基于核心素養(yǎng)的初中生解決化學(xué)圖表類問題能力發(fā)展的教學(xué)研究*

張興霞

(寧夏銀川市北塔中學(xué) 寧夏 銀川 750001)

1.問題的提出

以圖表對學(xué)生閱讀能力、提取信息能力并對信息進(jìn)行加工、篩選、思辨等能力進(jìn)行考查是一種非常常見的考試形式，此類題型也是寧夏中考試卷中必然考查的題型。通過大量的教學(xué)實踐調(diào)查研究，九年級學(xué)生在化學(xué)學(xué)科中表現(xiàn)出面對圖表類問題時不知所錯，無法進(jìn)行順暢的思考、進(jìn)而解答，究其原因就是所需能力不夠。雖然九年級學(xué)生已經(jīng)具備一些解決問題的能力，但是為什么在解決圖表類問題時會有困難呢？這就要知道解決圖表類問題所需能力有哪些、已經(jīng)掌握或者具備的能力有哪些、欠缺的能力是哪些、能力欠缺的原因分別是什么、以及各種能力的培養(yǎng)需要采用怎樣的教學(xué)策略才能掌握。

2.研究的意義

圖表題是一種形式新穎靈活、內(nèi)容豐富、信息量大、思維容量也較大的題型,讓學(xué)生通過識圖讀圖辯圖,提取有效信息并且解決實際化學(xué)問題,可以同時考察學(xué)生的閱讀能力、計算能力、邏輯思維能力、問題解決能力等多方面的能力，初中化學(xué)教材中有著豐富的圖表內(nèi)容，而化學(xué)圖表有著文字無法比擬的生動、直觀、簡潔等特點，課堂教學(xué)中教師充分開發(fā)利用好這些具有趣味性和指導(dǎo)性的圖表，有助于增強(qiáng)課堂教學(xué)的有效性，有助于促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和把握，增強(qiáng)發(fā)現(xiàn)問題和探究能力，培養(yǎng)學(xué)生辯圖、改圖、釋圖、編圖等能力。

3.研究過程

3.1 查閱文獻(xiàn)，了解已有研究結(jié)果，確定研究思路。調(diào)查研究表明，在實際課堂教學(xué)中，大多數(shù)老師對教材中的圖表不夠重視，沒有充分發(fā)揮出教材中圖表的作用。圖表類知識點粗略帶過，或者讓學(xué)生自己讀書查看，教師不進(jìn)行講解。圖表類問題的解決重點放在中考前進(jìn)行集中訓(xùn)練，大量的數(shù)據(jù)說明這樣效果甚微。有學(xué)者釆用問卷調(diào)查與訪談等方法了解學(xué)生解決化學(xué)圖表類問題的能力在目前實際教學(xué)中的基本情況,數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)學(xué)生在面對化學(xué)圖像題時,常常感到困惑、茫然,無法提取圖像中的信息,也就是審題有難度；加上有的試題閱讀量大、情景陌生、信息新穎,學(xué)生在解題之前就會產(chǎn)生畏懼感。研究結(jié)果表明該能力的提升以及發(fā)展則需要根據(jù)學(xué)生情況借助具體教學(xué)活動進(jìn)行培養(yǎng)。為此進(jìn)行了研究前期的討論：第一種認(rèn)為圖表知識與文字類知識最大的不同點就是要讀圖，從圖中獲取信息轉(zhuǎn)化為學(xué)生已有的理論知識，在這個過程中就出現(xiàn)了難點，學(xué)生不明白圖表的意思，也就是無法獲取圖表信息，這是目前首要的難點。第二種認(rèn)為學(xué)生的難點還在于用數(shù)學(xué)知識解決化學(xué)問題，當(dāng)遇到圖表題中有關(guān)計算時，學(xué)生過多的關(guān)注計算兒忽略了化學(xué)原理，所以應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生建立化學(xué)思維，數(shù)學(xué)計算能力類似于一種工具，輔助于化學(xué)原理的應(yīng)用。第三種主要關(guān)注點是教材中不同圖表類知識培養(yǎng)的能力不同，所以不同課型采用不同的教學(xué)方法，并進(jìn)行了舉例說明。第四種認(rèn)為要摸清學(xué)生目前能力掌握情況，根據(jù)不同能力的學(xué)生授課時的側(cè)重點也應(yīng)有所不同，同時提出關(guān)注學(xué)生作業(yè)的反饋，九年級化學(xué)剛開始，不能進(jìn)行測試，但可以通過平時的作業(yè)了解學(xué)生圖表類知識掌握的情況。

3.2 研究教材，對教材中的圖表進(jìn)行分類。通過對九年級化學(xué)上下冊書中所有圖表內(nèi)容進(jìn)行分析歸納，依據(jù)圖表的呈現(xiàn)形式將圖表分為了七種類型：呈現(xiàn)課堂內(nèi)容型、描述實驗操作及現(xiàn)象型、分子原子結(jié)構(gòu)模型類、化學(xué)反應(yīng)工業(yè)流程類、柱狀圖扇形圖表格類、函數(shù)圖類、關(guān)系圖和對比圖類，研究每一類圖表所需要的能力和培養(yǎng)能力所采取的教學(xué)策略：①呈現(xiàn)課堂內(nèi)容型需要讀圖識圖能力、文字與圖形轉(zhuǎn)化能力、語言表達(dá)能力，主要培養(yǎng)策略是課堂中留出時間讓學(xué)生有針對性的把圖片中的內(nèi)容用語言表述出來。②描述實驗操作及現(xiàn)象型需要識圖辯圖能力、實物圖片結(jié)合能力、語言表達(dá)能力，主要培養(yǎng)策略是學(xué)生動手實驗，接觸儀器，熟悉實物，再與圖片對比，實現(xiàn)立體圖與平面圖的轉(zhuǎn)化。③分子原子結(jié)構(gòu)模型類需要讀圖辯圖能力、空間想象能力、微觀認(rèn)知能力，主要培養(yǎng)策略是借助化學(xué)模型建立微觀認(rèn)識，學(xué)生用橡皮泥模擬微觀粒子及反應(yīng)過程，用不同顏色的小圓圈代表不同的微粒繪畫表示反應(yīng)的進(jìn)行。④化學(xué)反應(yīng)工業(yè)流程型需要識圖辯圖能力、化學(xué)概念、化學(xué)原理的應(yīng)用能力、文字表述能力，主要培養(yǎng)策略是理論方面對化學(xué)概念、化學(xué)原理透徹理解，再教師演，讓學(xué)生表述實驗過程及原因，尤細(xì)節(jié)，采用提問的形式引發(fā)思考，應(yīng)用理論解決，利用課后習(xí)題及時練習(xí)，學(xué)會理論與實際相結(jié)合的能力。⑤柱狀圖扇形圖表格型需要數(shù)據(jù)分析能力、化學(xué)原理的應(yīng)用能力、信息獲取能力、信息加工應(yīng)用能力，主要培養(yǎng)策略是利用具體的圖表進(jìn)行示范教學(xué)，先認(rèn)識圖表的結(jié)構(gòu)(比如橫縱坐標(biāo)表示的量)，其次把圖表中的數(shù)據(jù)與化學(xué)原理相結(jié)合，分析加工提取有用的信息解決問題。⑥函數(shù)圖型需要識圖辯圖能力、數(shù)據(jù)分析能力、化學(xué)原理的應(yīng)用能力、計算能力，主要培養(yǎng)策略是老師創(chuàng)設(shè)情景，學(xué)生小組合作進(jìn)行討論，繪制函數(shù)圖，并表述函數(shù)圖中點、線、面的含義。⑦關(guān)系圖和對比圖型需要識圖辯圖能力、應(yīng)用化學(xué)概念、化學(xué)原理的能力、語言表達(dá)能力，主要培養(yǎng)策略是用“找不同”的方法找出相近概念的不同點(比如原子分子的概念、純凈物化合物的概念)，能明白圖形之間的關(guān)系。

3.3 研讀課標(biāo)、分析寧夏近十年的中考真題。研究課標(biāo)，其中能用文字、圖表和化學(xué)語言表述有關(guān)信息，初步學(xué)習(xí)運用比較、歸納和概括等方法對獲取的信息進(jìn)行加工是義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)規(guī)定的課程目標(biāo)。說明這些能力是初中生要培養(yǎng)和具備的。分析寧夏近十年中考真題中的圖表題，獲取每種題型對應(yīng)考查學(xué)生的能力，再與課本中的圖表內(nèi)容進(jìn)行對應(yīng)，再結(jié)合考試中圖表類題型的答題結(jié)果，摸清學(xué)生當(dāng)前解決此類問題所需能力的實情，進(jìn)而分析得出學(xué)生能力掌握的情況。今天我們分析這十年的圖表題：①考查內(nèi)容與課本知識的對應(yīng);②考查的主要類型;③考查能力的變化趨勢。大家分析如下：研究中考題發(fā)現(xiàn)，考查的形式與課本中圖片的呈現(xiàn)形式相輔相成，比如實驗操作類以及現(xiàn)象類圖片，試題中也已這種形式考查，這部分內(nèi)容屬于課表中的認(rèn)識層次，比較基礎(chǔ)，通常以選擇題的形式考查，學(xué)生答題情況較好，說明簡單的圖片認(rèn)知能力學(xué)生都已具備；表格類主要集中在質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用；分子原子結(jié)構(gòu)模型以及反應(yīng)類型的變化也是一類；函數(shù)類主要集中在金屬與酸的反應(yīng)是一類，溶液溶解度曲線是一類，酸堿鹽的反應(yīng)是一類，這些知識考查能力綜合，學(xué)生普遍出現(xiàn)問題，基礎(chǔ)一般的學(xué)生幾乎放棄。分析變化趨勢發(fā)現(xiàn)：題型還是比較固定的，考查的能力也就可以重點培養(yǎng)和促進(jìn)。

寧夏近十年中考真題中的圖表題所占分值情況

分析數(shù)據(jù)表明：(1)學(xué)生在面對信息單一的題目表現(xiàn)會好一些，但是面對信息復(fù)雜的題目，表現(xiàn)就差一些;(2)學(xué)生無法將圖表的信息與題干建立聯(lián)系;(3)學(xué)生一旦遇到涉及計算的題目，表現(xiàn)就不好;(4)學(xué)生在面對速率相關(guān)的問題上，除了斜率外,其他信息的提取都相當(dāng)困難。從試卷的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)：主觀題在增加，閱讀量在增加，2018年試卷2378字，2019年試卷2507字，2020年試卷3569字；從單一的定性或定量轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄐ远肯嘟Y(jié)合的考查；從最初對知識的考查更傾向于對能力的考查；每種題型都應(yīng)該有不同的解題方法。最后大家總結(jié)出最基本的解決圖表題的思路：數(shù)與形結(jié)合，一識圖，二看點，三看線，也就是讀懂圖中“點、線、面”的含義及關(guān)系，建立物質(zhì)之間的關(guān)系，利用好數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，解決問題。

3.4 對學(xué)生能力不足進(jìn)行歸因分析。學(xué)習(xí)效果由兩方面因素決定，所以從教和學(xué)兩方面進(jìn)行剖析。一是教師方面：老師對教材圖表利用的充分度、準(zhǔn)確度、對本班學(xué)情的了解、與能力相關(guān)的其他學(xué)課的學(xué)習(xí)情況的了解都會影響能力的培養(yǎng)，教師需要分析自我、結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗，找出教的方面的原因。二是學(xué)生方面：對不同層次的學(xué)生進(jìn)行有計劃有針對性的研究，課堂上采用觀察法、課下采用訪談法，這樣的課上課下結(jié)合的形式、整體學(xué)生和個體學(xué)生相結(jié)合的方式更全面更準(zhǔn)確的掌握學(xué)情。以下是通過對216名學(xué)生進(jìn)行訪談情況，分析數(shù)據(jù)從而了解學(xué)生面對圖表題時的態(tài)度和感受。

(一)做圖表題時是否感到困難

(二)做圖表題難在哪里

從研究中發(fā)現(xiàn),大部分學(xué)生都認(rèn)為自己在做圖表題的過程中遇到了問題,覺得圖表題有難度。其中，在問到學(xué)生在做圖表題時，哪一部分是自己感覺最為困難的問題，超過半數(shù)的學(xué)生覺得在一些信息讀取較為復(fù)雜的題目，例如圖像中曲線拐點多，或是在反應(yīng)過程中摻有雜質(zhì)的題目，感覺難度比較大，還有一部分學(xué)生表示，在用圖表進(jìn)行計算時比較薄弱，總是出錯。有個別學(xué)生覺得，在信息歸納和整理上是自己不擅長的。大部分學(xué)生都覺得自己在進(jìn)行較為復(fù)雜的信息處理以及計算的時候困難最大。再分析教師之前處理圖表類知識時的表現(xiàn)：沒有系統(tǒng)的關(guān)注課本中的圖表內(nèi)容，也沒有形成系統(tǒng)的教學(xué)方法，仔細(xì)分辨了教材中的圖表，討論得出了圖表的類別，每種圖表培養(yǎng)的能力以及采用的教學(xué)策略，為我們今后的教學(xué)提供了很好的參考，在接下來的教學(xué)中我們將采用研究出來的方法進(jìn)行教學(xué)實踐，并及時關(guān)注效果，按照：制定教學(xué)策略—教學(xué)實踐—分析討論—總結(jié)，這一過程教學(xué)實踐反復(fù)進(jìn)行。

3.5 為培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力進(jìn)行教學(xué)改進(jìn)。針對教材中的七類圖表，老師之間交流自己的教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)反思，集體反復(fù)研討，制定教學(xué)方案，針對學(xué)生出現(xiàn)的問題找出合適的教學(xué)策略。具體做法主要有：對呈現(xiàn)課堂內(nèi)容型的圖表，課堂中留出時間讓學(xué)生閱讀圖片，把圖片中的內(nèi)容表述出來，從而培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力；對描述實驗操作及現(xiàn)象型的圖和化學(xué)反應(yīng)工業(yè)流程圖，采用先由教師演示實驗后由學(xué)生描述實驗現(xiàn)象的教學(xué)方法，再讓學(xué)生把實驗裝置圖繪畫出來，培養(yǎng)學(xué)生把實物和圖片結(jié)合的能力，也可以通過實驗圖片想象出實驗過程，從而推測實驗現(xiàn)象的能力；對分子原子結(jié)構(gòu)模型類圖形，教學(xué)中提供模型讓學(xué)生組裝，培養(yǎng)學(xué)生空間立體思維能力，然后讓學(xué)生畫出模型圖，建立學(xué)生化學(xué)模型；柱狀圖扇形圖表格類、函數(shù)圖，讓學(xué)生表述圖表中各個量的數(shù)據(jù)，學(xué)會獲取信息，再分析每種量之間的關(guān)系，培養(yǎng)對信息加工能力和思辨能力;為此還開展觀摩課、借助智學(xué)網(wǎng)大數(shù)據(jù)試卷講評課、同課異構(gòu)課，展示不同學(xué)情采用不同教法，研究各種教學(xué)策略的優(yōu)缺點，多次改進(jìn)，找到最優(yōu)的方式方法，達(dá)到培養(yǎng)及促進(jìn)學(xué)生各種能力。

4.研究結(jié)果

4.1 解決圖表類問題所需能力不足的原因。研究表明能力不足可以概述為：教師對教材中的圖表沒有高效、充分利用；教學(xué)過程中經(jīng)常只讀表象沒有實質(zhì)；學(xué)生對化學(xué)概念、基本的化學(xué)原理的實質(zhì)理解不透徹；80%的基礎(chǔ)層次的學(xué)生語言表達(dá)能力以及數(shù)學(xué)計算能力相對較弱；優(yōu)等生中有一半學(xué)生空間想象力不夠；所有學(xué)生最難的部分是對圖表信息進(jìn)行加工時存在思維缺陷。教學(xué)實踐證明化學(xué)思維的建立、化學(xué)模型的建立、化學(xué)專業(yè)術(shù)語的掌握都有利于圖表問題解決。學(xué)生方面：解決圖表類問題所需能力在很大程度上依賴于原有的經(jīng)驗和認(rèn)知努力，學(xué)生首先需要認(rèn)清自己在圖表類問題解決中每個環(huán)節(jié)所處的能力水平以及能力具備情況，了解自身能力發(fā)展的障礙，這是提高解決圖表類問題能力的前提。其次是解決問題時審題環(huán)節(jié)問題比較嚴(yán)重，審題是解題的基礎(chǔ)，能否快速、準(zhǔn)確地解題很大程度上依賴于審題的成功與否，普遍存在于教學(xué)中學(xué)生審題障礙主要是思維性障礙，表現(xiàn)為機(jī)械類比思維不精；具體問題難以抽象；轉(zhuǎn)化不靈無法變通；表達(dá)疏漏結(jié)論或然等。

4.2 各種能力培養(yǎng)所需采用的有效教學(xué)策略。在這一屆初三學(xué)生開學(xué)伊始，每次考試針對各種能力專門設(shè)計圖表類題型進(jìn)行檢測，利用智學(xué)網(wǎng)對圖表類問題解決結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得出：①課堂上讓學(xué)生先自己觀看圖片，再表述圖表的內(nèi)容，其他同學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充這種教學(xué)方法能很好的培養(yǎng)并促進(jìn)初中生識圖辯圖能力、閱讀能力和語言表達(dá)能力；②學(xué)生自己動手組裝分子模型，繪畫分子原子結(jié)構(gòu)圖的教學(xué)方法，能很好的建立結(jié)構(gòu)模型，對學(xué)生的空間想象能力、微觀認(rèn)知能力起到了很好培養(yǎng)效果；③讓學(xué)生設(shè)計實驗方案、小組合作討論交流、再進(jìn)行實驗操作的教學(xué)活動，對學(xué)生文字與圖形轉(zhuǎn)化能力、實物與圖片結(jié)合能力有很好的作用；④用“找不同”“找規(guī)律”、利用表格數(shù)據(jù)學(xué)生動手“繪制函數(shù)圖”、對培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析能力、信息獲取能力、分析函數(shù)圖形能力都有促進(jìn)作用。解決圖表類問題實質(zhì)是讀懂圖表、提取圖表中的信息并對其進(jìn)行加工篩選。教學(xué)應(yīng)完善知識結(jié)構(gòu)、優(yōu)化概念教學(xué)、強(qiáng)調(diào)方法教學(xué)、重視解題策略、進(jìn)行圖表解讀，最后實現(xiàn)問題解決。

4.3 各種類型圖表題具體的解決方法。從文字、表格以及圖像中獲取有用信息，再利用數(shù)學(xué)工具，結(jié)合化學(xué)原理，從而解決問題，這是解決圖表類問題的整個思維流程。從圖表中提取信息是有層次性的，有些信息可以直接提取，有些則需要整合和推論；所提取信息類型的不同所需的能力也會隨著難度的增加有層次性的提高。研究十年中考題發(fā)現(xiàn)：主觀題在增加，單純的定性、定量轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄐ远肯嘟Y(jié)合。主觀題的增加，閱讀量就在增加，2018年試卷2378字，2019年試卷2507字，2020年試卷3569字。從最初對知識的考查更傾向于對能力的考查；研究得出最基本的解決圖表題的思路是：各種題型先進(jìn)行有針對性同類型基礎(chǔ)練習(xí)、再變式練習(xí)，最終形成解決每一類問題的整體思路。不同類型圖表題要采用不同的解決方法，具體方法已經(jīng)在其他文章中作了詳細(xì)闡述，在此不再贅述。

5.研究啟示

化學(xué)是ー門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，具有微觀、抽象、知識點多等特點?；诨瘜W(xué)學(xué)科素養(yǎng)中能力的培養(yǎng)，診斷學(xué)生能力發(fā)展中的障礙，針對障礙對癥下藥，可以極為有效的改進(jìn)教師的教和學(xué)生的學(xué)。在研究中體會到能力的培養(yǎng)是一個綜合的過程，僅靠化學(xué)單一學(xué)科無法實現(xiàn)，比如：讀圖能力、理解能力、語言表達(dá)能力依賴于語文學(xué)科；計算能力、數(shù)據(jù)分析能力、空間想象能力依賴于數(shù)學(xué)學(xué)課；畫圖能力、辯圖能力又與美術(shù)學(xué)課有關(guān)，如果能參考其他老師的經(jīng)驗則可以更有效更快捷的獲取能力培養(yǎng)的方法。要想讓學(xué)生在做圖表題時不陌生，不害怕，并且可以善于做此類題型，就要在平時的課程中讓學(xué)生多使用圖表，讓圖表情境對于學(xué)生來說不再是ー個陌生的情境，而是熟悉的學(xué)習(xí)情境。為促進(jìn)學(xué)生利用圖表解決問題時的各種能力的提升而進(jìn)行的教學(xué)研究，不僅僅利于學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的養(yǎng)成，也為中學(xué)教師高效使用圖表開展教學(xué)提供有力的參考。