思維導(dǎo)圖在高中化學習題教學中的應(yīng)用探討

劉芳

摘 要：高中化學作為一門融合基礎(chǔ)化學理論、實踐應(yīng)用案例、生活實際內(nèi)容的自然學科，其本身存在著大量抽象的知識點、具象的實驗課程，如何對這些化學核心知識、實踐內(nèi)容進行整合，形成相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)化知識體系，成為化學課教學、習題解答面臨的重要問題之一。通過從思維導(dǎo)圖知識網(wǎng)絡(luò)體系的構(gòu)建著手，探討化學思維導(dǎo)圖使用的理論基礎(chǔ)、主要特征、實現(xiàn)方法，以及當下化學習題課思維導(dǎo)圖教學存在的問題，設(shè)計出高中化學習題課教學的思維導(dǎo)圖執(zhí)行流程，對學生展開化學思維、習題解決方法的培養(yǎng)教育，體現(xiàn)出思維導(dǎo)圖在化學習題課教學中的實踐應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：高中化學習題;思維導(dǎo)圖;教學;應(yīng)用

現(xiàn)階段高中化學習題課的課程教學，通常會用到分類、比較、類比、歸納、演繹、證明、反駁等綜合性思維方法，用于解決抽象化的、邏輯性過強的化學習題問題。因而將思維導(dǎo)圖的化學知識結(jié)構(gòu)、思維推理模式，引入化學習題課程的基礎(chǔ)理論、實踐內(nèi)容教學之中，能夠激發(fā)學生的化學學習積極性、抽象思維意識，使其對某些重難點化學問題進行導(dǎo)圖構(gòu)建、深入認知與理解，找出化學習題突破口、問題解決方法，從而逐步提高化學習題課程的教學實效性、教學質(zhì)量。

一、化學思維導(dǎo)圖的理論基礎(chǔ)與主要特征

（一）化學思維導(dǎo)圖依據(jù)的理論基礎(chǔ)

思維導(dǎo)圖是源于美國大衛(wèi)·海勒（David Hyerle）博士提出的用于語義認知、心理認知的“Upon-Samson”語言工具，主要作用是梳理與厘清學生多種多樣的觀點、想法。當前化學課程教學中使用的思維導(dǎo)圖，通常包含圓圈圖、氣泡圖、括號圖、流程圖、樹型圖、橋型圖等，分別代表著定義、描述、對比分類、綜合分析、排序、因果推理的意義[1]。

當前化學思維導(dǎo)圖所依據(jù)的理論基礎(chǔ)，包括圖式學習理論、視覺思維理論、知識分類與同化理論、格式塔理論、主體性學習理論等。其中圖式學習理論、視覺思維理論的關(guān)聯(lián)性較強，都是指以視覺圖形化的方式，對某一文本信息、心理活動信息進行視覺框架建立，單個視覺主圖中涵蓋多個子圖、每個子圖內(nèi)又包含著多種要素，整個視覺圖式可以將不同類別的零碎知識內(nèi)容，進行互為關(guān)聯(lián)的、有意義的聯(lián)結(jié)，使之結(jié)構(gòu)化。而知識分類與同化理論、格式塔理論，則是依據(jù)不同知識的主要內(nèi)容、表征方式，進行相互區(qū)別分類，并針對性使用相應(yīng)的化學思維、解題技巧，完成復(fù)雜化學習題的綜合分析、類屬劃分與排序、因果推導(dǎo)，使內(nèi)在知識結(jié)構(gòu)形成等級排列。

（二）化學思維導(dǎo)圖具有的主要特征

化學思維導(dǎo)圖是以化學物質(zhì)性質(zhì)、化學反應(yīng)之間的關(guān)聯(lián)性為主，建構(gòu)起的內(nèi)在知識結(jié)構(gòu)體系，因而就化學思維導(dǎo)圖體系、不同知識要素結(jié)構(gòu)的組織與形成而言，其通常具有以下幾方面的特征：

1.適用面廣泛性?；瘜W思維導(dǎo)圖作為一種發(fā)散型的知識結(jié)構(gòu)體系，可以通過在各級主體層級，設(shè)置用于知識內(nèi)容表現(xiàn)的框圖，展示不同主題的文本、關(guān)鍵字、圖像，并揭示多個主題之間的隸屬關(guān)系，因而可廣泛運用到化學課堂筆記、問題探討、習題解答等活動之中。

2.邏輯關(guān)聯(lián)性。化學思維導(dǎo)圖主要是對化學物質(zhì)性質(zhì)、化學反應(yīng)等描述的邏輯圖，因而在整個知識架構(gòu)上有著緊密的邏輯關(guān)聯(lián)性。如當化學思維導(dǎo)圖的某一方框內(nèi)容確定后，與之關(guān)聯(lián)的其他方框信息也往往基本確定，但不同思維導(dǎo)圖的外在組織與呈現(xiàn)形式卻多種多樣，教師可以根據(jù)自身化學教學的需要，選擇合適的思維導(dǎo)圖，進行教學內(nèi)容的組織與演示。

3.靈活性及可拓展性?；瘜W思維導(dǎo)圖通常使用數(shù)字軟件，進行不同層級思維導(dǎo)圖要素的連線，因此在實際化學思維導(dǎo)圖的構(gòu)建、關(guān)聯(lián)使用過程中，可根據(jù)化學物質(zhì)性質(zhì)、化學反應(yīng)的復(fù)雜程度，靈活添加相關(guān)的可拓展組件，形成單獨思維子圖或幾種思維子圖的連接，可準確地反映師生對化學問題思考、修改與完善的步驟。

二、不同思維導(dǎo)圖用于高中化學習題課程教學的組織與實施方案

高中課程教學的化學思維導(dǎo)圖，主要包括圓圈圖、氣泡圖、樹型圖、括號圖、流程圖、橋型圖，不同思維導(dǎo)圖的課程知識結(jié)構(gòu)建構(gòu)、關(guān)聯(lián)排序、因果推理的方式，存在著顯著的差異性。因而教師要合理利用多種思維導(dǎo)圖，開展化學理論知識、實踐案例的組織與整合，并在習題教學中向?qū)W生進行系統(tǒng)化的展示。

（一）圓圈圖用于化學概念的定義與歸納

根據(jù)化學概念表征的要求，將兩個同心圓組成的圓圈思維導(dǎo)圖，作為不同化學物質(zhì)、化學性質(zhì)、化學反應(yīng)關(guān)聯(lián)度的表示方式，進行化學物質(zhì)、化學性質(zhì)、化學反應(yīng)之間關(guān)系的總結(jié)歸納。如，物質(zhì)的量濃度與溶液量、溶質(zhì)物質(zhì)的量、物質(zhì)的單位體積之間，存在著緊密的關(guān)聯(lián)關(guān)系，因而二者可以用圓圈思維導(dǎo)圖表示被包含、包含的關(guān)系[2]。同時在酸堿反應(yīng)實際性質(zhì)的總結(jié)過程中，也可以用包含、被包含的圓圈思維導(dǎo)圖，總結(jié)歸納出酸堿反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式。

（二）氣泡圖用于化學物質(zhì)及其性質(zhì)的演繹

氣泡圖是將一個大圓放置于其他圓圈的中心，并使用線段進行大圓、小圓互聯(lián)的思維導(dǎo)圖形態(tài)，簡單氣泡圖的圓圈只有一條連線、復(fù)雜氣泡圖的圓圈有多條連線，主要用于描述某一化學物質(zhì)的具體性質(zhì)，如元素周期表中某一元素的具體性質(zhì)，以及石灰石的性質(zhì)、膠體的性質(zhì)等。這一物質(zhì)性質(zhì)的表述過程中，可將石灰石放置于大圓圈內(nèi)，其他諸如方解石化微晶、三角面體及菱面體、淺灰色或青灰色、塊狀或粒狀的性質(zhì)放于周圍圓圈內(nèi)。

（三）括號圖用于化學物質(zhì)的細化推理

括號圖是以多個大括號的方式，構(gòu)建起不同化學物質(zhì)、具體構(gòu)成的關(guān)系，或者化學物質(zhì)、單質(zhì)、元素、化學反應(yīng)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系[3]。其中大括號的左方通常為反應(yīng)物、物質(zhì)名稱，右方通常為反應(yīng)物的名稱推斷或性質(zhì)解釋、生成物，以此逐層細化，來完成化學知識系統(tǒng)中整體、部分關(guān)系的解釋。

（四）流程圖用于化學執(zhí)行流程的排序

流程圖主要由多個方框、箭頭形成化學反應(yīng)實現(xiàn)原理的連接，其中方框內(nèi)部填寫反應(yīng)元素，箭頭上方填寫參與反應(yīng)的其他元素、反應(yīng)條件，由此構(gòu)成一套完整的化學反應(yīng)執(zhí)行流程。當前以流程圖為主的思維導(dǎo)圖，通常包含單獨流程圖、復(fù)式流程圖等的組成類型，如單質(zhì)硫制備硫酸的執(zhí)行流程圖為單獨流程圖，粗鹽提純的執(zhí)行流程圖為復(fù)式流程圖。通過流程圖的思維導(dǎo)圖，對化學物質(zhì)、化學反應(yīng)中所涉及的要素進行知識結(jié)構(gòu)的排序，可以幫助高中學生理解化學反應(yīng)的整個實現(xiàn)流程。

（五）樹型圖、橋型圖用于化學知識體系的羅列

樹型圖也被稱為樹狀圖，為最常見的思維導(dǎo)圖類型，其主要將化學知識體系分為主干、枝干，其中主干為所有枝干要素意義的匯總，枝干上又會分出多個分散的次枝干，由此不斷劃分形成一個龐大的樹狀結(jié)構(gòu)思維導(dǎo)圖。如，在高中化學物質(zhì)的知識體系構(gòu)建過程中，可使用樹狀圖的思維導(dǎo)圖，將化學物質(zhì)的組成體系，做出逐步知識細化、案例羅列。此外，思維導(dǎo)圖還包括橋型圖，該圖通常用于化學物質(zhì)、化學反應(yīng)羅列，以及具體內(nèi)容的解釋。

三、思維導(dǎo)圖在高中化學習題課教學中的實踐應(yīng)用研究

（一）思維導(dǎo)圖在無機化學推斷習題課程教學中的實踐應(yīng)用策略

無機化學推斷題為高考最常見的題型之一，也是日常化學課程教學中經(jīng)常遇到的習題類型。對這一題型內(nèi)容的教學，需要教師結(jié)合不同學生的學情、解題的突破口，設(shè)置與之相關(guān)的教師備課思維導(dǎo)圖，向?qū)W生講解不同化學反應(yīng)中的物質(zhì)關(guān)聯(lián)[4]。

如，過氧化鈉、碳酸氫鈉為兩種常見的化合物，以上兩種化合物組成混合物后，過氧化鈉、碳酸氫鈉化合物加熱反應(yīng)的焰色為黃色;過氧化鈉與水反應(yīng)后，生成氫氧化鈉和氧氣;碳酸氫鈉與硫酸反應(yīng)，生成硫酸鈉、二氧化碳和水。以上三個反應(yīng)為并列反應(yīng)。氫氧化鈉、碳酸氫鈉反應(yīng)后，生成碳酸鈉和水;碳酸氫鈉受熱分解反應(yīng)后，生成碳酸鈉、二氧化碳和水。若過氧化鈉、碳酸氫鈉混合物加熱后，只得到一種固體化合物，那么過氧化鈉、碳酸氫鈉化合物的質(zhì)量之比最大值是什么？

對以上化學習題課程內(nèi)容的教學，可以使用樹狀思維導(dǎo)圖、流程思維導(dǎo)圖，對不同化合物性質(zhì)、化學反應(yīng)方程進行推定與表示。先使用樹狀思維導(dǎo)圖，進行鈉元素的原子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)，以及其在自然界、實驗室中存在形式的表示，再對鈉元素與氧氣反應(yīng)、與水反應(yīng)的公式做出表示，構(gòu)建起無機化學推斷習題教學的完整思維導(dǎo)圖。

在過氧化鈉、碳酸氫鈉反應(yīng)的具體習題中，對鈉化合物的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)做出簡潔直觀呈現(xiàn)，引導(dǎo)學生從給出的化學條件、化學反應(yīng)結(jié)果出發(fā)，分析與推定涉及的化合物類型，以及得出多種化合物在加熱過程中、與水反應(yīng)過程中的化學方程式。之后由給出的化學方程式思維導(dǎo)圖，得出過氧化鈉、碳酸氫鈉化合物在完全充分反應(yīng)后的質(zhì)量之比最大值。而學生在跟隨教師的思路，觀看與解答相應(yīng)的化學課程習題后，也會更加快速準確理解化學實驗的執(zhí)行流程，得到的化學習題課程教學效果也更好。

（二）思維導(dǎo)圖在化學實驗習題課程教學中的實踐應(yīng)用策略

復(fù)流程圖由三列方框、若干條線段構(gòu)成，中間列方框只有一個。中間方框中寫下事件，左邊一列方框中寫出事件發(fā)生的原因，右邊一列方框中對應(yīng)事件發(fā)生的原因，寫出事件引起的結(jié)果[5]。因此，在分析化學反應(yīng)速率影響因素，及其導(dǎo)致結(jié)果的教學中，化學反應(yīng)速率隨反應(yīng)物物質(zhì)的量濃度、壓強、溫度、催化劑、反應(yīng)物狀態(tài)的改變而改變，可以采用復(fù)流程圖做出記錄，便于直接看出因果關(guān)系，并能夠幫助學生主動分析為什么事件會發(fā)生，又會產(chǎn)生什么樣的結(jié)果。

在溫度、濃度、壓強影響平衡的實驗過程中，由教師設(shè)置用于化學實驗習題解答的流程圖，進行某一化學反應(yīng)執(zhí)行流程的排序和推理。如二氧化氮、四氧化二氮之間的相互轉(zhuǎn)化習題，將兩個圓底燒瓶分別放置于兩個燒杯中，圓底燒瓶內(nèi)部充有相同體積的二氧化氮，兩個燒瓶之間使用玻璃管、橡皮塞進行連接，左側(cè)燒杯里盛有熱水、右側(cè)燒杯里盛有冰水，放置一段時間直至圓底燒瓶內(nèi)部的顏色不發(fā)生改變，則根據(jù)該實驗現(xiàn)象找出化學反應(yīng)的原理。

教師在該化學實驗習題課程教學過程中，可以設(shè)置由三列方框、若干條線段構(gòu)成的流程思維導(dǎo)圖，對系統(tǒng)溫度、濃度、壓強等影響平衡的條件改變后，化學反應(yīng)的移動方向進行講解。其中中間框圖填寫二氧化氮、四氧化二氮之間，在溫度發(fā)生變化后的相互轉(zhuǎn)化方程式，直至二者達到穩(wěn)態(tài)平衡后，圓底燒瓶內(nèi)部的顏色不發(fā)生改變。上方的左側(cè)框圖填寫：該實驗的左側(cè)燒杯里盛有熱水，則左側(cè)圓底燒瓶內(nèi)的溫度上升，平衡向吸熱方向移動;右側(cè)框圖填寫：因而平衡逆向移動，單位體積內(nèi)二氧化氮的物質(zhì)的量增多，左側(cè)燒瓶內(nèi)的顏色變深。下方的左側(cè)框圖填寫：實驗的右側(cè)燒杯里盛有冰水，則右側(cè)圓底燒瓶內(nèi)的溫度下降，平衡向放熱方向移動;右側(cè)框圖填寫：因而平衡正向移動，單位體積內(nèi)二氧化氮的物質(zhì)的量減少，左側(cè)燒瓶內(nèi)的顏色變淺。

（三）思維導(dǎo)圖在化學計算習題課程教學中的實踐應(yīng)用策略

化學計算習題是貫穿于三年高中化學課程的重要習題類型，也是比較難于理解的習題類型，主要考查學生的邏輯思維能力、數(shù)學運算能力。對化學計算習題的教育教學，可以使用氣泡思維導(dǎo)圖，進行整個教學情境、教學內(nèi)容、教學方式的組織設(shè)置，引導(dǎo)學生認知與理解其中涉及的化學理論知識、解題技巧[6]。

如實驗室中使用高錳酸鉀、濃鹽酸制取氯氣的反應(yīng)，就涉及氧化還原的基本概念，以及化學反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移知識，反應(yīng)前后的元素化合價也會發(fā)生變化。對這一化學計算習題的課程教學可以設(shè)置氣泡型的思維導(dǎo)圖，在中間的氣泡填寫“氧化還原的概念及轉(zhuǎn)化關(guān)系”;左側(cè)的三個氣泡填寫“反應(yīng)前后元素化合價發(fā)生變化”“電子轉(zhuǎn)移表示法：單箭號表示法，雙箭號表示法”“相關(guān)計算：氧化劑的電子總數(shù)與還原劑失電子總數(shù)相等”;右側(cè)的三個氣泡填寫“實質(zhì)：有電子的轉(zhuǎn)移（得失與偏移）”“反應(yīng)物為氧化劑，還原劑”“生成物為氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物”。這樣可以清楚地表示化學計算習題的解決思路，從而提高學生的邏輯思維能力、挖掘和拓展能力、數(shù)學運算能力。

結(jié)束語

面對高中化學習題課教學中存在的教學內(nèi)容單一、教學手段滯后、盲目訓(xùn)練等問題，需要通過一系列思維導(dǎo)圖的引入與實施，提高教師習題教學質(zhì)量、學生習題學習效果。因此，在高中化學習題課程的教學過程中，利用圓圈思維導(dǎo)圖、氣泡思維導(dǎo)圖、括號思維導(dǎo)圖、流程思維導(dǎo)圖、樹型思維導(dǎo)圖等方案，由教師、學生一道參與到習題問題的探究實踐中，可構(gòu)建起完善的化學知識網(wǎng)絡(luò)，提高化學習題課的教學效率和質(zhì)量。

參考文獻

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