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【摘要】在高中化学的学习过程中,我们经常会碰到一些看上去很复杂的问题,这些问题涉及的化学知识点往往思维性比较强,如果使用一般的解题方法可能会花费比较多的时间,而且在解题过程中还容易错。对于类似复杂的化学问题,我们其实可以运用可视化思维去将涉及的知识点图形化,然后将题目中的问题转化为图形,直接从图上进行分析与解答。本文首先简单介绍了可视化思维技术,然后分析了可视化思维方法应用于高中化学解题的依据和意义,最后实例展示了可视化思维方法在高中化学解题中的应用效果。
【关键词】可视化思维技术;高中化学解题;直观性;简单化
“可视化思维技术”是指运用一系列图示技术工具把本来不可视的思维(思考方法和思考路径)呈现出来,使其清晰可见的过程。被可视化的“思维”更有利于理解和记忆,因此可以有效提高信息加工及信息传递的效能。
通常情况下,学生对于化学知识的理解认知包含两个层面:形象思维认知和抽象思维认知,相比于抽象思维认知而言,学生们对于形象思维认知的接受度相对更高. 而思维的可视化恰恰可以满足高中化学知识的形象化展示需求,采取具备形象性的表达工具以及问题表现形式,通过图像、图形、符号、图示等颇具形象性的元素,引导学生培养起可视化思维解题的能力. 通过可视化思维在高中化学解题过程中的实践成果可以看出,可视化思维凭借其生动性、直观性、整体性等特征,对于学生快速找到问题解答方法有很大帮助. 也就是说,可视化思维给学生带来的不仅仅是高中化学问题的解答成果,更为学生基于高中化学知识的问题解答能力的培养提供了有利条件,帮助学生形成高效的化学问题解答的思维模式.
实现“可视化思维”的技术主要包括两类:图示技术(如概念图、思维导图、模型图、流程图等)及生成图示的软件技术。根据化学反应原理制作相应化学参数和相关变量之间的关系图示,以供学生分析化学问题所用. 高中化学中所应用的可视化思维方法具有数形结合的典型特征,可以清晰、直观、生动地反映出化学反应的已知量和未知量之间存在的关联性. 可以说,作图法在高中化学解题中的应用增强了高中化学课程教学的巧妙性、在一定程度上提升了高中化学课程的教学效率.
1.溶液稀释问题
例1.在25℃的条件下,将体积都为10 mL,pH都等于3的醋酸和盐酸,加水稀释到 a mL和 b mL,测得稀释后溶液的pH均为5,则稀释时加入水的体积为( )
A.a=b=1 000 mL B.a=b>1 000 mL
C.ab
解析:上述问题可以先采用可视化思维方法将溶液稀释这个知识点转化为图形的形式,然后再根据图形进行解答。
在溶液中,盐酸电离是不可逆的,而CH3COOH的电离是可逆的,存在电离平衡,在加水稀释的过程中,盐酸溶液里c(H+) 的主要变化只有一个,即减小;CH3COOH溶液里c(H+)的主要变化有两个,即减小和增大。因此,在稀释过程中HCl的PH变化将更明显一些,故可以绘制图示如下:
依据左图,我们很清楚地看到b>a,所以答案选D。
另外依据图形,我们还能解决两溶液稀释相同倍数后溶液pH值大小比较的问题(如右图)。
2.盖斯定律的应用
例2.已知C(s)+12O2(g)===CO(g) ΔH。上述反应在O2供应充分时,可燃烧生成CO2;O2供应不充分时,虽可生成CO,但同时还部分生成CO2。因此该反应的ΔH无法直接测得。但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得:
(1)C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
(2)CO(g)+12O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
根据盖斯定律,就可以计算出欲求反应的ΔH。
分析上述两个反应的关系,即知:ΔH= 。
则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为 。
解析: 我們可以用可视化思维方法将盖斯定律的概念,虚拟成如下过程图:
由图可知ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·mol-1
则热化学方程式是C(s)+12O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1。
3.仰视、俯视对读数的影响问题
例3. 滴定前平视,滴定终点俯视,使标准液体积读数 。
解析:我们可以用可视化思维方法将仰视、俯视的误差分析,绘制成如下过程图:
由图可知俯视滴定管,刻度偏小,标准液的体积也就是刻度差也偏小。
当然,在具体分析时还要注意具体仪器得特征以及实验操作的目的。
综上所述,将可视化思维应用于高中化学的解题过程是一种很值得我们学习的解题方法,利用该方法不但更快更有效地解答出我们的化学问题,而且更为重要的是在运用该方法过程中,我们同学的独立思考能力和创新能力得到了一定程度的提高,这对我们将来的学习乃至生活都是十分重要的。
【参考文献】
[1]周昌林.可视化思维技术在化学核心概念教学中的应用研究[J].2015(02).
[2]丁占华.高中化学计算题的解题方法[J].科学大众,2008(01).
[3]金浪舟.高中化学解题作图法的应用原理[J].读天下,2016(14):49.
【关键词】可视化思维技术;高中化学解题;直观性;简单化
“可视化思维技术”是指运用一系列图示技术工具把本来不可视的思维(思考方法和思考路径)呈现出来,使其清晰可见的过程。被可视化的“思维”更有利于理解和记忆,因此可以有效提高信息加工及信息传递的效能。
一、可视化思维应用于高中化学解题的依据及意义
通常情况下,学生对于化学知识的理解认知包含两个层面:形象思维认知和抽象思维认知,相比于抽象思维认知而言,学生们对于形象思维认知的接受度相对更高. 而思维的可视化恰恰可以满足高中化学知识的形象化展示需求,采取具备形象性的表达工具以及问题表现形式,通过图像、图形、符号、图示等颇具形象性的元素,引导学生培养起可视化思维解题的能力. 通过可视化思维在高中化学解题过程中的实践成果可以看出,可视化思维凭借其生动性、直观性、整体性等特征,对于学生快速找到问题解答方法有很大帮助. 也就是说,可视化思维给学生带来的不仅仅是高中化学问题的解答成果,更为学生基于高中化学知识的问题解答能力的培养提供了有利条件,帮助学生形成高效的化学问题解答的思维模式.
实现“可视化思维”的技术主要包括两类:图示技术(如概念图、思维导图、模型图、流程图等)及生成图示的软件技术。根据化学反应原理制作相应化学参数和相关变量之间的关系图示,以供学生分析化学问题所用. 高中化学中所应用的可视化思维方法具有数形结合的典型特征,可以清晰、直观、生动地反映出化学反应的已知量和未知量之间存在的关联性. 可以说,作图法在高中化学解题中的应用增强了高中化学课程教学的巧妙性、在一定程度上提升了高中化学课程的教学效率.
二、实例展示可视化思维方法在高中化学解题中的应用效果
1.溶液稀释问题
例1.在25℃的条件下,将体积都为10 mL,pH都等于3的醋酸和盐酸,加水稀释到 a mL和 b mL,测得稀释后溶液的pH均为5,则稀释时加入水的体积为( )
A.a=b=1 000 mL B.a=b>1 000 mL
C.ab
解析:上述问题可以先采用可视化思维方法将溶液稀释这个知识点转化为图形的形式,然后再根据图形进行解答。
在溶液中,盐酸电离是不可逆的,而CH3COOH的电离是可逆的,存在电离平衡,在加水稀释的过程中,盐酸溶液里c(H+) 的主要变化只有一个,即减小;CH3COOH溶液里c(H+)的主要变化有两个,即减小和增大。因此,在稀释过程中HCl的PH变化将更明显一些,故可以绘制图示如下:
依据左图,我们很清楚地看到b>a,所以答案选D。
另外依据图形,我们还能解决两溶液稀释相同倍数后溶液pH值大小比较的问题(如右图)。
2.盖斯定律的应用
例2.已知C(s)+12O2(g)===CO(g) ΔH。上述反应在O2供应充分时,可燃烧生成CO2;O2供应不充分时,虽可生成CO,但同时还部分生成CO2。因此该反应的ΔH无法直接测得。但是下述两个反应的ΔH却可以直接测得:
(1)C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5 kJ·mol-1
(2)CO(g)+12O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0 kJ·mol-1
根据盖斯定律,就可以计算出欲求反应的ΔH。
分析上述两个反应的关系,即知:ΔH= 。
则C(s)与O2(g)生成CO(g)的热化学方程式为 。
解析: 我們可以用可视化思维方法将盖斯定律的概念,虚拟成如下过程图:
由图可知ΔH=ΔH1-ΔH2=-110.5 kJ·mol-1
则热化学方程式是C(s)+12O2(g)===CO(g) ΔH=-110.5 kJ·mol-1。
3.仰视、俯视对读数的影响问题
例3. 滴定前平视,滴定终点俯视,使标准液体积读数 。
解析:我们可以用可视化思维方法将仰视、俯视的误差分析,绘制成如下过程图:
由图可知俯视滴定管,刻度偏小,标准液的体积也就是刻度差也偏小。
当然,在具体分析时还要注意具体仪器得特征以及实验操作的目的。
三、结束语
综上所述,将可视化思维应用于高中化学的解题过程是一种很值得我们学习的解题方法,利用该方法不但更快更有效地解答出我们的化学问题,而且更为重要的是在运用该方法过程中,我们同学的独立思考能力和创新能力得到了一定程度的提高,这对我们将来的学习乃至生活都是十分重要的。
【参考文献】
[1]周昌林.可视化思维技术在化学核心概念教学中的应用研究[J].2015(02).
[2]丁占华.高中化学计算题的解题方法[J].科学大众,2008(01).
[3]金浪舟.高中化学解题作图法的应用原理[J].读天下,2016(14):49.