫圖的需要，教師要及時抓住學(xué)生的心理需求，鼓勵學(xué)生在問題解決過程中嘗試去畫圖，不斷感悟，在一次次成功的體驗中感受圖像帶來的好處， 從而產(chǎn)生主動畫圖的需要，讓畫圖成為一種良好的習(xí)慣。

［1］劉高岑．科學(xué)研究中的圖像表征方法及其創(chuàng)新功能［J］．科學(xué)學(xué)研究，2012，（12）：1782

［2］張向葵，華煒．圖式：發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新能力的奠基石［J］．當(dāng)代教育論壇，2003，（12）：54－56