化学核心素养在图像分析题中的渗透和延伸研究

陈丽娟 毛彩霞 李亚婷 吕宗学

摘要：近年中考部分试题中，采用简明的图像呈现方式考查学生处理信息、数据的能力，运用的是对学生化学学科核心素养不同发展水平进行全方位检测的方式方法。如何将化学核心素养的提升落实在图像分析题教学中，已成为化学教学研究的重要课题。文章结合教学实践，对化学核心素养在图像分析题中的渗透和延伸进行研究，以培养学生处理信息、数据的能力，发展学生化学学科核心素养。

关键词：图像分析题；化学教学；核心素养；渗透和延伸

中图分类号：G633.8文献标志码：A文章编号：1008-3561（2023）15-0097-04

基金项目：本文系甘肃省教育科学“十四五”规划2021年度一般课题“化学核心素养在图像分析题中的渗透和延伸研究”（课题立项号：GS[2021]GHB0086）研究成果

一、问题的提出

随着新课改的实施，化学教学进行了相应的改革，重视核心素养的培养已成为教学的核心。图像分析题是近几年中考的必考题型，是教学和备考复习中非常重要的部分。教师要以此为契机，以真实、具体的图像分析题的情境为学生发展化学核心素养搭建平台，并在此平台上挖掘知识的育人价值，发展学生的关键能力，培养学生的必备品格。

二、近两年兰州市中考题中对图像分析题的考查实例

试题（2021年兰州中考17）。某学习小组运用传感器探究钠与水的反应得到如下图像，其中图1是反应过程中溶液温度与时间的图像，图2是反应过程中溶液pH与时间的图像。

回答下列问题：

（1）钠与水的反应属于______反应（填“吸热”或者“放热”）。（2）结合图1分析，钠充分反应时对应的点是______。（3）钠与水反应能生成一种可燃性气体，请结合图2写出反应的化学方程式______。（4）将少量金属钠投入稀硫酸镁溶液中，生成一种白色沉淀，写出该沉淀的化学式_____。答案为：①放热，②B，③2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，④Mg（OH）2。命题主旨：本题主要考查学生文字阅读能力、识图能力和在文字、图像中获取信息的能力。答卷情况：该题满分4分，平均得分2.13分，平均得分率53.3%。答题时存在的问题：学生对图像分析不够准确，化学用语书写不够规范。建议日常教学中提升学生认图、识图能力，并多练习用化学用语准确叙述图像问题。

试题（2021年兰州中考19）。阅读下面科普短文，回答有关问题。

甲醛（CH2O）在常温下是无色、有刺激性气味的气体，极易溶于水，是重要的工业原料。由于甲醛具有较高毒性，影响人体健康，因此刚装修好的房屋不宜立即入住，需开窗通风一段时间。

某实验小组在4个密闭仓中分别研究了绿萝、白鹤芋、吊兰、袖珍椰子4种观叶植物0～12h内净化甲醛的能力（图1）和绿萝在0～4h、4～8h、8～12h不同时间段净化甲醛的趋势（图2）。从图2中可以看出不同时间段植物净化甲醛的速率不同，造成这种现象的原因有两点：一是甲醛初始浓度高，对植物形成胁迫作用，植物为了缓解这种胁迫而调动自身某些快速反应机制将甲醛吸收代谢，当密闭仓中甲醛浓度降低到一定值时，植物感到胁迫降低，就放慢了代谢速率；二是植物的根系及盆土起到一定的净化作用，在较短时间内降低密闭仓中的甲醛浓度。

（1）活性炭对甲醛也有一定净化能力，是因为活性炭具有_____性。（2）由图1可知，4种观叶植物净化甲醛百分率由大到小的顺序是_____。（3）根据图2分析，绿萝在_____时间段内净化甲醛的速率最高。（4）下列说法正确的是_____。A .用大量甲醛给海产品保鲜。B .甲醛是重要的工业原料，但使用时需考虑其对环境的影响。C .在甲醛浓度较高的初始阶段，根系和盆土没有起到净化作用。D .通风换气不能降低室内甲醛含量。答案为：①吸附，②白鹤芋>绿萝>吊兰>袖珍椰子，③8～12h，④B。命题主旨：科普类阅读题型对学生大量文字阅读能力和识图能力都是考验。本题取材新颖，考查学生阅读文字信息并结合图像进行思考的能力，并用两种不同的统计图考查学生的识图能力，结合化学知识作出解答。答卷情况：该题满分4分，平均得分3.15分，平均得分率78.8%。答题时存在的问题：化学用语表述不够准确，学生的识图能力有待加强。

三、图像分析题答题现状的分析

1.存在的主要问题

（1）重知识，轻能力的培养。从图像分析题答题情况分析可见，教师通过思维导图、图表等对知识点进行了细致梳理，学生也对基础知识有了一定的积累，但仅限于知识的重复和叠加，没有将知识点和知识点的组合梳理为连贯状态，处于对知识点死记硬背的状态，更谈不上对知识的灵活驾驭和迁移。缺乏对知识的重建过程，学生的深度学习没有达到，对新的情境中出现的问题无从着手。

（2）重数量，轻质量的突破。从图像分析题答题情况分析可以看出，学生、教师秉持的是“量变必能达到质变”的思维，对一些单一知识点进行反复再现，没有深究静态知识本源化、整体化、意义化，缺乏具体情境创设后有针对性地对知识点进行重设和突破。

（3）重练习，轻探究的运用。學生重视习题训练，忽视情境创设下知识的迁移，忽视重塑情境后对具体问题的分析和解决，缺乏创新和突破，缺乏有效的思维方式，缺乏应有的表达能力，对知识点在绘图过程中的分析和使用比较僵化，不能结合新的情境以发散思维的方式将知识点灵活应用于解题中。

2.存在问题的原因

（1）受“应试教育”的影响，教师非常谨慎，不敢跳出应试的界限，所有教学内容都依附于教科书。另外，部分教师思想保守，不愿进行改革，教学理念没有做到与时俱进。学生在教学中被动接受，缺乏学习的积极性和自主性，缺乏深度有效的思考，对课本知识和核心素养之间的区分和联系没有较好的理解，没有认识到知识体系是图像绘制的基础，图像绘制是综合能力的体现，更是对学科素养检验的一种方式，有了知识的积累并不一定能理解图像绘制，但没有课本知识，图像的绘制就变成了无源之水。学生对课本知识理解肤浅，没有进行深层次的学习，谈不上对知识的驾驭和变通。

（2）教师对核心素养认识不到位，过分强调课本的知识结构，使课本陈述性知识的识记、巩固滞留在表面，没有进行深层次挖掘，没有走向学生心灵的需要，没有理顺课本、知识结构、核心素养之间的关系。学生缺乏应用知识去解决实际问题的能力，缺乏知识的实践性、行动性、预判性，缺乏在情境中对所学知识的应用和驾驭能力，所以对于能力要求高又需要拓展的图像内容束手无策。

四、解决方法和努力方向

化学是一门在原子、分子的基础上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的学科，主要基于物质观和变化观来认识物质。义务教育化学课程主要是引导学生从化学的视角认识物质世界，具有启蒙性、实践性和发展性。在化学课标的基础上，提出化学核心素养，不仅有利于学生学好化学，还有利于发挥化学学科的育人作用，促进学生全面发展，让学生形成学科独有的思维方式、实证方式以及实验操作能力，培养学生适应终身发展和社会发展所需要的必备品格和关键能力，形成正确的世界观、人生观、价值观。

基于以上原因，教师需要深化教育改革，聚焦学科育人方式的转变，深化化学课堂的改革，落实学科素养的培养，深度挖掘教科书的知识内容，以基于课本，来源于生活、服务于生活的理念，倡导在做中学、用中学、创中学，以培养学生持久发展必备的品格和能力为目的，促进学生核心素养的全面发展。在初三化学教学中，教师要深度挖掘课本知识的内涵与外延，掌握反应物和生成物之间的状态、质量变化、反应时间和加热时间等知识点的区别和联系，调整自变量和因变量，依据具体的情境分析问题，绘制出对应的图像并依据图像选择对应的反应试剂。要力图通过教师和学生的双边活动，将静态知识转化为过程知识，通过学法指导和培养思维等过程，最终转化为学生终身发展所需要的学科能力。

五、核心素养在图像分析题中的渗透———知识和图像的有效契合

化学学科素养是发展学生核心素养在化学课程中的具体化，其重点在于化学观念形成和化学学科思维形成上。在教学中，教师需要依托化学课程内容，在初中化学课标“基础为主、能力为重、价值引领、素养取向”的指导下，深度挖掘知识的价值，创设具体的情境，将化学概念、化学原理、化学定律、物质变化、物质组成、物质变化中的能量变化等有机地结合在一起，再通过多种方式呈现出来，如原理表述、成因分析、实验探究、表格分析、图像分析等。在图像分析题中，不同的知识点要创设不同的情境。创设的情境要和知识点相契合，不能为了凸显情境的新颖性而起点太高，不顾及知识点的切入。这样不仅不能充分考查学生知识的掌握程度，更谈不上知识的迁移、能力的考查。也不能一味地为了考查基础，使情境的创设没有梯度，只是简单的知识堆砌，知识点的考查没有关联性，否则既体现不了能力，更体现不了化学学科素养。

为了能更好地在化学图像题中体现知识、能力、化学思维及最终的素养取向，需要从以下几个方面着手。

（1）知识点的选取必须紧贴生活，基于义务教育九年级化学教材，又高于教材，凸显“化学来源于生活，回归到生活”的学科理念。如双氧水分解制备氧气反应中水的量随反应时间的变化关系图，电解水过程中氧气和氢气的量的关系、体积关系等。

（2）理论和实践相结合，有梯度地呈现知识在理论、实践、能力、素养方面的要求，对知识点的考查层层深入，环环相扣，呈现学科的育人价值和素养取向。如在HCl，CuCl2的混合溶液中加入NaOH后，溶剂的质量与NaOH的加入量的变化关系，生成沉淀的量与NaOH的加入量的变化关系等。

（3）鉴于学科的特点，深抓实质，在不同的情境中解决实际问题，再加以拓展和反思，达到图像和原理的有机统一、深度思维和呈现方式的有机统一。例如2021年兰州黑白卷中有关碳酸钙固体和稀盐酸反应生成二氧化碳的体积随时间的变化关系中对于不同时间段反应速率快慢的评判和理由的探究，是对理论联系实际、知识和图像有机结合的完美诠释。

（4）在解题的过程中，挖掘学科知识的育人价值，达到能力、价值、素养的提升。如对84消毒液中有效成分随温度的变化关系图像进行分析后，提出84消毒液的储存方法；根据氯气在水中的主要杀菌成分在不同pH值条件下的杀菌效能，提出用氯气消毒最好是在冬季的结论。

六、核心素养在图像分析题中的延伸———备考攻略

中考是一次大规模的能力选拔考试，命题既要兼顾基础，又要凸显能力，所以在考查的题型上主要有选择、填空、简答、实验探究、计算五大类，图像分析题均可以出现在这几类考题中。下面，笔者依次探讨各类考题中有关图像分析题的答题方法。

（1）选择题中的图像分析题的答题方法。化学选择题都是单选，图像的考查一般在一个题中给出统摄问题，而对应的四个选项都是针对这个问题从不同角度绘制了不同图像，也有可能是4个独立的图像问题的组合，让学生依据自己的理解选择最合适的答案。对于这类题，学生答题时必须读懂命题者的意图，抓住自变量和因变量之间的关系，这个关系出处可能是定律，也有可能是原理或规律，对这类图像主要从纵向和横向两个方向给出答题的技巧。先說纵向，需要搞清楚章节之间的关联，梳理出知识的主体脉络，依据图像中的自变量和因变量仔细分析，作出解答。横向可以是同类知识的迁移，依据原理、定律、规律的暗脉进行仿写、推演、归纳，其基础是教材，只有熟悉课本内容，才能更好地做到知识的转化和迁移。

（2）填空题中的图像分析题的答题方法。2021年新课改以来，为提升学生分析问题、解决问题的能力，达到全面对不同层次学生的素养进行考查的目的，图像分析题以各种面孔出现在不同的题型中，常见的有填空、简答、阅读、实验探究等。这些题型对于一般综合能力要求比较高，学生不仅需要对基础知识熟练掌握，还要在知识的迁移和转化方面有很好的灵活性，关键是审题并对点睛性的语言有很好的把握。因此，在备考中常需要注意两个方面，一是抓好基础知识，掌握不同原理、定律和规律的应用范围，掌握知识的外延和内涵，这样会在语言类的表述题审题中精准度更高，并能在短时间内提炼出简明扼要的观点。二是一定要仔细分析图像，明确图像呈現出的问题，再将问题和知识点考查有机地结合在一起，这样解题思路明确，方向精准，就不至于出现答非所问、词不达意的情形。

（3）阅读的图像分析题的答题方法。在近几年的中考题中出现了一种新的题型———阅读题，这类题以贴近生活的事例为依托，设题新颖，结合生活，属于起点高、落点低的考题。对于这类题，部分学生不认真分析题干，一看信息和图像就盲目认为自己不会，错过了很好的训练机会。因此，对于这类题的备考，学生一定要克服畏惧心理，先从心理上战胜它，再静心抽丝剥茧，层层深入分析题意，结合图像信息，边阅读，边理解，边归纳，结合课本知识进行解答，答题尽量使用题目原话（专业术语）。对于图像反应出的一些数据信息，要分析清楚自变量和因变量之间的关系，再结合阅读内容，进行整理和归纳。

（4）实验探究中的图像分析题的答题方法。实验探究题大多综合性比较强，不仅要理顺探究的思路，还要依据命题意图对核心信息加以分析，再找出核心信息和数据的关系，分析数据变化的原因，分析斜率变化的原因，分析出现实验误差的原因。总体来说，这类题难度大，灵活性强，学生不仅需要厚实的理论功底，还需要具备敏锐的信息捕获能力，在此基础上，细读题干，结合图像信息和内容，才能正确进行解答。

（5）计算题中的图像分析题的答题方法。计算题是理科的明显标志，考查学生对数据的分析和处理能力。化学学科具有特殊性，数据的获得是基于实验的，再将这些数据反映在图像中，让学生观察分析图像，从图像中获得必要的信息，解决题设中提出的问题。该类题的答题要点主要是基于平时对实验现象的深度观察，理解各种物质的状态及特性，再结合具体情境，分析每一个数据传达的信息，及多组数据反映出的内部关联，运用数学工具将图像分析和实验数据的考查完美地结合在一起，体现了化学核心素养中对学生能力的要求。

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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