◎ 秦經(jīng)麗

一、問題的提出

考試是教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),考試提供的信息比考試成績(jī)更重要,我們可以從中發(fā)現(xiàn)教學(xué)與考核中存在的問題,以便我們總結(jié)經(jīng)驗(yàn),找出對(duì)策,指導(dǎo)今后的教學(xué)活動(dòng)。在對(duì)本校近三次化學(xué)考試進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析時(shí),筆者發(fā)現(xiàn)在數(shù)形結(jié)合題中學(xué)生得分率明顯低于其他類型題目,甚至許多成績(jī)較好的學(xué)生也在這類題目中痛失數(shù)分,具體得分情況統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 三次考試中數(shù)形結(jié)合題的得分率比較

華羅庚先生說過:“數(shù)缺形時(shí)少直觀,形少數(shù)時(shí)難入微,數(shù)形結(jié)合百般好,隔裂分家萬事休。”這類利用圖像、圖表的方式,以數(shù)學(xué)模型的形式展現(xiàn)化學(xué)有關(guān)問題的試題被稱為數(shù)形結(jié)合題。

通過對(duì)數(shù)形結(jié)合題的分析,我們不難發(fā)現(xiàn)它對(duì)學(xué)生提煉、加工信息的能力的考查,更注重學(xué)生的數(shù)據(jù)處理分析能力的考察。在此基礎(chǔ)上,數(shù)形結(jié)合題把學(xué)生能否運(yùn)用一些重要的化學(xué)概念、規(guī)律與原理解決簡(jiǎn)單問題作為一項(xiàng)重要的素養(yǎng)進(jìn)行考核,這恰恰體現(xiàn)了化學(xué)教學(xué)改革的最新理念。

二、題型解讀

數(shù)形結(jié)合題不僅考查學(xué)生對(duì)基本的化學(xué)概念、原理的理解,同時(shí)還考察了學(xué)生的證據(jù)推理能力、分析解決問題的能力,具有很強(qiáng)的選拔功能。通過對(duì)近五年的安徽中考化學(xué)試題的整理分析,發(fā)現(xiàn)安徽中考化學(xué)中數(shù)形結(jié)合題的考察主要有兩種形式:基礎(chǔ)原理題和科學(xué)探究題。

在基礎(chǔ)原理題中通?？疾靾D像與變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系,初中化學(xué)常見的有:溶解度—溫度曲線、產(chǎn)物的質(zhì)量—反應(yīng)物的質(zhì)量曲線、溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)—溶劑或溶質(zhì)質(zhì)量曲線、溶液的pH—酸堿或水的體積曲線、壓強(qiáng)與反應(yīng)時(shí)間曲線等(如例1)。

例1 下列敘述與相應(yīng)圖象變化關(guān)系相符的是( )

A.分別把a(bǔ)、b、c 三種物質(zhì)的飽和溶液由t2℃降低至t1℃時(shí),所得溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的順序?yàn)閍>b>c

B.恒溫條件下,將一定量接近飽和的氯化鈉溶液蒸發(fā)適量水分

C.不同金屬與一定量的稀鹽酸反應(yīng),由圖象可知,金屬N 比金屬M(fèi) 活潑

D.向一定量氫氧化鈉溶液中逐滴加入稀鹽酸

在科學(xué)探究題中通常以學(xué)生熟悉或不熟悉的實(shí)驗(yàn)為情境,利用數(shù)字化傳感實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)繪制曲線圖(如例2),考查學(xué)生從圖形中獲取證據(jù)進(jìn)行推理的能力,以及運(yùn)用已有知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力,體現(xiàn)了“宏觀—微觀—符號(hào)—曲線”四重表征的學(xué)科特點(diǎn)。但部分學(xué)生難以將宏觀的化學(xué)變化、微觀的化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)用語與數(shù)形曲線進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,孤立的解讀曲線的內(nèi)容,難以有效解答數(shù)形結(jié)合題。

例2 如圖為運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)測(cè)量向盛滿二氧化碳的密閉裝置內(nèi)注入石灰漿(含有氫氧化鈣的白色渾濁液體)并振蕩裝置后相對(duì)壓強(qiáng)的變化曲線,結(jié)合數(shù)據(jù)分析下列說法錯(cuò)誤的是( )

1.曲線①到②壓強(qiáng)上升,是因?yàn)槭覞{注入裝置時(shí),擠壓了瓶?jī)?nèi)氣體

2.曲線②到③壓強(qiáng)緩慢下降是因?yàn)闆]有振蕩裝置,裝置內(nèi)二氧化碳?xì)怏w沒有來得及和石灰漿反應(yīng)

3.曲線③到④迅速下降是振蕩裝置后,石灰漿和瓶?jī)?nèi)二氧化碳發(fā)生反應(yīng)的結(jié)果

4.曲線表明氫氧化鈣可用于檢驗(yàn)二氧化碳

在化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中有這樣一句話:“從定性到定量,體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì)?！痹诹x務(wù)教育階段,我們的教學(xué)重在啟發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)的求知欲與好奇心,通過生動(dòng)而有趣的化學(xué)變化現(xiàn)象,讓學(xué)生在對(duì)物質(zhì)世界里變化規(guī)律的學(xué)習(xí)中形成“物質(zhì)是可以變化的”這樣的基本觀念,這就屬于定性認(rèn)識(shí)。而為了使定性認(rèn)識(shí)的內(nèi)容更為廣泛和深入,我們還需要利用定性分析作為補(bǔ)充,從而是定性認(rèn)識(shí)的內(nèi)容更為準(zhǔn)確和科學(xué)。所以,定性與定量是相輔相成,互為補(bǔ)充的,不能完全割裂的對(duì)待,在義務(wù)教育階段也需要適當(dāng)?shù)陌l(fā)展學(xué)生的定量認(rèn)識(shí)。化學(xué)學(xué)科的發(fā)展也是順著從定性到定量,從宏觀到微觀而逐步深入和豐富的。

三、教學(xué)模型

由于義務(wù)教育階段對(duì)化學(xué)的要求較為基礎(chǔ),在安徽中考的歷年化學(xué)試題中考察到定量分析的內(nèi)容極少,這導(dǎo)致大多數(shù)教師在日常的教學(xué)中重定性、略定量,以至于初中學(xué)生對(duì)化學(xué)定量的認(rèn)識(shí)層次較低,他們的化學(xué)定量認(rèn)識(shí)水平與當(dāng)前的思維水平有著極大的差距。筆者認(rèn)為這與教師的教學(xué)方法、教學(xué)策略脫不開關(guān)系,由于中考的導(dǎo)向性,日常教學(xué)中教師也很容易忽視定量認(rèn)識(shí)的教學(xué),更別說對(duì)其內(nèi)涵與價(jià)值的延伸。更有甚至將定量?jī)?nèi)容作為事實(shí)性知識(shí)或技能來進(jìn)行教學(xué),以至于學(xué)生采取死記硬背的方法來學(xué)習(xí)化學(xué)定量觀這一觀念類內(nèi)容,導(dǎo)致學(xué)生無法建立“宏觀—微觀—符號(hào)—曲線”四重表征之間的邏輯關(guān)系,更難以構(gòu)建觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的聯(lián)系。因此我們需要從教學(xué)的戰(zhàn)略角度深刻認(rèn)識(shí)定量觀對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的重要性,針對(duì)熟悉的教材我們要學(xué)會(huì)換個(gè)角度、運(yùn)用定量的觀點(diǎn)重新分析與解構(gòu)相關(guān)的知識(shí)?；瘜W(xué)定量觀的建構(gòu)是要以基本的化學(xué)知識(shí)與化學(xué)思想方法作為基礎(chǔ),有意識(shí)的主動(dòng)探索其中蘊(yùn)含的化學(xué)定量的觀念,在對(duì)知識(shí)的不斷深入探索中,實(shí)現(xiàn)化學(xué)定量有關(guān)思想與觀念的螺旋上升,而溶解度相關(guān)內(nèi)容恰是最佳的構(gòu)建素材。

這一教學(xué)模型包括知識(shí)與認(rèn)知過程兩條線索,在教學(xué)過程中要設(shè)計(jì)一系列推進(jìn)式的問題,引導(dǎo)學(xué)生在問題的推動(dòng)下展開相關(guān)的探究活動(dòng),學(xué)生在知識(shí)的獲取中初步完成對(duì)于觀念的建構(gòu)過程,通過溶解度等相關(guān)概念的理解并應(yīng)用來建構(gòu)定量認(rèn)知,并最終建構(gòu)定量觀(如圖1)。該模型主要包括三個(gè)階段:第一階段是激活定量認(rèn)知,通過感性認(rèn)識(shí)了解溶液的形成,進(jìn)行定量觀察;掌握飽和溶液與不飽和溶液的概念后,設(shè)計(jì)推進(jìn)式的定量問題,使學(xué)生定量分析的探究活動(dòng)在問題驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行;第二個(gè)階段是內(nèi)化定量認(rèn)知,在具體的問題情境中深入微觀層面,通過溶解度曲線繪制的活動(dòng)初步理解化學(xué)定量的內(nèi)涵,提煉形成相關(guān)定量表征的方法;第三階段是構(gòu)建化學(xué)定量觀,在上述學(xué)習(xí)活動(dòng)基礎(chǔ)上,可以根據(jù)學(xué)生思維活動(dòng)的線索記錄評(píng)價(jià)性問題,促使學(xué)生將定量觀念外顯,在實(shí)踐中進(jìn)一步反思評(píng)價(jià)定量認(rèn)知,了解定量觀在生產(chǎn)生活中的價(jià)值。

以這一系列推進(jìn)式的問題為引導(dǎo),通過問題解答活動(dòng)來幫助學(xué)生構(gòu)建化學(xué)定量觀,從而構(gòu)建“宏觀—微觀—符號(hào)—曲線”之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系,由表及里,由淺入深,由知識(shí)到觀念的教學(xué)設(shè)計(jì)更符合學(xué)生思維發(fā)展的順序,也體現(xiàn)了知識(shí)內(nèi)化的程序。

四、教學(xué)技巧

首先,要審析化學(xué)原理。僅從數(shù)與形的角度分析是難以解決化學(xué)問題的,所以還要結(jié)合具體的題干信息,找出其中包含的化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)知識(shí),再結(jié)合數(shù)形的變化分析數(shù)形變化背后蘊(yùn)含的化學(xué)原理,為了幫助理解可以將反應(yīng)用化學(xué)方程式表示出來。

其次,關(guān)注兩軸四點(diǎn)一趨勢(shì)。將坐標(biāo)軸所代表的量與化學(xué)原理相結(jié)合,將化學(xué)知識(shí)帶入曲線的變化去分析。根據(jù)確定的變化趨勢(shì)關(guān)注曲線中的四點(diǎn)即起點(diǎn)、交點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、終點(diǎn)。起點(diǎn)表示某變量在開始時(shí)的狀態(tài),終點(diǎn)指的是該變量在結(jié)束時(shí)的狀態(tài),值得注意的是起點(diǎn)和終點(diǎn)時(shí)是否處于零點(diǎn);交點(diǎn)意味著兩個(gè)變量在該點(diǎn)的狀態(tài)一致;轉(zhuǎn)折點(diǎn)大多數(shù)表示反應(yīng)停止、狀態(tài)改變等。

在解題時(shí),我們要基于對(duì)曲線背后化學(xué)原理的理解,理清曲線、數(shù)值、變化三者間的關(guān)系,根據(jù)題目設(shè)問進(jìn)行規(guī)范作答。

五、總結(jié)

數(shù)形結(jié)合題作為近年來中高考化學(xué)的熱點(diǎn)題型,考察的不僅是學(xué)生對(duì)化學(xué)基本概念、原理的理解,更關(guān)注學(xué)生的分析解決問題甚至發(fā)現(xiàn)問題的素養(yǎng),選拔的取向性很強(qiáng)。但是以安徽中考近年來的化學(xué)試題來分析,題目中涉及的數(shù)形結(jié)合題在減少,題型和考察的知識(shí)點(diǎn)都面臨固化,這種選拔的取向也被弱化了,綜合來看可能與近年來安徽中考改革化學(xué)分?jǐn)?shù)下降有關(guān)。在僅有40分的情況下,中考化學(xué)如何做到知識(shí)覆蓋面與考察深度的平衡,這是當(dāng)前安徽中考改革中需要思考的一個(gè)問題。我們需要從教學(xué)的戰(zhàn)略角度深刻認(rèn)識(shí)定量觀對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的重要性,以一系列推進(jìn)式的問題為引導(dǎo),通過問題解答活動(dòng)來幫助學(xué)生構(gòu)建化學(xué)定量觀,從而構(gòu)建“宏觀—微觀—符號(hào)—曲線”四重表征之間的邏輯關(guān)系,由表及里,由淺入深,由知識(shí)到觀念,深刻認(rèn)識(shí)觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的聯(lián)系。