看圖說話是一個經(jīng)久不衰的話題，學(xué)生放眼看世界時，就在父母的指導(dǎo)下看圖說話?，F(xiàn)在各科學(xué)習(xí)都離不開看圖說話，化學(xué)學(xué)習(xí)更是如此。高考考試說明明確要求，在化學(xué)教學(xué)中，學(xué)生應(yīng)習(xí)得如下能力：①通過對圖形、圖像的觀察，獲取有關(guān)感性知識并進(jìn)行初步加工的能力；②準(zhǔn)確地提取實(shí)質(zhì)性內(nèi)容，重組為新知識塊的能力；③用圖像、模型、圖形等展示問題解決的過程，并做出解釋的能力。2017年高考全國Ⅰ卷理綜化學(xué)試題中，通過看圖說話體現(xiàn)的共有9道題，涉及坐標(biāo)圖、實(shí)驗(yàn)裝置圖、工藝流程圖和物質(zhì)結(jié)構(gòu)圖，等等?？磮D說話是學(xué)生將來學(xué)習(xí)、工作和生活終生應(yīng)具備的基礎(chǔ)能力，也是現(xiàn)在學(xué)習(xí)中遇到的障礙?；瘜W(xué)教學(xué)中如何通過合作探究，引導(dǎo)學(xué)生解決學(xué)習(xí)中的困難，正確看圖說話呢？筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，談?wù)剛€人的認(rèn)識。

一、合作探究

合作學(xué)習(xí)是以學(xué)習(xí)小組為基本組織形式，系統(tǒng)利用教學(xué)動態(tài)因素之間的互動來促進(jìn)學(xué)習(xí)，以小組團(tuán)體成績?yōu)樵u價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，共同達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的活動。探究性學(xué)習(xí)是指學(xué)生圍繞一定的問題、文本或材料，在教師的幫助和支持下，自主尋求或自主建構(gòu)答案、意義、理解和信息的活動或過程。合作探究將合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)有機(jī)融合，是當(dāng)今教育的發(fā)展需要。筆者在教學(xué)實(shí)踐中將學(xué)生分成4人小組，先由學(xué)生進(jìn)行自由組合，然后教師適當(dāng)進(jìn)行調(diào)配。小組成員合作時間為一學(xué)年?；窘虒W(xué)環(huán)節(jié)是教師設(shè)計(jì)探究問題；學(xué)生圍繞問題進(jìn)行探究，小組成員之間互動；教師組織小組之間的交流互動；教師評價(jià)。

二、化學(xué)教學(xué)中的看圖說話

化學(xué)教學(xué)中的看圖說話是指學(xué)生根據(jù)教師給定的文本圖示材料，按照教師設(shè)計(jì)的探究問題，把圖示的化學(xué)含義運(yùn)用基本概念和基礎(chǔ)理論，結(jié)合數(shù)學(xué)規(guī)律、化工實(shí)際情況或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)通過口頭或文字表達(dá)出來。主要圖形包括坐標(biāo)圖、實(shí)驗(yàn)裝置圖、工藝流程圖和物質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖，等等。學(xué)生解答這類問題時，往往存在耗時較多，信息理解不透徹，知識遷移能力較差，對圖形的本質(zhì)挖掘不足等情況。對此，筆者通過學(xué)生合作探究，提升學(xué)生提取圖中信息的能力，化解教學(xué)中的難點(diǎn)。

三、化學(xué)教學(xué)中基于看圖說話的合作探究

1.基于坐標(biāo)圖的合作探究?；瘜W(xué)教學(xué)中的坐標(biāo)圖有二維坐標(biāo)圖和三維坐標(biāo)圖（如電子云圖），二維坐標(biāo)圖有一個因變量，一個自變量或兩個自變量，若只有一個自變量，則只有一條曲線或直線，若有兩個自變量，則有多條曲線，此時需要控制一個變量不變，只有其中的一個量作為自變量。自變量與因變量需要依據(jù)化學(xué)變化的含義來確定是縱坐標(biāo)還是橫坐標(biāo)，并非縱坐標(biāo)就是因變量。解答此類題的基本方法是弄清因變量怎樣隨自變量變化而變化，這些變化規(guī)律可通過學(xué)生合作探究自主尋找。

案例1：常溫下將NaOH溶液添加到己二酸（H2X）溶液中，混合溶液的pH值與離子濃度變化的關(guān)系如圖1所示。請?zhí)骄肯铝袉栴}：

圖1

（1）圖中的因變量是什么，自變量是什么？

（2）M、N哪一條代表H2X與NaOH反應(yīng)，哪一條代表HX-與NaOH反應(yīng)？如何判斷？

（3）己二酸的Ka1、Ka2分別是多少？

（4）當(dāng)溶質(zhì)只有NaHX時，溶液中c(H+)與c(OH-)大小關(guān)系是什么？

（5）當(dāng)溶液的pH=7時，溶液中的溶質(zhì)是什么？溶液中各離子濃度的大小關(guān)系是什么？

各小組完成互動探究后，小組內(nèi)同學(xué)經(jīng)過充分討論、質(zhì)疑，統(tǒng)一認(rèn)識后，教師再組織小組間同學(xué)互動。

教師：下面進(jìn)行問題（1）的互動。

教師：第2小組同學(xué)探究的結(jié)果正確，化學(xué)坐標(biāo)圖中自變量與因變量的確定，需要理解化學(xué)變化的含義，根據(jù)實(shí)際來確定。繼續(xù)進(jìn)行問題（2）的互動。

第3小組：M代表H2X與NaOH反應(yīng)，N代表HX-與NaOH反應(yīng)，因?yàn)镠2X先與NaOH反應(yīng)，當(dāng)H2X全部變成HX-后，HX-才與NaOH反應(yīng)。

第4小組：N代表H2X與NaOH反應(yīng)的直線，M代表HX-與NaOH反應(yīng)的直線。根據(jù)H2X的第一級電離常數(shù)和第二級電離常數(shù)，分別得出因Ka1＞Ka2， 當(dāng) pH 相同時， 得出

教師：第4小組探究結(jié)果正確，對于一條直線或者曲線，一定要結(jié)合化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)進(jìn)行判斷。繼續(xù)進(jìn)行問題（3）的互動。

教師：第5小組探究結(jié)果正確，有了第4組的正確探究結(jié)論，問題（3）不難解答，下面進(jìn)行問題（4）的互動。

第6小組：當(dāng)溶質(zhì)只有NaHX時，溶液中c（H+）小于c（OH-），因?yàn)镠X-要水解，溶液顯堿性。

第7小組：應(yīng)該c(H+)大于c(OH-)，因?yàn)镠X-+H2O?H2X+OH-，所以， Ka2＞Kh2， HX-的電離程度大于其水解程度。

教師：第7小組探究正確，凡是酸式鹽都要判斷其電離程度與水解程度的相對大小。繼續(xù)問題（5）的互動。

第8小組：當(dāng)溶液的pH=7時，溶液中的溶質(zhì)是Na2X，因?yàn)镹aHX溶液的pH＜7。

第9小組：應(yīng)該是NaHX和Na2X，因?yàn)镹a2X溶液pH＞7，而且由圖可知，當(dāng)pH＞7時，＞0， 即 c(X2-) ＞c(HX-)。

第10小組：如何說明c（Na+）與c（X2-）的關(guān)系呢？

第11小組：據(jù)電荷守恒：c（Na+）+c（H+）=2 c（X2-）+c（HX-）+c（OH-）， 因 pH=7， 知c（Na+）=2 c（X2-）+c（HX-）， 所以， c（Na+）＞c（X2-）。

第12小組：怎么知道c（HX-）與c（H+）或c（OH-）的關(guān)系呢？

第13小組：因X2-+H2O?HX-+OH-、HX-+H2O? H2X+OH-和 H2O?H++OH-， 且 X2-、 HX-的水解程度和H2O的電離程度都很小，即所產(chǎn)生的OH-濃度很小，且 X2-水解生成的 HX-離子多于HX-水解消耗的HX-，所以，c(HX-)＞c(OH-)=c(H+)。

教師：經(jīng)過各小組的互動探究，我們得出：當(dāng)溶液的pH=7時，溶液中的溶質(zhì)是NaHX和Na2X，且溶液中各離子濃度的關(guān)系為：c(Na+)＞c(X2-)＞c(HX-) ＞c(OH-)=c(H+)。

2.基于實(shí)驗(yàn)裝置圖的合作探究?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)裝置是由儀器組裝起來的，首先要能說清圖示裝置中各儀器在此實(shí)驗(yàn)中的用途及此實(shí)驗(yàn)中選用此儀器的原因，其次說清各分裝置的用途及各分裝置連接的要點(diǎn)，再次說清各分裝置發(fā)生的反應(yīng)及現(xiàn)象，最后說清實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

案例2：實(shí)驗(yàn)室用H2還原WO3制備金屬W的裝置如圖2所示（Zn粒中往往含有硫等雜質(zhì)，焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣），請各小組探究下列問題：

圖2

（1）裝置①的名稱是什么，什么條件下才能使用它？

（2）從裝置①出來的氣體含有哪些雜質(zhì)？為什么？

（3）裝置①、②、③、④、⑤和⑥的作用分別是什么？各裝置之間的連接要點(diǎn)是什么？

（4）該實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn)是什么？如何實(shí)現(xiàn)？

各小組學(xué)生完成互動探究后，小組內(nèi)同學(xué)經(jīng)過充分討論、質(zhì)疑，統(tǒng)一了認(rèn)識，然后教師組織小組間同學(xué)互動。

教師：下面進(jìn)行問題（1）的互動。

第1小組：裝置①的名稱是啟普發(fā)生器，當(dāng)塊狀不溶于水的固體與液體反應(yīng)制備氣體，且氣體不溶于反應(yīng)液，不需要加熱時，可以使用啟普發(fā)生器。

第2小組：為什么要是塊狀不溶于水的固體呢？

第3小組：因?yàn)榉勰罟腆w可以漏下至葫蘆形容器的下半球與酸接觸而反應(yīng)，所以不能是粉末狀。

第4小組：啟普發(fā)生器最大的優(yōu)點(diǎn)是要用氣體時打開活塞，不用氣體時關(guān)閉活塞。如果固體溶于水，打開活塞，液體浸沒固體后，固體就全部溶解了，后面要用氣體時就沒有了。

教師：大家對啟普發(fā)生器的應(yīng)用探究特別透徹，弄清了原來模糊的問題，繼續(xù)進(jìn)行問題（2）的互動。

第5小組：Zn粒中含有硫化鋅與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生H2S，所以從裝置①出來的氣體含有H2S和空氣等雜質(zhì)。

教師：這些雜質(zhì)對實(shí)驗(yàn)有什么干擾？如何除去？請進(jìn)行問題（3）的互動。

第6小組：空氣中的O2與H2混合受熱會引起爆炸，可以用焦性沒食子酸溶液除去，焦性沒食子酸溶液可盛裝于洗氣瓶④中。

第7小組：凡是氣體與固體反應(yīng)，需要加熱，氣體必須干燥，所以⑤中裝有濃硫酸。

第8小組：因?yàn)镠2S可以與⑤中的濃硫酸反應(yīng)使?jié)饬蛩嶙兿?，且產(chǎn)生有毒氣體SO2，致使尾氣不經(jīng)處理污染環(huán)境。所以在氣體進(jìn)入⑤之前必須除去，可以用酸性KMnO4溶液除去，酸性KMnO4溶液可盛裝于洗氣瓶③中。

第9小組：H2S具有強(qiáng)還原性，能不能還原WO3呢？

第10小組：在CuSO4溶液中通入H2S氣體，只產(chǎn)生黑色沉淀，說明H2S在溶液中不能還原Cu2+，H2S在固體時也應(yīng)該不與WO3反應(yīng)。

第11小組：但是H2S受熱分解產(chǎn)生H2，H2可以還原WO3.

第12小組：洗氣瓶③與④中盛裝的溶液可以對換。瓶②為安全瓶，目的是防止液體倒吸。

第13小組：安全瓶②應(yīng)該“短進(jìn)長出”，其他的洗氣瓶都應(yīng)該“長進(jìn)短出”。

教師：經(jīng)過各小組的探究，得出安全瓶應(yīng)該“短進(jìn)長出”，洗氣瓶都應(yīng)該“長進(jìn)短出”。 加熱條件下與固體試劑反應(yīng)需要先干燥，干燥之前需要除雜。下面進(jìn)行問題（4）的互動。

第5小組：應(yīng)該先通H2排盡裝置中的空氣，以防空氣中的O2與H2混合受熱引起爆炸；要等H2將WO3全部還原再停止加熱，要等生成的W冷卻后再停止通入H2，以防生成的W再次被進(jìn)入空氣中的O2氧化。

教師：對于給定的實(shí)驗(yàn)裝置圖，首先要弄清這套裝置是用來干什么的，然后要弄清各儀器的作用是什么，再理清各儀器連接的先后順序，最后弄清實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)。

3.基于工藝流程圖的合作探究

化學(xué)工藝流程題是典型的化學(xué)模型試題，是從原始的工藝流程中抽象提煉而成的，是難度較大的看圖說話試題，是以元素及其化合物為載體考查化學(xué)概念、理論的綜合性試題。方法是借助題干信息，理清圖中各步反應(yīng)原理及反應(yīng)產(chǎn)物的分離提純，并應(yīng)用化學(xué)理論予以解釋，看懂圖示內(nèi)在的邏輯聯(lián)系。

案例3：Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料，可利用鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3，還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì)）來制備，工藝流程如下圖3：

請各小組探究下列問題：

（1）酸浸哪些條件利于提高鐵的浸出率？酸浸時發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng)（鈦主要以TiOCl42-形式存在）？請寫出相應(yīng)的離子方程式。

（2）濾液①中主要含有哪些離子？濾液①水解的目的是什么？控制什么條件可以達(dá)到目的？

（3）濾液②中加雙氧水、磷酸的目的是什么？若濾液②中c(Mg2+)=0.02mol·L-1，加入雙氧水和磷酸（設(shè)溶液體積增加1倍），使Fe3+恰好沉淀完全，即溶液 中 c(Fe3+)=1.0 ×10-5mol·L-1， 此 時 是 否 有Mg3(PO4)2沉淀生成 [FePO4、Mg3(PO4)2的KSP分別為 1.3×10-22、 1.0×10-24]？

（4）請分別寫出高溫煅燒①、高溫煅燒②的化學(xué)方程式。

（5）已知 Li2Ti5O15中 Ti的化合價(jià)為+4， 則 TiO2·xH2O加雙氧水、氨水的目的是什么？Li2Ti5O15中過氧鍵的數(shù)目是多少？

各小組學(xué)生完成互動探究后，小組內(nèi)同學(xué)經(jīng)過充分討論、質(zhì)疑，統(tǒng)一認(rèn)識后，教師組織小組間同學(xué)互動。

教師：下面進(jìn)行問題（1）的互動。

第1小組：加熱、攪拌、將礦石粉碎等可以提高鐵的浸出率。

第2小組：還有時間，時間越長，浸出率越高。

第3小組：FeTiO3可以與鹽酸反應(yīng)：FeTiO3+4H++4Cl-=Fe2++TiOCl42-+2H2O；MgO也可以與鹽酸反應(yīng)：MgO+2H+=Mg2++H2O.

教師：我們探究的問題是酸浸哪些條件利于提高鐵的浸出率，而不是哪些條件利于提高鐵的浸出速率，所以，除了加熱、攪拌和將礦石粉碎以外，還與時間有關(guān)。下面進(jìn)行問題（2）的互動。

第4小組：濾液①中主要有H+、Mg2+、Fe2+、TiOCl42-、Cl-等。濾液①水解的目的是使TiOCl42-轉(zhuǎn)變?yōu)門iO2·xH2O沉淀與Mg2+、Fe2+分離。

第5小組：從TiOCl42-水解的離子方程式：TiOCl42-+（x+1）H2O=TiO2·xH2O↓+4Cl-+4H+， 可知調(diào)節(jié)溶液的pH可以使TiOCl42-轉(zhuǎn)變?yōu)門iO2·xH2O沉淀與Mg2+、Fe2+分離的目的。

圖3

教師：第4小組與第5小組的探究很成功，下面進(jìn)行問題（3）的互動。

第6小組：濾液②中加雙氧水、磷酸的目的是制備FePO4，其中雙氧水的作用是將Fe2+氧化為Fe3+：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O.

第7小組：濾液②中加雙氧水、磷酸的目的是制備FePO4，要寫總化學(xué)方程式：2Fe2++H2O2+2H3PO4=2FePO4↓+4H++2H2O.

第8小組：Fe3+恰好沉淀完全時，c（PO43-）=mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1， c3（Mg2+）×c2（PO43-）=（0.01）3×（1.3×10-17）2=1.7×10-40＜KSP[Mg3（PO4）2]， 因此不會生成 Mg3（PO4）2沉淀。

教師：濾液②中加雙氧水作用是將Fe2+氧化為Fe3+，加雙氧水、磷酸的目的是制備FePO4，所以，要像第7小組那樣寫總化學(xué)方程式。第8小組的探究很正確，請同學(xué)們一定要注意，在同一溶液中，不管是針對Fe3+的計(jì)算，還是針對Mg2+的計(jì)算，PO43-的濃度都是一樣的。下面進(jìn)行問題（4）和（5）的互動。

第10小組：Li2Ti5O15中有兩種氧原子，一種是-2價(jià)的氧原子，一種是過氧根中的氧，顯-1價(jià)，設(shè)過氧鍵的數(shù)目為x，據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為零，有（+1）×2+（+4）×5+(-2) × (15-2x)+(-1) ×2x=0， 解得x=4。

教師：高溫煅燒①是Li2Ti5O15部分氧的化合價(jià)降低、部分氧的化合價(jià)升高和Li2CO3部分氧的化合價(jià)升高所致，高溫煅燒②是FePO4中鐵元素化合價(jià)降低，H2C2O4中碳元素化合價(jià)升高所致。Li2Ti5O15中含有過氧根（O22-），其中氧元素為-1價(jià)，是解答問題的關(guān)鍵。

4.基于物質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖的合作探究。物質(zhì)結(jié)構(gòu)示意圖包括原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)示意圖，其中原子結(jié)構(gòu)圖形包括原子結(jié)構(gòu)示意圖、電子式、電子排布式和電子排布圖等，分子結(jié)構(gòu)圖包括電子式、結(jié)構(gòu)式比例模型和球棍模型等，晶體結(jié)構(gòu)圖包括投影示意圖、晶體結(jié)構(gòu)和晶胞圖等，本文僅以晶胞圖為例進(jìn)行合作探究。

圖4

案例4：MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)（如圖4），其中陰離子采用面心立方最密堆積方式，X射線衍射實(shí)驗(yàn)測得MgO的晶胞參數(shù)為 a=0.420nm，請?zhí)骄肯铝袉栴}：

（1）氧離子半徑 r(O2-)為多少？

（2）與每個O2-距離最近的O2-數(shù)目是多少？與每個O2-距離最近的Mg2+數(shù)目是多少？

（3）Mg2+采用的堆積方式是什么？

（4）MgO晶體的密度是多少？

（5）MnO也屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，晶胞參數(shù)為a'=0.448 nm，則Mn2+半徑r(Mn2+)是多少？

各小組學(xué)生完成互動探究后，小組內(nèi)同學(xué)經(jīng)過充分討論、質(zhì)疑，統(tǒng)一認(rèn)識后，教師組織小組間同學(xué)互動。

教師：下面進(jìn)行問題（1）的互動。

第一小組：因?yàn)殡x子間采用緊密堆積，所以面對角線長是O2-半徑的4倍，據(jù)勾股定理有 [4r（O2-）]2=2a2， r（O2-）

教師：第1小組探究正確，下面進(jìn)行問題（2）的互動。

第2小組：與每個O2-距離最近的O2-數(shù)目是3，我們以右下角O2-（如圖5中圈圈2的O2-）為例，與之距離最近的O2-應(yīng)該是面心的O2-（如圖5中圈圈 1 的 O2-）。

圖5

圖6

第3小組：與每個O2-距離最近的O2-數(shù)目是12，因?yàn)槊總€頂點(diǎn)為8個晶胞所共有，在圈圈2的O2-的右下方有3個O2-，右上方有3個O2-，左下方有3個O2-，共12個O2-.

圖7

第4小組：與每個O2-距離最近的Mg2+數(shù)目是6，如圖6所示，其中圈圈2圈住的是O2-.

教師：第2小組只考慮了一個晶胞的，要注意每個頂點(diǎn)為8個晶胞所共有，像第3小組的分析才是正確的。下面進(jìn)行問題 （3）的互動。

第5小組：如圖7中阿拉伯?dāng)?shù)字的標(biāo)注所示，Mg2+采用的堆積方式是立方體心緊密堆積。

教師：第5小組分析正確，下面進(jìn)行問題（4）的互動。

第6小組：每個晶胞的Mg2+為：每個晶胞的O2-數(shù)為：即每個晶胞中有4個MgO， 其質(zhì)量為4mol×56g·mol-1=224g， 密度為

第7小組：56g是1mol MgO的質(zhì)量，一個MgO的質(zhì)量為每個晶胞的質(zhì)量為 4×9.3×10-23g=3.72×10-22g.

第8小組：固體密度的單位是g/cm3，計(jì)算晶胞的體積時應(yīng)該進(jìn)行單位換算，即密度為

教師：計(jì)算晶體密度時，一定要先計(jì)算一個晶胞所含的粒子個數(shù)，然后計(jì)算一個晶胞的質(zhì)量，此時要注意把1mol粒子的質(zhì)量換算成1個粒子的質(zhì)量，像第7小組一樣，而且還要像第8小組一樣計(jì)算體積時進(jìn)行單位換算。下面進(jìn)行問題（5）的互動。

第9小組：晶胞邊長是2個Mn2+半徑和2個O2-半徑之和，即2r(Mn2+)+2r(O2-)=0.448nm，r(Mn2+)=0.076nm.

教師：第9小組解答正確。通過上述計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)，在晶體結(jié)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算中，不僅要理解化學(xué)含義，更需要空間想象力，甚至有時是純數(shù)學(xué)計(jì)算，如問題 （5）。

合作探究要注意將小組學(xué)生“捆綁”在一起，用小組整體成績作為個人評價(jià)的依據(jù)，并給予個人精神獎勵和物質(zhì)獎勵，合作學(xué)習(xí)才能有效開展。評價(jià)的內(nèi)容有小組成員的合作程度和小組整體參加各種測試所得成績，合作程度包括小組成員合作貢獻(xiàn)度、課堂活動參與度、課外活動參與度、作業(yè)態(tài)度和小組任一組員是否都理解及解答所有問題等；測試成績包括課堂回答問題得分、小組之間辯論得分、單元小測得分、幫組其他組解決問題所得加分和參加校外活動（如化學(xué)競賽）所得加分等，教師課前需要精心設(shè)計(jì)一份評價(jià)表，根據(jù)統(tǒng)計(jì)可以實(shí)行周評、月評、期中評和期末評等。

總之，合作探究不僅可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，而且可以進(jìn)行概念、理論和圖示等問題的探究，合作探究過程中學(xué)生可以進(jìn)行正誤辯論，去偽存真，是突破化學(xué)教學(xué)中的難點(diǎn)問題的有效策略?；瘜W(xué)教學(xué)中的看圖說話，通過學(xué)生課堂的合作探究，問題迎刃而解，學(xué)生在合作中交往，在探究中發(fā)現(xiàn)，在辯論中發(fā)展。

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