物質(zhì)的量教學(xué)反思
物質(zhì)的量教學(xué)反思
“物質(zhì)的量”作為基本物理量,是高中化學(xué)必須學(xué)習的概念,“物質(zhì)的量”及其衍生概念是高中化學(xué)定量研究和化學(xué)計算的基石。在歷次教材改版中,“物質(zhì)的量”在教材的呈現順序幾經(jīng)變化:有的版本考慮到它的基礎性安排在第一章,有的版本考慮到學(xué)習難度,在第一章安排了物質(zhì)性質(zhì)再過(guò)度到“物質(zhì)的量”學(xué)習而安排在第二章。在新課程下,無(wú)論是人教版、蘇教版還是魯科版,都安排在化學(xué)必修1教材的第一部分“認識化學(xué)科學(xué)”中,成為學(xué)生學(xué)習物質(zhì)性質(zhì)前最先接觸的重要概念。其中,人教版安排在第一章“從實(shí)驗學(xué)化學(xué)”第二節“化學(xué)計量在實(shí)驗中的應用”;蘇教版安排在專(zhuān)題1“化學(xué)家眼中的物質(zhì)世界”第一單元“豐富多彩的化學(xué)物質(zhì)”;魯科版安排在第一章“認識化學(xué)科學(xué)”第三節“化學(xué)中常用的物理量——物質(zhì)的量”�？梢�(jiàn),不同版本的教材編著(zhù)者在新課標框架內對“物質(zhì)的量”的處理大致相當,即把“物質(zhì)的量”概念作為引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習高中化學(xué)的開(kāi)始。
1.“物質(zhì)的量”教學(xué)難的原因
在教學(xué)實(shí)踐中,師生普遍感到“物質(zhì)的量”難教、難學(xué),我認為有三方面原因。
首先,東西方文化差異給學(xué)生學(xué)習造成難以逾越的障礙�！拔镔|(zhì)的量”實(shí)質(zhì)上是用集合體的形式來(lái)描述微觀(guān)粒子的多少,在漢語(yǔ)系統里,描述物質(zhì)多少時(shí)有著(zhù)豐富的量詞:個(gè)、雙、打、堆、捆等,針對不同的物質(zhì)使用不同的量詞在學(xué)生的語(yǔ)言系統中已根深蒂固。而西方表述上則沒(méi)有這些量詞,只用單復數即可,“物質(zhì)的量”作為不同微粒的共同表征也在情理之中。西方文化中對集合體的概念是單一明確的,而在漢文化中則是混亂而不明確的�！拔镔|(zhì)的量”來(lái)源于西方語(yǔ)言系統,翻譯成漢語(yǔ)“物質(zhì)的量”作為一個(gè)整體性的詞組難以融入學(xué)生已有的詞語(yǔ)系統中,以至于不少學(xué)生理解為“原子的量”或“分子的量”。
語(yǔ)言是思維的載體,人的思維是以語(yǔ)言進(jìn)行的,有著(zhù)怎樣的語(yǔ)言系統就會(huì )有相應的思維方式。用漢語(yǔ)系統的思維方式來(lái)理解源于西方語(yǔ)言系統的“物質(zhì)的量”是學(xué)生學(xué)習的最大障礙,從微粒個(gè)數到微粒的集合體在學(xué)生已有的知識、經(jīng)驗和觀(guān)念上都存在著(zhù)困難。相對而言,我們已有的數目和量詞等概念對學(xué)習“物質(zhì)的量”是負遷移作用。教師在講解過(guò)程中往往不可回避地對兩者進(jìn)行對比,實(shí)際上效果并不佳,存在著(zhù)越說(shuō)越糊涂的現象�！拔镔|(zhì)的量”、“摩”等詞本身缺乏漢語(yǔ)的親切感,外來(lái)詞難以融入已有的詞匯中,導致兩者的關(guān)系容易混淆。學(xué)生往往用“摩”直接作為物理量,比如,求摩,某物質(zhì)的摩是多少,摩爾數等詞不由自主地表達出來(lái)。
其二,高一學(xué)生的想象能力普遍不能滿(mǎn)足從宏觀(guān)到微觀(guān)之間的相互過(guò)渡的需要。初中科學(xué)對微觀(guān)結構要求的降低和大量使用直觀(guān)教學(xué)手段導致當前高一學(xué)生微觀(guān)想象力的弱化,物質(zhì)組成的層級不清,各種微粒間的數量關(guān)系不清,“物質(zhì)的量”到底是微觀(guān)還是宏觀(guān)搞不清。教材對概念表述也比較模糊。如蘇教版這樣闡述:“由于化學(xué)變化中涉及的原子、分子或離子等單個(gè)微粒的質(zhì)量都很小,難以直接進(jìn)行稱(chēng)量,而實(shí)際參加反應的微粒數目往往很大,為了將一定數目的微觀(guān)粒子與可稱(chēng)量物質(zhì)之間聯(lián)系起來(lái),在化學(xué)上特引入物質(zhì)的量�！比缓笳f(shuō)到:“物質(zhì)的量是國際單位制中的基本物質(zhì)量之一,符號為n,單位為摩爾�！标U述內容與學(xué)生的生活經(jīng)驗相去甚遠,它不像長(cháng)度、質(zhì)量等物理量那樣與學(xué)生的生活聯(lián)系密切,具有可比性,學(xué)生難以理解也在情理之中。
第三,“物質(zhì)的量”概念缺乏實(shí)驗基礎,需要學(xué)生具有較強的“思想實(shí)驗”能力。其他化學(xué)原理、化學(xué)概念往往都有實(shí)驗基礎,比如,化學(xué)平衡、元素周期律、離子反應、氧化還原反應等都有相應的化學(xué)實(shí)驗來(lái)佐證,通過(guò)直觀(guān)的實(shí)驗現象幫助學(xué)生理解。
2.“物質(zhì)的量”學(xué)習難點(diǎn)及其發(fā)展
在“物質(zhì)的量”及其衍生概念學(xué)習過(guò)程中,學(xué)生的學(xué)習難點(diǎn)主要表現在三方面。
首先,概念的相對集中造成學(xué)生學(xué)習困難�？茖W(xué)概念是從科學(xué)探究結果中形成的形而上的抽象認識,一直是學(xué)生學(xué)習的難點(diǎn)�！拔镔|(zhì)的量”及其衍生概念相對地呈現在開(kāi)始系統學(xué)習化學(xué)的學(xué)生面前,其學(xué)習難度也在情理之中。加上如前所析原因,高一新生普遍感覺(jué)到這塊知識難學(xué)。
其次,“物質(zhì)的量”及其衍生概念是定量分析的基礎性工具,學(xué)習成效表現在各種量的相互轉換上。學(xué)習困難的表現之一就是這種轉換不熟練,容易混淆。比如,阿氏常數與6.02×1023的關(guān)系,氣體摩爾體積與22.4的關(guān)系,摩爾質(zhì)量與相對分子質(zhì)量的關(guān)系。在計算中,學(xué)生容易回到用質(zhì)量作為中心物理量的老路上去,主動(dòng)運用“物質(zhì)的量”應用于化學(xué)計算的能力不足。這與學(xué)生未能全面掌握“物質(zhì)的量”為中心的計算法則有關(guān),沿用初中建立起來(lái)的計算系統顯然是正�，F象,但這種沿用阻礙了新計算系統的建立。
第三,微粒中的層次意識不強,各種微粒數間的相互轉換困難。由于浙江省初中科學(xué)是以知識綜合性進(jìn)行編排,化學(xué)體系相對欠缺,學(xué)生對化學(xué)微粒的認識深度不夠。比如,水分子中的原子組成,含有質(zhì)子數、電子數、中子數,延伸到各種微粒間的“物質(zhì)的量”、微粒數目之間的轉換困難。
然而,從已有的教學(xué)經(jīng)驗來(lái)看,“物質(zhì)的量”隨著(zhù)化學(xué)學(xué)習的深入,學(xué)生理解、應用的能力也逐漸提高,到了高一第二個(gè)學(xué)期,絕大多數學(xué)生都能應用“物質(zhì)的量”進(jìn)行計算與表述。由此可見(jiàn),“物質(zhì)的量”的學(xué)習掌握過(guò)程需要一個(gè)過(guò)程,需要一個(gè)應用過(guò)程,一個(gè)有情境有需要的應用過(guò)程�！拔镔|(zhì)的量”給學(xué)生帶來(lái)的學(xué)習困難是暫時(shí)性的,隨著(zhù)化學(xué)學(xué)習的深入與應用“物質(zhì)的量”及其衍生概念機會(huì )的增多,多數學(xué)生將不再把“物質(zhì)的量”當障礙。
3.“物質(zhì)的量”的教學(xué)建議
在傳統教材及其教學(xué)中,“物質(zhì)的量”往往花費較多的課時(shí)數,教師進(jìn)行全面系統地闡述概念。實(shí)踐結果表明,盡管花了較多的教學(xué)用時(shí),這些學(xué)習困難仍然存在。在新教材體系中,“物質(zhì)的量”安排的課時(shí)數與傳統教材相比有很大的縮減,如何實(shí)現較短的教學(xué)時(shí)間收到較好的教學(xué)效果,需要從產(chǎn)生學(xué)習困難的根源和對學(xué)生學(xué)習要求兩方面探討。
新課標必修部分對“物質(zhì)的量”的要求是:“認識摩爾是物質(zhì)的量的基本單位,能用于進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)計算,體會(huì )定量研究的方法對研究和學(xué)習化學(xué)的重要作用�！逼浣虒W(xué)基本要求是:“認識物質(zhì)的量,并能利用物質(zhì)的量進(jìn)行物質(zhì)質(zhì)量及微粒數的簡(jiǎn)單計算�！卑l(fā)展要求是:“物質(zhì)的量運用于化學(xué)方程式的簡(jiǎn)單計算�！庇糜邢薜慕虒W(xué)課時(shí)達成上述要求,結合教學(xué)實(shí)踐,提出如下建議:
首先,用最少的時(shí)間突破這些概念理解中的困難期。不必過(guò)多糾纏于概念的剖析而重在簡(jiǎn)單應用,讓學(xué)生在微粒個(gè)數與物質(zhì)的量、物質(zhì)質(zhì)量、氣體體積之間相互換算中逐漸得到強化。不必過(guò)多糾纏概念是否吃透講透而重在應用中領(lǐng)會(huì )�！拔镔|(zhì)的量”不同于其他化學(xué)概念或原理,沒(méi)有講透會(huì )產(chǎn)生“夾生飯”現象,“物質(zhì)的量”及其衍生概念學(xué)生會(huì )在應用中逐漸深化,缺乏應用的任務(wù)驅動(dòng),學(xué)習困難的解決是低效的。
其次,教學(xué)中不宜用“堆”、“捆”等量詞作為類(lèi)比,而宜直接引入“集合體”,以免強化量詞產(chǎn)生負遷移效應。不宜前后概念過(guò)多聯(lián)系而重在刪繁就簡(jiǎn),突出主題,構建以“物質(zhì)的量”為中心的概念衍生關(guān)系,建立以“物質(zhì)的量”為中心的計算體系即可。重視幾個(gè)相互關(guān)系式,而不必推廣到諸如傳統教學(xué)中必講的阿氏定律及其推論等,控制教學(xué)難度與深度,降低學(xué)習負擔,增加學(xué)習信心。
第三,“物質(zhì)的量”的應用需要滲透到化學(xué)教學(xué)的全過(guò)程。不宜一蹴而就而重在逐漸形成,不搞一步到位,講究細水長(cháng)流,在應用中強化,隨著(zhù)教學(xué)深入而逐漸加深應用難度。在后續的教學(xué)中,逐漸強化“物質(zhì)的量”的應用,引領(lǐng)學(xué)生逐步擺脫初中以質(zhì)量為基礎的計算體系的思維模式,建立起以“物質(zhì)的量”為基礎的高中化學(xué)計算體系。
4.新課程下“物質(zhì)的量”的教學(xué)設計
課時(shí)1:物質(zhì)的量
師生探究1:以日常生活中的事例,如粒為單位存在的米與以袋裝為單位的商品關(guān)系探究微小物件往往以集合體的形式呈現,解決微小物質(zhì)從微觀(guān)到宏觀(guān)的表征方法——引入集合體概念。
師生探究2:探究1滴水中有多少個(gè)水分子,引領(lǐng)學(xué)生體驗任何宏觀(guān)物質(zhì)都是由數量巨大的微觀(guān)粒子組成,幫助學(xué)生建立微觀(guān)意識,產(chǎn)生如何表述巨大數量微粒的學(xué)習疑問(wèn)。
師生探究3:化學(xué)反應間微粒數量定量研究中如何實(shí)現微粒個(gè)數與宏觀(guān)質(zhì)量、體積間的銜接,引導學(xué)生得出采用集合體來(lái)研究,為引入“物質(zhì)的量”概念做好鋪墊。
教師講授:開(kāi)門(mén)見(jiàn)山地簡(jiǎn)要給出“物質(zhì)的量”、“摩”是國際統一規定的物理量及單位,國際規定了阿佛加德羅常數及近似值,得出微粒數量與“物質(zhì)的量”相互轉化的計算式。
問(wèn)題解決:給出練習題,鞏固三個(gè)概念及相互轉化的簡(jiǎn)單計算。
課時(shí)2:“物質(zhì)的量”的鞏固與“摩爾質(zhì)量”
問(wèn)題解決:阿佛加德羅常數定義及應用;“物質(zhì)的量”與微粒數量間的相互轉化;不同層級微粒數的簡(jiǎn)單換算。
師生探究1:相同“物質(zhì)的量”的不同微粒的個(gè)數、質(zhì)量是否相同,得出“摩爾質(zhì)量”的定義。
問(wèn)題解決:給出練習題,鞏固物質(zhì)微粒數量、質(zhì)量與“物質(zhì)的量”的相互簡(jiǎn)單計算。
師生探究2:化學(xué)方程式的意義,化學(xué)方程式中計量數與參加反應的微粒數、參加反應的物質(zhì)的“物質(zhì)的量”的關(guān)系。
教師講授:如何運用“物質(zhì)的量”進(jìn)行化學(xué)方程式計算及例題示演。
問(wèn)題解決:給出練習題,模仿、鞏固簡(jiǎn)單的方程式計算。
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