化學(xué)核心素養(yǎng)在圖像分析題中的滲透和延伸研究

陳麗娟 毛彩霞 李亞婷 呂宗學(xué)

摘要：近年中考部分試題中，采用簡明的圖像呈現(xiàn)方式考查學(xué)生處理信息、數(shù)據(jù)的能力，運(yùn)用的是對學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)不同發(fā)展水平進(jìn)行全方位檢測的方式方法。如何將化學(xué)核心素養(yǎng)的提升落實(shí)在圖像分析題教學(xué)中，已成為化學(xué)教學(xué)研究的重要課題。文章結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，對化學(xué)核心素養(yǎng)在圖像分析題中的滲透和延伸進(jìn)行研究，以培養(yǎng)學(xué)生處理信息、數(shù)據(jù)的能力，發(fā)展學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：圖像分析題；化學(xué)教學(xué)；核心素養(yǎng)；滲透和延伸

中圖分類號：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1008-3561（2023）15-0097-04

基金項目：本文系甘肅省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度一般課題“化學(xué)核心素養(yǎng)在圖像分析題中的滲透和延伸研究”（課題立項號：GS[2021]GHB0086）研究成果

一、問題的提出

隨著新課改的實(shí)施，化學(xué)教學(xué)進(jìn)行了相應(yīng)的改革，重視核心素養(yǎng)的培養(yǎng)已成為教學(xué)的核心。圖像分析題是近幾年中考的必考題型，是教學(xué)和備考復(fù)習(xí)中非常重要的部分。教師要以此為契機(jī)，以真實(shí)、具體的圖像分析題的情境為學(xué)生發(fā)展化學(xué)核心素養(yǎng)搭建平臺，并在此平臺上挖掘知識的育人價值，發(fā)展學(xué)生的關(guān)鍵能力，培養(yǎng)學(xué)生的必備品格。

二、近兩年蘭州市中考題中對圖像分析題的考查實(shí)例

試題（2021年蘭州中考17）。某學(xué)習(xí)小組運(yùn)用傳感器探究鈉與水的反應(yīng)得到如下圖像，其中圖1是反應(yīng)過程中溶液溫度與時間的圖像，圖2是反應(yīng)過程中溶液pH與時間的圖像。

回答下列問題：

（1）鈉與水的反應(yīng)屬于______反應(yīng)（填“吸熱”或者“放熱”）。（2）結(jié)合圖1分析，鈉充分反應(yīng)時對應(yīng)的點(diǎn)是______。（3）鈉與水反應(yīng)能生成一種可燃性氣體，請結(jié)合圖2寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式______。（4）將少量金屬鈉投入稀硫酸鎂溶液中，生成一種白色沉淀，寫出該沉淀的化學(xué)式_____。答案為：①放熱，②B，③2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，④Mg（OH）2。命題主旨：本題主要考查學(xué)生文字閱讀能力、識圖能力和在文字、圖像中獲取信息的能力。答卷情況：該題滿分4分，平均得分2.13分，平均得分率53.3%。答題時存在的問題：學(xué)生對圖像分析不夠準(zhǔn)確，化學(xué)用語書寫不夠規(guī)范。建議日常教學(xué)中提升學(xué)生認(rèn)圖、識圖能力，并多練習(xí)用化學(xué)用語準(zhǔn)確敘述圖像問題。

試題（2021年蘭州中考19）。閱讀下面科普短文，回答有關(guān)問題。

甲醛（CH2O）在常溫下是無色、有刺激性氣味的氣體，極易溶于水，是重要的工業(yè)原料。由于甲醛具有較高毒性，影響人體健康，因此剛裝修好的房屋不宜立即入住，需開窗通風(fēng)一段時間。

某實(shí)驗小組在4個密閉倉中分別研究了綠蘿、白鶴芋、吊蘭、袖珍椰子4種觀葉植物0～12h內(nèi)凈化甲醛的能力（圖1）和綠蘿在0～4h、4～8h、8～12h不同時間段凈化甲醛的趨勢（圖2）。從圖2中可以看出不同時間段植物凈化甲醛的速率不同，造成這種現(xiàn)象的原因有兩點(diǎn)：一是甲醛初始濃度高，對植物形成脅迫作用，植物為了緩解這種脅迫而調(diào)動自身某些快速反應(yīng)機(jī)制將甲醛吸收代謝，當(dāng)密閉倉中甲醛濃度降低到一定值時，植物感到脅迫降低，就放慢了代謝速率；二是植物的根系及盆土起到一定的凈化作用，在較短時間內(nèi)降低密閉倉中的甲醛濃度。

（1）活性炭對甲醛也有一定凈化能力，是因為活性炭具有_____性。（2）由圖1可知，4種觀葉植物凈化甲醛百分率由大到小的順序是_____。（3）根據(jù)圖2分析，綠蘿在_____時間段內(nèi)凈化甲醛的速率最高。（4）下列說法正確的是_____。A .用大量甲醛給海產(chǎn)品保鮮。B .甲醛是重要的工業(yè)原料，但使用時需考慮其對環(huán)境的影響。C .在甲醛濃度較高的初始階段，根系和盆土沒有起到凈化作用。D .通風(fēng)換氣不能降低室內(nèi)甲醛含量。答案為：①吸附，②白鶴芋>綠蘿>吊蘭>袖珍椰子，③8～12h，④B。命題主旨：科普類閱讀題型對學(xué)生大量文字閱讀能力和識圖能力都是考驗。本題取材新穎，考查學(xué)生閱讀文字信息并結(jié)合圖像進(jìn)行思考的能力，并用兩種不同的統(tǒng)計圖考查學(xué)生的識圖能力，結(jié)合化學(xué)知識作出解答。答卷情況：該題滿分4分，平均得分3.15分，平均得分率78.8%。答題時存在的問題：化學(xué)用語表述不夠準(zhǔn)確，學(xué)生的識圖能力有待加強(qiáng)。

三、圖像分析題答題現(xiàn)狀的分析

1.存在的主要問題

（1）重知識，輕能力的培養(yǎng)。從圖像分析題答題情況分析可見，教師通過思維導(dǎo)圖、圖表等對知識點(diǎn)進(jìn)行了細(xì)致梳理，學(xué)生也對基礎(chǔ)知識有了一定的積累，但僅限于知識的重復(fù)和疊加，沒有將知識點(diǎn)和知識點(diǎn)的組合梳理為連貫狀態(tài)，處于對知識點(diǎn)死記硬背的狀態(tài)，更談不上對知識的靈活駕馭和遷移。缺乏對知識的重建過程，學(xué)生的深度學(xué)習(xí)沒有達(dá)到，對新的情境中出現(xiàn)的問題無從著手。

（2）重數(shù)量，輕質(zhì)量的突破。從圖像分析題答題情況分析可以看出，學(xué)生、教師秉持的是“量變必能達(dá)到質(zhì)變”的思維，對一些單一知識點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)再現(xiàn)，沒有深究靜態(tài)知識本源化、整體化、意義化，缺乏具體情境創(chuàng)設(shè)后有針對性地對知識點(diǎn)進(jìn)行重設(shè)和突破。

（3）重練習(xí)，輕探究的運(yùn)用。學(xué)生重視習(xí)題訓(xùn)練，忽視情境創(chuàng)設(shè)下知識的遷移，忽視重塑情境后對具體問題的分析和解決，缺乏創(chuàng)新和突破，缺乏有效的思維方式，缺乏應(yīng)有的表達(dá)能力，對知識點(diǎn)在繪圖過程中的分析和使用比較僵化，不能結(jié)合新的情境以發(fā)散思維的方式將知識點(diǎn)靈活應(yīng)用于解題中。

2.存在問題的原因

（1）受“應(yīng)試教育”的影響，教師非常謹(jǐn)慎，不敢跳出應(yīng)試的界限，所有教學(xué)內(nèi)容都依附于教科書。另外，部分教師思想保守，不愿進(jìn)行改革，教學(xué)理念沒有做到與時俱進(jìn)。學(xué)生在教學(xué)中被動接受，缺乏學(xué)習(xí)的積極性和自主性，缺乏深度有效的思考，對課本知識和核心素養(yǎng)之間的區(qū)分和聯(lián)系沒有較好的理解，沒有認(rèn)識到知識體系是圖像繪制的基礎(chǔ)，圖像繪制是綜合能力的體現(xiàn)，更是對學(xué)科素養(yǎng)檢驗的一種方式，有了知識的積累并不一定能理解圖像繪制，但沒有課本知識，圖像的繪制就變成了無源之水。學(xué)生對課本知識理解膚淺，沒有進(jìn)行深層次的學(xué)習(xí)，談不上對知識的駕馭和變通。

（2）教師對核心素養(yǎng)認(rèn)識不到位，過分強(qiáng)調(diào)課本的知識結(jié)構(gòu)，使課本陳述性知識的識記、鞏固滯留在表面，沒有進(jìn)行深層次挖掘，沒有走向?qū)W生心靈的需要，沒有理順課本、知識結(jié)構(gòu)、核心素養(yǎng)之間的關(guān)系。學(xué)生缺乏應(yīng)用知識去解決實(shí)際問題的能力，缺乏知識的實(shí)踐性、行動性、預(yù)判性，缺乏在情境中對所學(xué)知識的應(yīng)用和駕馭能力，所以對于能力要求高又需要拓展的圖像內(nèi)容束手無策。

四、解決方法和努力方向

化學(xué)是一門在原子、分子的基礎(chǔ)上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的學(xué)科，主要基于物質(zhì)觀和變化觀來認(rèn)識物質(zhì)。義務(wù)教育化學(xué)課程主要是引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)的視角認(rèn)識物質(zhì)世界，具有啟蒙性、實(shí)踐性和發(fā)展性。在化學(xué)課標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出化學(xué)核心素養(yǎng)，不僅有利于學(xué)生學(xué)好化學(xué)，還有利于發(fā)揮化學(xué)學(xué)科的育人作用，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，讓學(xué)生形成學(xué)科獨(dú)有的思維方式、實(shí)證方式以及實(shí)驗操作能力，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力，形成正確的世界觀、人生觀、價值觀。

基于以上原因，教師需要深化教育改革，聚焦學(xué)科育人方式的轉(zhuǎn)變，深化化學(xué)課堂的改革，落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)，深度挖掘教科書的知識內(nèi)容，以基于課本，來源于生活、服務(wù)于生活的理念，倡導(dǎo)在做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生持久發(fā)展必備的品格和能力為目的，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展。在初三化學(xué)教學(xué)中，教師要深度挖掘課本知識的內(nèi)涵與外延，掌握反應(yīng)物和生成物之間的狀態(tài)、質(zhì)量變化、反應(yīng)時間和加熱時間等知識點(diǎn)的區(qū)別和聯(lián)系，調(diào)整自變量和因變量，依據(jù)具體的情境分析問題，繪制出對應(yīng)的圖像并依據(jù)圖像選擇對應(yīng)的反應(yīng)試劑。要力圖通過教師和學(xué)生的雙邊活動，將靜態(tài)知識轉(zhuǎn)化為過程知識，通過學(xué)法指導(dǎo)和培養(yǎng)思維等過程，最終轉(zhuǎn)化為學(xué)生終身發(fā)展所需要的學(xué)科能力。

五、核心素養(yǎng)在圖像分析題中的滲透———知識和圖像的有效契合

化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)在化學(xué)課程中的具體化，其重點(diǎn)在于化學(xué)觀念形成和化學(xué)學(xué)科思維形成上。在教學(xué)中，教師需要依托化學(xué)課程內(nèi)容，在初中化學(xué)課標(biāo)“基礎(chǔ)為主、能力為重、價值引領(lǐng)、素養(yǎng)取向”的指導(dǎo)下，深度挖掘知識的價值，創(chuàng)設(shè)具體的情境，將化學(xué)概念、化學(xué)原理、化學(xué)定律、物質(zhì)變化、物質(zhì)組成、物質(zhì)變化中的能量變化等有機(jī)地結(jié)合在一起，再通過多種方式呈現(xiàn)出來，如原理表述、成因分析、實(shí)驗探究、表格分析、圖像分析等。在圖像分析題中，不同的知識點(diǎn)要創(chuàng)設(shè)不同的情境。創(chuàng)設(shè)的情境要和知識點(diǎn)相契合，不能為了凸顯情境的新穎性而起點(diǎn)太高，不顧及知識點(diǎn)的切入。這樣不僅不能充分考查學(xué)生知識的掌握程度，更談不上知識的遷移、能力的考查。也不能一味地為了考查基礎(chǔ)，使情境的創(chuàng)設(shè)沒有梯度，只是簡單的知識堆砌，知識點(diǎn)的考查沒有關(guān)聯(lián)性，否則既體現(xiàn)不了能力，更體現(xiàn)不了化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

為了能更好地在化學(xué)圖像題中體現(xiàn)知識、能力、化學(xué)思維及最終的素養(yǎng)取向，需要從以下幾個方面著手。

（1）知識點(diǎn)的選取必須緊貼生活，基于義務(wù)教育九年級化學(xué)教材，又高于教材，凸顯“化學(xué)來源于生活，回歸到生活”的學(xué)科理念。如雙氧水分解制備氧氣反應(yīng)中水的量隨反應(yīng)時間的變化關(guān)系圖，電解水過程中氧氣和氫氣的量的關(guān)系、體積關(guān)系等。

（2）理論和實(shí)踐相結(jié)合，有梯度地呈現(xiàn)知識在理論、實(shí)踐、能力、素養(yǎng)方面的要求，對知識點(diǎn)的考查層層深入，環(huán)環(huán)相扣，呈現(xiàn)學(xué)科的育人價值和素養(yǎng)取向。如在HCl，CuCl2的混合溶液中加入NaOH后，溶劑的質(zhì)量與NaOH的加入量的變化關(guān)系，生成沉淀的量與NaOH的加入量的變化關(guān)系等。

（3）鑒于學(xué)科的特點(diǎn)，深抓實(shí)質(zhì)，在不同的情境中解決實(shí)際問題，再加以拓展和反思，達(dá)到圖像和原理的有機(jī)統(tǒng)一、深度思維和呈現(xiàn)方式的有機(jī)統(tǒng)一。例如2021年蘭州黑白卷中有關(guān)碳酸鈣固體和稀鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳的體積隨時間的變化關(guān)系中對于不同時間段反應(yīng)速率快慢的評判和理由的探究，是對理論聯(lián)系實(shí)際、知識和圖像有機(jī)結(jié)合的完美詮釋。

（4）在解題的過程中，挖掘?qū)W科知識的育人價值，達(dá)到能力、價值、素養(yǎng)的提升。如對84消毒液中有效成分隨溫度的變化關(guān)系圖像進(jìn)行分析后，提出84消毒液的儲存方法；根據(jù)氯氣在水中的主要?dú)⒕煞衷诓煌琾H值條件下的殺菌效能，提出用氯氣消毒最好是在冬季的結(jié)論。

六、核心素養(yǎng)在圖像分析題中的延伸———備考攻略

中考是一次大規(guī)模的能力選拔考試，命題既要兼顧基礎(chǔ)，又要凸顯能力，所以在考查的題型上主要有選擇、填空、簡答、實(shí)驗探究、計算五大類，圖像分析題均可以出現(xiàn)在這幾類考題中。下面，筆者依次探討各類考題中有關(guān)圖像分析題的答題方法。

（1）選擇題中的圖像分析題的答題方法。化學(xué)選擇題都是單選，圖像的考查一般在一個題中給出統(tǒng)攝問題，而對應(yīng)的四個選項都是針對這個問題從不同角度繪制了不同圖像，也有可能是4個獨(dú)立的圖像問題的組合，讓學(xué)生依據(jù)自己的理解選擇最合適的答案。對于這類題，學(xué)生答題時必須讀懂命題者的意圖，抓住自變量和因變量之間的關(guān)系，這個關(guān)系出處可能是定律，也有可能是原理或規(guī)律，對這類圖像主要從縱向和橫向兩個方向給出答題的技巧。先說縱向，需要搞清楚章節(jié)之間的關(guān)聯(lián)，梳理出知識的主體脈絡(luò)，依據(jù)圖像中的自變量和因變量仔細(xì)分析，作出解答。橫向可以是同類知識的遷移，依據(jù)原理、定律、規(guī)律的暗脈進(jìn)行仿寫、推演、歸納，其基礎(chǔ)是教材，只有熟悉課本內(nèi)容，才能更好地做到知識的轉(zhuǎn)化和遷移。

（2）填空題中的圖像分析題的答題方法。2021年新課改以來，為提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，達(dá)到全面對不同層次學(xué)生的素養(yǎng)進(jìn)行考查的目的，圖像分析題以各種面孔出現(xiàn)在不同的題型中，常見的有填空、簡答、閱讀、實(shí)驗探究等。這些題型對于一般綜合能力要求比較高，學(xué)生不僅需要對基礎(chǔ)知識熟練掌握，還要在知識的遷移和轉(zhuǎn)化方面有很好的靈活性，關(guān)鍵是審題并對點(diǎn)睛性的語言有很好的把握。因此，在備考中常需要注意兩個方面，一是抓好基礎(chǔ)知識，掌握不同原理、定律和規(guī)律的應(yīng)用范圍，掌握知識的外延和內(nèi)涵，這樣會在語言類的表述題審題中精準(zhǔn)度更高，并能在短時間內(nèi)提煉出簡明扼要的觀點(diǎn)。二是一定要仔細(xì)分析圖像，明確圖像呈現(xiàn)出的問題，再將問題和知識點(diǎn)考查有機(jī)地結(jié)合在一起，這樣解題思路明確，方向精準(zhǔn)，就不至于出現(xiàn)答非所問、詞不達(dá)意的情形。

（3）閱讀的圖像分析題的答題方法。在近幾年的中考題中出現(xiàn)了一種新的題型———閱讀題，這類題以貼近生活的事例為依托，設(shè)題新穎，結(jié)合生活，屬于起點(diǎn)高、落點(diǎn)低的考題。對于這類題，部分學(xué)生不認(rèn)真分析題干，一看信息和圖像就盲目認(rèn)為自己不會，錯過了很好的訓(xùn)練機(jī)會。因此，對于這類題的備考，學(xué)生一定要克服畏懼心理，先從心理上戰(zhàn)勝它，再靜心抽絲剝繭，層層深入分析題意，結(jié)合圖像信息，邊閱讀，邊理解，邊歸納，結(jié)合課本知識進(jìn)行解答，答題盡量使用題目原話（專業(yè)術(shù)語）。對于圖像反應(yīng)出的一些數(shù)據(jù)信息，要分析清楚自變量和因變量之間的關(guān)系，再結(jié)合閱讀內(nèi)容，進(jìn)行整理和歸納。

（4）實(shí)驗探究中的圖像分析題的答題方法。實(shí)驗探究題大多綜合性比較強(qiáng)，不僅要理順探究的思路，還要依據(jù)命題意圖對核心信息加以分析，再找出核心信息和數(shù)據(jù)的關(guān)系，分析數(shù)據(jù)變化的原因，分析斜率變化的原因，分析出現(xiàn)實(shí)驗誤差的原因。總體來說，這類題難度大，靈活性強(qiáng)，學(xué)生不僅需要厚實(shí)的理論功底，還需要具備敏銳的信息捕獲能力，在此基礎(chǔ)上，細(xì)讀題干，結(jié)合圖像信息和內(nèi)容，才能正確進(jìn)行解答。

（5）計算題中的圖像分析題的答題方法。計算題是理科的明顯標(biāo)志，考查學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析和處理能力?；瘜W(xué)學(xué)科具有特殊性，數(shù)據(jù)的獲得是基于實(shí)驗的，再將這些數(shù)據(jù)反映在圖像中，讓學(xué)生觀察分析圖像，從圖像中獲得必要的信息，解決題設(shè)中提出的問題。該類題的答題要點(diǎn)主要是基于平時對實(shí)驗現(xiàn)象的深度觀察，理解各種物質(zhì)的狀態(tài)及特性，再結(jié)合具體情境，分析每一個數(shù)據(jù)傳達(dá)的信息，及多組數(shù)據(jù)反映出的內(nèi)部關(guān)聯(lián)，運(yùn)用數(shù)學(xué)工具將圖像分析和實(shí)驗數(shù)據(jù)的考查完美地結(jié)合在一起，體現(xiàn)了化學(xué)核心素養(yǎng)中對學(xué)生能力的要求。

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Research on the Penetration and Extension of Chemical Core Competence in Image Analysis Problems

Chen Lijuan， Mao Caixia， Li Yating， Lv Zongxue

（Lanzhou Branch Middle School of the Chinese Academy of Sciences， Gansu Province， Lanzhou 730000， China）

Abstract： In recent years， some of the test questions in the middle school entrance examination have used concise image presentation methods to test students ability to process information and data， using comprehensive methods to detect the different development levels of students core chemical competence. How to implement the improvement of chemical core competence in the teaching of image analysis questions has become an important topic in chemical teaching research. Based on teaching practice， this article studies the penetration and extension of chemical core competence in image analysis questions， in order to cultivate students ability to process information and data， and develop their chemical core competence.

Key words： imageanalysisquestions；chemistryteaching；corecompetence；penetration and extension