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(xí)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(jì)算的基石。在歷次教材改版中,“物質(zhì)的量”在教材的呈現(xiàn)順序幾經(jīng)變化:有的版本考慮到它的基礎(chǔ)性安排在第一章,有的版本考慮到學(xué)習(xí)難度,在第一章安排了物質(zhì)性質(zhì)再過度到“物質(zhì)的量”學(xué)習(xí)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(xué)必修1教材的第一部分“認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)”中,成為學(xué)生學(xué)習(xí)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(yàn)學(xué)化學(xué)”第二節(jié)“化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用”;蘇教版安排在專題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(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)”第三節(jié)“化學(xué)中常用的物理量——物質(zhì)的量”。可見,不同版本的教材編著者在新課標(biāo)框架內(nèi)對(duì)“物質(zhì)的量”的處理大致相當(dāng),即把“物質(zhì)的量”概念作為引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)高中化學(xué)的開始。
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(rèn)為有三方面原因。
首先,東西方文化差異給學(xué)生學(xué)習(xí)造成難以逾越的障礙。“物質(zhì)的量”實(shí)質(zhì)上是用集合體的形式來描述微觀粒子的多少,在漢語系統(tǒng)里,描述物質(zhì)多少時(shí)有著豐富的量詞:個(gè)、雙、打、堆、捆等,針對(duì)不同的物質(zhì)使用不同的量詞在學(xué)生的語言系統(tǒng)中已根深蒂固。而西方表述上則沒有這些量詞,只用單復(fù)數(shù)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(duì)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(zhì)的量”來源于西方語言系統(tǒng),翻譯成漢語“物質(zhì)的量”作為一個(gè)整體性的詞組難以融入學(xué)生已有的詞語系統(tǒng)中,以至于不少學(xué)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(jìn)行的,有著怎樣的語言系統(tǒng)就會(huì)有相應(yīng)的思維方式。用漢語系統(tǒng)的思維方式來理解源于西方語言系統(tǒng)的“物質(zhì)的量”是學(xué)生學(xué)習(xí)的最大障礙,從微粒個(gè)數(shù)到微粒的集合體在學(xué)生已有的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和觀念上都存在著困難。相對(duì)而言,我們已有的數(shù)目和量詞等概念對(duì)學(xué)習(xí)“物質(zhì)的量”是負(fù)遷移作用。教師在講解過程中往往不可回避地對(duì)兩者進(jìn)行對(duì)比,實(shí)際上效果并不佳,存在著越說越糊涂的現(xiàn)象。“物質(zhì)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(dǎo)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(shù)等詞不由自主地表達(dá)出來。
其二,高一學(xué)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(xué)對(duì)微觀結(jié)構(gòu)要求的降低和大量使用直觀教學(xué)手段導(dǎo)致當(dāng)前高一學(xué)生微觀想象力的弱化,物質(zhì)組成的層級(jí)不清,各種微粒間的數(shù)量關(guān)系不清,“物質(zhì)的量”到底是微觀還是宏觀搞不清。教材對(duì)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)行稱量,而實(shí)際參加反應(yīng)的微粒數(shù)目往往很大,為了將一定數(shù)目的微觀粒子與可稱量物質(zhì)之間聯(lián)系起來,在化學(xué)上特引入物質(zhì)的量。”然后說到:“物質(zhì)的量是國際單位制中的基本物質(zhì)量之一,符號(hào)為n,單位為摩爾。”闡述內(nèi)容與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)相去甚遠(yuǎn),它不像長度、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(yàn)基礎(chǔ),需要學(xué)生具有較強(qiáng)的“思想實(shí)驗(yàn)”能力。其他化學(xué)原理、化學(xué)概念往往都有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ),比如,化學(xué)平衡、元素周期律、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等都有相應(yīng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)來佐證,通過直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象幫助學(xué)生理解。
2.“物質(zhì)的量”學(xué)習(xí)難點(diǎn)及其發(fā)展
在“物質(zhì)的量”及其衍生概念學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)主要表現(xiàn)在三方面。
首先,概念的相對(duì)集中造成學(xué)生學(xué)習(xí)困難。科學(xué)概念是從科學(xué)探究結(jié)果中形成的形而上的抽象認(rèn)識(shí),一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。“物質(zhì)的量”及其衍生概念相對(duì)地呈現(xiàn)在開始系統(tǒng)學(xué)習(xí)化學(xué)的學(xué)生面前,其學(xué)習(xí)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(shí)難學(xué)。
其次,“物質(zhì)的量”及其衍生概念是定量分析的基礎(chǔ)性工具,學(xué)習(xí)成效表現(xiàn)在各種量的相互轉(zhuǎn)換上。學(xué)習(xí)困難的表現(xiàn)之一就是這種轉(zhuǎn)換不熟練,容易混淆。比如,阿氏常數(shù)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(duì)分子質(zhì)量的關(guān)系。在計(jì)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(yùn)用“物質(zhì)的量”應(yīng)用于化學(xué)計(jì)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(jì)算法則有關(guān),沿用初中建立起來的計(jì)算系統(tǒng)顯然是正常現(xiàn)象,但這種沿用阻礙了新計(jì)算系統(tǒng)的建立。
第三,微粒中的層次意識(shí)不強(qiáng),各種微粒數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換困難。由于浙江省初中科學(xué)是以知識(shí)綜合性進(jìn)行編排,化學(xué)體系相對(duì)欠缺,學(xué)生對(duì)化學(xué)微粒的認(rèn)識(shí)深度不夠。比如,水分子中的原子組成,含有質(zhì)子數(shù)、電子數(shù)、中子數(shù),延伸到各種微粒間的“物質(zhì)的量”、微粒數(shù)目之間的轉(zhuǎn)換困難。
然而,從已有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來看,“物質(zhì)的量”隨著化學(xué)學(xué)習(xí)的深入,學(xué)生理解、應(yīng)用的能力也逐漸提高,到了高一第二個(gè)學(xué)期,絕大多數(shù)學(xué)生都能應(yīng)用“物質(zhì)的量”進(jìn)行計(jì)算與表述。由此可見,“物質(zhì)的量”的學(xué)習(xí)掌握過程需要一個(gè)過程,需要一個(gè)應(yīng)用過程,一個(gè)有情境有需要的應(yīng)用過程。“物質(zhì)的量”給學(xué)生帶來的學(xué)習(xí)困難是暫時(shí)性的,隨著化學(xué)學(xué)習(xí)的深入與應(yīng)用“物質(zhì)的量”及其衍生概念機(jī)會(huì)的增多,多數(shù)學(xué)生將不再把“物質(zhì)的量”當(dāng)障礙。
3.“物質(zhì)的量”的教學(xué)建議
在傳統(tǒng)教材及其教學(xué)中,“物質(zhì)的量”往往花費(fèi)較多的課時(shí)數(shù),教師進(jìn)行全面系統(tǒng)地闡述概念。實(shí)踐結(jié)果表明,盡管花了較多的教學(xué)用時(shí),這些學(xué)習(xí)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(shù)與傳統(tǒng)教材相比有很大的縮減,如何實(shí)現(xiàn)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(xí)困難的根源和對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)要求兩方面探討。
新課標(biāo)必修部分對(duì)“物質(zhì)的量”的要求是:“認(rèn)識(shí)摩爾是物質(zhì)的量的基本單位,能用于進(jìn)行簡單的化學(xué)計(jì)算,體會(huì)定量研究的方法對(duì)研究和學(xué)習(xí)化學(xué)的重要作用。”其教學(xué)基本要求是:“認(rèn)識(shí)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(shù)的簡單計(jì)算。”發(fā)展要求是:“物質(zhì)的量運(yùn)用于化學(xué)方程式的簡單計(jì)算。”用有限的教學(xué)課時(shí)達(dá)成上述要求,結(jié)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。不必過多糾纏于概念的剖析而重在簡單應(yīng)用,讓學(xué)生在微粒個(gè)數(shù)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(qiáng)化。不必過多糾纏概念是否吃透講透而重在應(yīng)用中領(lǐng)會(huì)。“物質(zhì)的量”不同于其他化學(xué)概念或原理,沒有講透會(huì)產(chǎn)生“夾生飯”現(xiàn)象,“物質(zhì)的量”及其衍生概念學(xué)生會(huì)在應(yīng)用中逐漸深化,缺乏應(yīng)用的任務(wù)驅(qū)動(dòng),學(xué)習(xí)困難的解決是低效的。
其次,教學(xué)中不宜用“堆”、“捆”等量詞作為類比,而宜直接引入“集合體”,以免強(qiáng)化量詞產(chǎn)生負(fù)遷移效應(yīng)。不宜前后概念過多聯(lián)系而重在刪繁就簡,突出主題,構(gòu)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(jì)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(tǒng)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(xí)負(fù)擔(dān),增加學(xué)習(xí)信心。
第三,“物質(zhì)的量”的應(yīng)用需要滲透到化學(xué)教學(xué)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(xì)水長流,在應(yīng)用中強(qiáng)化,隨著教學(xué)深入而逐漸加深應(yīng)用難度。在后續(xù)的教學(xué)中,逐漸強(qiáng)化“物質(zhì)的量”的應(yīng)用,引領(lǐng)學(xué)生逐步擺脫初中以質(zhì)量為基礎(chǔ)的計(jì)算體系的思維模式,建立起以“物質(zhì)的量”為基礎(chǔ)的高中化學(xué)計(jì)算體系。
4.新課程下“物質(zhì)的量”的教學(xué)設(shè)計(jì)
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(xiàn),解決微小物質(zhì)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(gè)水分子,引領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)任何宏觀物質(zhì)都是由數(shù)量巨大的微觀粒子組成,幫助學(xué)生建立微觀意識(shí),產(chǎn)生如何表述巨大數(shù)量微粒的學(xué)習(xí)疑問。
師生探究3:化學(xué)反應(yīng)間微粒數(shù)量定量研究中如何實(shí)現(xiàn)微粒個(gè)數(shù)與宏觀質(zhì)量、體積間的銜接,引導(dǎo)學(xué)生得出采用集合體來研究,為引入“物質(zhì)的量”概念做好鋪墊。
教師講授:開門見山地簡要給出“物質(zhì)的量”、“摩”是國際統(tǒng)一規(guī)定的物理量及單位,國際規(guī)定了阿佛加德羅常數(shù)及近似值,得出微粒數(shù)量與“物質(zhì)的量”相互轉(zhuǎn)化的計(jì)算式。
問題解決:給出練習(xí)題,鞏固三個(gè)概念及相互轉(zhuǎn)化的簡單計(jì)算。
課時(shí)2:“物質(zhì)的量”的鞏固與“摩爾質(zhì)量”
問題解決:阿佛加德羅常數(shù)定義及應(yīng)用;“物質(zhì)的量”與微粒數(shù)量間的相互轉(zhuǎn)化;不同層級(jí)微粒數(shù)的簡單換算。
師生探究1:相同“物質(zhì)的量”的不同微粒的個(gè)數(shù)、質(zhì)量是否相同,得出“摩爾質(zhì)量”的定義。
問題解決:給出練習(xí)題,鞏固物質(zhì)微粒數(shù)量、質(zhì)量與“物質(zhì)的量”的相互簡單計(jì)算。
師生探究2:化學(xué)方程式的意義,化學(xué)方程式中計(jì)量數(shù)與參加反應(yīng)的微粒數(shù)、參加反應(yīng)的物質(zhì)的“物質(zhì)的量”的關(guān)系。
教師講授:如何運(yùn)用“物質(zhì)的量”進(jìn)行化學(xué)方程式計(jì)算及例題示演。
問題解決:給出練習(xí)題,模仿、鞏固簡單的方程式計(jì)算。
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