物質的量教學反思

2024-08-29

物質的量教學反思

　　“物質的量”作為基本物理量,是高中化學必須學習的概念,“物質的量”及其衍生概念是高中化學定量研究和化學計算的基石。在歷次教材改版中,“物質的量”在教材的呈現順序幾經變化:有的版本考慮到它的基礎性安排在第一章,有的版本考慮到學習難度,在第一章安排了物質性質再過度到“物質的量”學習而安排在第二章。在新課程下,無論是人教版、蘇教版還是魯科版,都安排在化學必修1教材的第一部分“認識化學科學”中,成為學生學習物質性質前最先接觸的重要概念。其中,人教版安排在第一章“從實驗學化學”第二節“化學計量在實驗中的應用”;蘇教版安排在專題1“化學家眼中的物質世界”第一單元“豐富多彩的化學物質”;魯科版安排在第一章“認識化學科學”第三節“化學中常用的物理量——物質的量”。可見,不同版本的教材編著者在新課標框架內對“物質的量”的處理大致相當,即把“物質的量”概念作為引領學生學習高中化學的開始。

　　1.“物質的量”教學難的原因

　　在教學實踐中,師生普遍感到“物質的量”難教、難學,我認為有三方面原因。

　　首先,東西方文化差異給學生學習造成難以逾越的障礙。“物質的量”實質上是用集合體的形式來描述微觀粒子的多少,在漢語系統里,描述物質多少時有著豐富的量詞:個、雙、打、堆、捆等,針對不同的物質使用不同的量詞在學生的語言系統中已根深蒂固。而西方表述上則沒有這些量詞,只用單復數即可,“物質的量”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。“物質的量”來源于西方語言系統,翻譯成漢語“物質的量”作為一個整體性的詞組難以融入學生已有的詞語系統中,以至于不少學生理解為“原子的量”或“分子的量”。

　　語言是思維的載體,人的思維是以語言進行的,有著怎樣的語言系統就會有相應的思維方式。用漢語系統的思維方式來理解源于西方語言系統的“物質的量”是學生學習的最大障礙,從微粒個數到微粒的集合體在學生已有的知識、經驗和觀念上都存在著困難。相對而言,我們已有的數目和量詞等概念對學習“物質的量”是負遷移作用。教師在講解過程中往往不可回避地對兩者進行對比,實際上效果并不佳,存在著越說越糊涂的現象。“物質的量”、“摩”等詞本身缺乏漢語的親切感,外來詞難以融入已有的詞匯中,導致兩者的關系容易混淆。學生往往用“摩”直接作為物理量,比如,求摩,某物質的摩是多少,摩爾數等詞不由自主地表達出來。

　　其二,高一學生的想象能力普遍不能滿足從宏觀到微觀之間的相互過渡的需要。初中科學對微觀結構要求的降低和大量使用直觀教學手段導致當前高一學生微觀想象力的弱化,物質組成的層級不清,各種微粒間的數量關系不清,“物質的量”到底是微觀還是宏觀搞不清。教材對概念表述也比較模糊。如蘇教版這樣闡述:“由于化學變化中涉及的原子、分子或離子等單個微粒的質量都很小,難以直接進行稱量,而實際參加反應的微粒數目往往很大,為了將一定數目的微觀粒子與可稱量物質之間聯系起來,在化學上特引入物質的量。”然后說到:“物質的量是國際單位制中的基本物質量之一,符號為n,單位為摩爾。”闡述內容與學生的生活經驗相去甚遠,它不像長度、質量等物理量那樣與學生的生活聯系密切,具有可比性,學生難以理解也在情理之中。

　　第三,“物質的量”概念缺乏實驗基礎,需要學生具有較強的“思想實驗”能力。其他化學原理、化學概念往往都有實驗基礎,比如,化學平衡、元素周期律、離子反應、氧化還原反應等都有相應的化學實驗來佐證,通過直觀的實驗現象幫助學生理解。

　　2.“物質的量”學習難點及其發展

　　在“物質的量”及其衍生概念學習過程中,學生的學習難點主要表現在三方面。

　　首先,概念的相對集中造成學生學習困難。科學概念是從科學探究結果中形成的形而上的抽象認識,一直是學生學習的難點。“物質的量”及其衍生概念相對地呈現在開始系統學習化學的學生面前,其學習難度也在情理之中。加上如前所析原因,高一新生普遍感覺到這塊知識難學。

　　其次,“物質的量”及其衍生概念是定量分析的基礎性工具,學習成效表現在各種量的相互轉換上。學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的關系,氣體摩爾體積與22.4的關系,摩爾質量與相對分子質量的關系。在計算中,學生容易回到用質量作為中心物理量的老路上去,主動運用“物質的量”應用于化學計算的能力不足。這與學生未能全面掌握“物質的量”為中心的計算法則有關,沿用初中建立起來的計算系統顯然是正常現象,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是以知識綜合性進行編排,化學體系相對欠缺,學生對化學微粒的認識深度不夠。比如,水分子中的原子組成,含有質子數、電子數、中子數,延伸到各種微粒間的“物質的量”、微粒數目之間的轉換困難。

　　然而,從已有的教學經驗來看,“物質的量”隨著化學學習的深入,學生理解、應用的能力也逐漸提高,到了高一第二個學期,絕大多數學生都能應用“物質的量”進行計算與表述。由此可見,“物質的量”的學習掌握過程需要一個過程,需要一個應用過程,一個有情境有需要的應用過程。“物質的量”給學生帶來的學習困難是暫時性的,隨著化學學習的深入與應用“物質的量”及其衍生概念機會的增多,多數學生將不再把“物質的量”當障礙。

　　3.“物質的量”的教學建議

　　在傳統教材及其教學中,“物質的量”往往花費較多的課時數,教師進行全面系統地闡述概念。實踐結果表明,盡管花了較多的教學用時,這些學習困難仍然存在。在新教材體系中,“物質的量”安排的課時數與傳統教材相比有很大的縮減,如何實現較短的教學時間收到較好的教學效果,需要從產生學習困難的根源和對學生學習要求兩方面探討。

　　新課標必修部分對“物質的量”的要求是:“認識摩爾是物質的量的基本單位,能用于進行簡單的化學計算,體會定量研究的方法對研究和學習化學的重要作用。”其教學基本要求是:“認識物質的量,并能利用物質的量進行物質質量及微粒數的簡單計算。”發展要求是:“物質的量運用于化學方程式的簡單計算。”用有限的教學課時達成上述要求,結合教學實踐,提出如下建議:

　　首先,用最少的時間突破這些概念理解中的困難期。不必過多糾纏于概念的剖析而重在簡單應用,讓學生在微粒個數與物質的量、物質質量、氣體體積之間相互換算中逐漸得到強化。不必過多糾纏概念是否吃透講透而重在應用中領會。“物質的量”不同于其他化學概念或原理,沒有講透會產生“夾生飯”現象,“物質的量”及其衍生概念學生會在應用中逐漸深化,缺乏應用的任務驅動,學習困難的解決是低效的。

　　其次,教學中不宜用“堆”、“捆”等量詞作為類比,而宜直接引入“集合體”,以免強化量詞產生負遷移效應。不宜前后概念過多聯系而重在刪繁就簡,突出主題,構建以“物質的量”為中心的概念衍生關系,建立以“物質的量”為中心的計算體系即可。重視幾個相互關系式,而不必推廣到諸如傳統教學中必講的阿氏定律及其推論等,控制教學難度與深度,降低學習負擔,增加學習信心。

　　第三,“物質的量”的應用需要滲透到化學教學的全過程。不宜一蹴而就而重在逐漸形成,不搞一步到位,講究細水長流,在應用中強化,隨著教學深入而逐漸加深應用難度。在后續的教學中,逐漸強化“物質的量”的應用,引領學生逐步擺脫初中以質量為基礎的計算體系的思維模式,建立起以“物質的量”為基礎的高中化學計算體系。

　　4.新課程下“物質的量”的教學設計

　　課時1:物質的量

　　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系探究微小物件往往以集合體的形式呈現,解決微小物質從微觀到宏觀的表征方法——引入集合體概念。

　　師生探究2:探究1滴水中有多少個水分子,引領學生體驗任何宏觀物質都是由數量巨大的微觀粒子組成,幫助學生建立微觀意識,產生如何表述巨大數量微粒的學習疑問。

　　師生探究3:化學反應間微粒數量定量研究中如何實現微粒個數與宏觀質量、體積間的銜接,引導學生得出采用集合體來研究,為引入“物質的量”概念做好鋪墊。

　　教師講授:開門見山地簡要給出“物質的量”、“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“物質的量”相互轉化的計算式。

　　問題解決:給出練習題,鞏固三個概念及相互轉化的簡單計算。

　　課時2:“物質的量”的鞏固與“摩爾質量”

　　問題解決:阿佛加德羅常數定義及應用;“物質的量”與微粒數量間的相互轉化;不同層級微粒數的簡單換算。

　　師生探究1:相同“物質的量”的不同微粒的個數、質量是否相同,得出“摩爾質量”的定義。

　　問題解決:給出練習題,鞏固物質微粒數量、質量與“物質的量”的相互簡單計算。

　　師生探究2:化學方程式的意義,化學方程式中計量數與參加反應的微粒數、參加反應的物質的“物質的量”的關系。