让化学成为“画学”

张建英

【内容摘要】数形结合思想具体来讲就是根据问题的背景、数量关系、图形特征等进行解决问题，或者是借助“形”观察“数”的问题。而且，数形结合是常用的解题思想，在使用方法上较为简便。因此，为了使高中生在学习化学时的效率能够有效提升，本文主要论述该方法在化学教学中的应用策略。

【关键词】数形结合 高中 化学

数学语言、数量关系、直观图形、位置关系相结合的思维方法可以统称为数形结合思想。近年来，各地化学高考试题里，都增加了大量的“非连续性文本”类试题，且难度极高。而应用数形结合思想来进行化学习题解答具有极大的优势，尤其是化学定量、半定量等方面的计算中更加明显。其不仅能够使复杂的问题简化，将抽象的问题具体化，并且，对于学生的形象、抽象思维能力的结合可以有效培养。因此，在高中化学教学中，为了使学生在解题中压力减轻，在课堂上就应渗透数形结合思想，从而使学生的发展性能力得到提高。

一、高中化学概念理解中数形结合思想的应用

对于高中阶段的学生而言，化学的一些基本概念的形成和理解是较为抽象的，因此，教师为了使其能够更加准确的理解，在教学中应用数形结合思想，从而使学生的学习效率有效提升，让高中化学课堂的目的得以实现。

例如，在学习《化学平衡状态》这一课程时，由于其概念的建立是较为抽象化的，从而使学生在理解过程上增加了难度。所以，针对此，教师应制定针对性教学方案，采用数形结合的方式将整个反应过程的v-t图绘制出来，这样，学生就能够很直观的将化学平衡的建立过程进行理解。并且，还可从图中直观的看到随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，而逆反应速率则逐渐增大，以及若正反应速率与逆反应速率相等的同时，可以看到正逆反应达到平衡状态。图中反映了正反应、逆反应速率虽然相等，但是，反应并未停止，从而使化学平衡容易被理解为动态平衡。

二、高中化学计算中的数形结合应用

数形结合思想主要是通过抽象与形象思维的结合，将抽象问题具体化，复杂问题简单化，也就是“以数解形”或者“以形助数”，进而将学生的思维能力提高的目的实现。数行结合作为一种解题方法，那么在应用上大致分为“以形助数”或者“以数解形”两种情况，这样，在不仅能够在阐明形的某些属性时可以借助数的精确性，而且在阐明数之间某种关系时也可以借助形的几何直观性。所以，这就说明了在高中化学教学中应用数形结合思想的意义极为特殊。

学生通过“以数解形”将抽象的问题直观化

“数无形，少直观；形无数，难入微”是伟大的数学家华罗庚曾说过的，而且，从数与形两个字中也将事物的两个侧面反应出来：数量和形状。所以，这也就说明化学反应中的抽象问题也能通过“数”与“形”进行直观化。

例如，将三种固体（NaOH、MgCl2、ALCl3）的混合物与足量水融入后，可生成白色沉淀1.16g，而后，滴入1mol·L-1HCl于悬浊液中，再加入HCl溶液的体积V与生成沉淀的质量m的关系，以图1表示。

通过图像，该题可分为三个阶段分析，一阶段沉淀物中加入盐酸体积为0-10mL时沉淀量不变，该阶段的化学反应为NaOH+HCl=NaCl+H2O，则说明氢氧化钠过量，所以，A点所对应的是沉淀物Mg（OH）2。第二阶段沉淀物中加入盐酸的体积为10-30ml时量逐渐增大，发生的离子反应为AlO2-+H++H2O=Al（OH）3↓，所以，B点所对应的是沉淀物Mg（OH）2和Al（OH）3。第三阶段沉淀物中加入盐酸体积为30-QmL時逐渐溶解后消失。因此，学生在经过以“数”解“形”，从中将图形与整个化学反应过程联系起来，进行分析，这样，就能够在最佳的状态、最短的时间内将问题解决了。

1.学生通过“以形助教”理解化学反应过程

为了便于学生能够很好的将复杂的化学知识及数量关系完全理解消化，可以在化学计算中将其转化为数轴，通过直观的图形使化学反应过程完全展现。这样，不仅能够使学生的理解能力提高，同时还可避免其他解漏掉，使其思维的严密性得以培养。

例如，在一定条件下，表现可逆反应可以通过正、逆反应建立的变化进行图形构造，这样，能够使学生在简化的情况下更好地理解化学平衡过程的建立。如图2。

如构造图2（a）中表示的可逆反应，如果生成物的浓度为零时，那么它的逆反应速率则为零；反之，如果反应物刚开始的浓度处于最大，那么它的正反应速率也处于最大。如构造图2（b）表示的可逆反应，随着反应的进行（由0→t1），如果生成物的浓度逐渐增大，那么其逆反应速率也会随之增大，反之，如果生成物的浓度逐渐减小，那么，其逆反应速率也会相对应的减小。如图2（c）表示的可逆反应，反应进行到一定时刻（t2），如果混合物处于一个化学平衡状态，那么，则说明其正、逆反应速率相等。

2.学生通过数形结合掌握化学过程的规律

化学中数形结合对于代数式的曲线弧度、精确刻划、直线斜率等并没有纯数学的数形结合重视，主要重视是线段的拐点，也就是转折点，以及线段的变化趋势的意义。因此，在化学课程中应用数形结合能够使学生在掌握化学过程规律的效率得到促进。

例如，一定质量的冰醋酸在一定的温度下加入水进行稀释，在该过程中则会导致溶液的导电能力变化受到影响。根据图3所示，以下正确的是（ ）。

图3

A.三点溶液的pH比较，a

B.三点醋酸的电离程度比较a

C.测量a处溶液的pH，使用湿润的pH试纸，测量结果较小

D.使用1mol/L的氢氧化钠溶液中和，而后将氢氧化钠溶液体积相比，a

冰醋酸加水在一定温度下稀释的过程，也就是冰醋酸加水过程中的离子浓度变化“量变”至“质变”的过程。随着加入水体积的增大，离子也随之逐渐增大（0至b点）；b点以后随着加入水体积的逐渐增大，离子的浓度则随之减小。所以，要想本题解答困难减小，通过以上方式可以完全将“拐点”B的意义理解，将醋酸加水电离过程中离子浓度变化趋势完全理解。

三、高中化学教学中应用数形结合思想的对策

在高中化学教学中应用数形结合进行教学，那么就应该遵循简单到复杂、单一至多重、定性至定量的整个过程，并且要完全渗透。将“数”与“形”的对应关系及化学意义、曲线变化趋势与化学反应规律的对应关系等进行侧重。这样，可以使学生实现思维模式转化，逐步由抽象转换为直观。

例如，将氢氧化钠溶液加入氯化铝中，而后再将已经形成的氢氧化铝的质量与加入的氢氧化钠溶液体积的关系图画出。这样，学生就能通过数学知识和化学反应结合将图4的关系图作出。教师在对学生进行指导时，一定要其注意对溶解氢氧化铝沉淀及氢氧化铝沉淀所对应的碱的体积关系。

结语

综上所述，数学结合思想作为一种科学的方法，其中“数”是形的依据，“形”是数的直观表示，所以，其在人的思维领域内，存在着两种不同的意义。以“数”的意义来讲，具有严谨的深刻性、抽象性、严密性；而以“形”的层面来讲，就属于形象性、简洁性、直观性。对于学生而言，数形结合主要是将抽象思维表达形象化，进而让其能够真切将表达的技能感受与体验。同时，也是学生的抽象、形象思维的发展得到促进，提升其综合能力。

【参考文献】

[1] 张彩霞. 数形结合思想在化学教学中的应用[J]. 新课程学习，2014（03）：90.

[2] 郭子春、徐泓. 例谈数形结合思想在解析化学习题中的应用[J]. 化学教学，2013（08）：54.

（作者单位：山西省朔州市第一中学校）