丁同英

摘要：結(jié)合萬方數(shù)據(jù)文獻研究文章剖析物質(zhì)的量定義的正誤，圍繞物質(zhì)的量和摩爾的概念，通過奧特曼、長度單位及其換算等例子敘述了運用類比法生動有趣教授物質(zhì)的量和摩爾的教學(xué)過程，通過歷年測驗成績對比證明運用類比法教學(xué)效果實用、有效。

關(guān)鍵詞：類比；物質(zhì)的量；摩爾；阿伏加德羅常數(shù)；基準(zhǔn)量

文章編號：1008-0546（2014）10-0044-03 中圖分類號：G633.8 文獻標(biāo)識碼：B

1965年，為了化學(xué)和分子物理領(lǐng)域研究需要，將宏觀物質(zhì)與微觀粒子相聯(lián)系，IUPAC確定了新物理量“amount of substance”，即“物質(zhì)的量”。其單位用“mole（摩爾）”。自此，“物質(zhì)的量”成為七個國際基本物理量之一，它和 “摩爾質(zhì)量”、“氣體摩爾體積”、“物質(zhì)的量濃度”等物理量構(gòu)建的計量體系，是化學(xué)、物理工作者常用的計量工具。物質(zhì)的量作為宏觀物質(zhì)和微粒數(shù)目之間溝通的橋梁，是該計量體系的中心，是質(zhì)量、氣體體積、溶液濃度、微粒數(shù)量之間相互換算的中轉(zhuǎn)站。

一、物質(zhì)的量和摩爾概念辨析

該計量體系是化學(xué)研究的重要工具，被全國各版本高中化學(xué)教材選作必修教學(xué)內(nèi)容。其中“物質(zhì)的量”作為體系橋梁又有著特殊地位，因此物質(zhì)的量、摩爾向來是教學(xué)重點，同時也一直被教師抱怨“難教”學(xué)生抱怨“難學(xué)”，從萬方數(shù)據(jù)資料來看，大部分涉及“物質(zhì)的量”教學(xué)文章中提到這一點。如齊紅濤、趙河林“多年來，物質(zhì)的量教學(xué)一直是一個難點”，“學(xué)生畏難情緒、抵觸情緒占了上風(fēng)，測查成績總是很不理想”。[1]也正因為此，物質(zhì)的量和摩爾的教學(xué)是教學(xué)設(shè)計類文章討論的熱點課題。我在講解物質(zhì)的量和摩爾時重點圍繞兩個問題來思考：1.物質(zhì)的量的概念是什么。2.怎樣能有趣地講解物質(zhì)的量、摩爾的概念。

首先為什么要強調(diào)物質(zhì)的量的概念，因為它不像別的物理量，如速度、長度等名詞已經(jīng)已經(jīng)融入生活，在被作為物理量學(xué)習(xí)之前這些詞就已經(jīng)深入人心，理解其意義不存在障礙。而物質(zhì)的量對學(xué)生來說是全新詞匯，詞義本來就模棱兩可，在理解上又沒有絲毫生活經(jīng)驗可以借鑒，因此要讓學(xué)生明確它的概念是要花費一點功夫的。查閱萬方數(shù)據(jù)庫有關(guān)文章，發(fā)現(xiàn)教師對“物質(zhì)的量”的概念有兩種定義。第一種：認(rèn)為“物質(zhì)的量表示含有一定數(shù)量粒子的集體?！盵2]持該觀點的教師傾向于結(jié)合“曹沖稱象”的故事、生活中“打”的概念引出“物質(zhì)的量是含有一定微粒數(shù)目的集合體”[3]。

第二種：認(rèn)為“物質(zhì)的量”是“用于描述物質(zhì)所含微粒多少的物理量”。如曾楊“其（物質(zhì)的量）表示物質(zhì)所含粒子數(shù)目的多少。”[4]廖文娟在其文章中提到“在教授物質(zhì)的量時，要讓學(xué)生明白物質(zhì)的量是為了把物質(zhì)的宏觀量與原子、分子、離子等微觀粒子的數(shù)量聯(lián)系起來而引人的”。[5]她認(rèn)為可用“曹沖稱象”和“打”的概念應(yīng)用于引出物質(zhì)的量的單位——摩爾。

兩種理解的沖突焦點在于“微粒數(shù)目的集合體”究竟指的是“物質(zhì)的量”還是“摩爾”。1961年IUPAP規(guī)定：“在化學(xué)和分子物理領(lǐng)域，物質(zhì)的量也被作為基本物理量，它的單位是摩爾?！x摩爾為一種物質(zhì)數(shù)目，含有的分子（或原子、離子、電子等類似的）數(shù)與12克C-12所含碳原子數(shù)相同?！庇纱丝磥盹@然定義摩爾是“微粒數(shù)目集合體”更合適，這個集合體的數(shù)值是“12克C-12所含碳原子數(shù)”，摩爾和“打”“雙”的特征相似。

那么怎樣解讀“物質(zhì)的量”的概念？前文提到物質(zhì)的量是物理量。物理量是現(xiàn)象、物體或物質(zhì)的可以定性區(qū)別和定量確定的屬性。比如將物質(zhì)的伸張性抽象為長度；延續(xù)性抽象為時間；慣性抽象為質(zhì)量等，長度、質(zhì)量、時間等是物理量。[6]借鑒馬克思談抽象過程時說：“如果我們抽掉構(gòu)成某座房屋特性的一切，抽掉建筑這座房屋所用的材料和構(gòu)成這座房屋的特點和形式，結(jié)果只剩下一個一般的物體；如果把這一物體的界限也抽去，結(jié)果就只有空間了；如果再把這個空間的向度抽去，最后我們就只有同純粹的數(shù)量，即數(shù)量的邏輯范疇打交道了……”。[7]因此給物質(zhì)的量的明確概念是“描述物質(zhì)所含微粒數(shù)目多少的物理量”。 物質(zhì)的量和摩爾概念中都有“數(shù)目”的字眼，兩個“數(shù)目”有細(xì)微區(qū)別。摩爾定義中的“數(shù)目”類似于生活中“打”的概念，含具體數(shù)值，物質(zhì)的量代表物質(zhì)所含微粒數(shù)目的多少，不含具體數(shù)值。

二、用類比法教授物質(zhì)的量和摩爾教學(xué)設(shè)計

厘清了物質(zhì)的量和摩爾概念后，怎樣有趣地講解它們的概念又是一個難題。筆者所在的學(xué)校是五年制師范，絕大部分是女生。計算本來就是女生的弱項，怕算也沒興趣，更別說“物質(zhì)的量”意思模棱兩可晦澀難懂，每年這部分內(nèi)容上課都是教師獨角戲，最后死記硬背幾個公式，考試成績一片慘淡。從2011年開始，我嘗試用類比法設(shè)計教學(xué)過程，引出物質(zhì)的量和摩爾的概念，學(xué)生對概念的理解清晰了很多，學(xué)習(xí)興致被調(diào)動起來，幾年下來，每一屆學(xué)生掌握這部分單元測驗成績相比以往都有很大提高，下表是歷年單元測驗成績對比（11-13級使用類比法教學(xué)）。

這里把類比法教學(xué)設(shè)計過程寫下和老師們分享。

教學(xué)過程：

教師：同學(xué)們，大家能否用一些詞句描述一下自己喜歡的同學(xué)面貌特征？

學(xué)生：思考并回答。（觀察、口頭表達是女生的強項，大家回答都很積極，什么柳葉眉，大眼睛，瓜子臉等都用上了，這個小游戲增進了學(xué)生之間的感情。）

教師：剛才大家從文學(xué)角度進行了人物描寫，其實物理這門理科中也有人物描寫哩。下面我描述一個人請大家猜猜他是什么人。此人“身高（長度）50米，體重（質(zhì)量）44000噸，步行速度510米/秒”。

學(xué)生：“肯定不是地球人！”“奧特曼吧！”（此時學(xué)生們一下子興奮起來，興致盎然地?zé)崃易h論，最后一致說“奧特曼”，利用神秘感成功地把學(xué)生的注意力牢牢吸引。）

教師：聰明，此人正是“迪加·奧特曼”。（學(xué)生大笑，想老師還知道這個，無形中拉近了教師和學(xué)生的距離，此時的學(xué)生已經(jīng)愿意聽老師講課了。）endprint

言歸正傳，老師在描述奧特曼的時候用到了哪些物理量？

學(xué)生：思考、回答，同時教師板書。

[討論]結(jié)合奧特曼的例子你覺得物理量及其單位有什么功能，談?wù)勀愕捏w會？

學(xué)生：思考、討論、交流。

教師：（總結(jié)）首先物理量其實是工具，一種用于描述物質(zhì)在某一方面的特征的工具。比如長度能反映物體的空間特性；速度能反映物體的運動特征等。其次單位的功能是把這些特征量化，量化后的物理量就有意義、直觀了，利用這些數(shù)據(jù)和單位就能對物體的空間、運動等特征進行分析、比較或運算，來獲得更多信息。比如之前大家分析我說的人不是地球人就是通過數(shù)據(jù)和單位得出的結(jié)論。

學(xué)生：點頭表示同意。

（教學(xué)目的和創(chuàng)新之處：學(xué)生都知道一些物理量，但是學(xué)生記住的物理量也僅僅用在公式中，可能從未從文學(xué)描寫角度考慮過物理量的描述功能。通過奧特曼這個極其特殊的例子，結(jié)合文學(xué)當(dāng)中的人物描寫，一下子讓學(xué)生明白物理量的描述功能，學(xué)生意想不到文科與理科之間還有相通之處，感覺耳目一新，同時也為引出物質(zhì)的量描述對象埋下伏筆。）

教師：化學(xué)是一門從微觀粒子如分子、原子、離子等角度研究物質(zhì)變化的科學(xué)。以上提到物理量就不能滿足化學(xué)研究需要了。很久以前化學(xué)家就發(fā)現(xiàn)在化學(xué)變化過程中，物質(zhì)之間按照一定分子、原子數(shù)目比進行反應(yīng)。要確定微粒之間反應(yīng)數(shù)目關(guān)系或確定化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)式就一定需要物質(zhì)所含分子、原子的數(shù)目。你知道一杯水所含的水分子數(shù)目嗎？知道3克銅所含的銅原子數(shù)目嗎？考慮到化學(xué)研究的需要規(guī)定了一種很特別的物理量，叫“物質(zhì)的量”。它和前面描述宏觀物質(zhì)外形、運動等的物理量不同，它從微觀角度來描述物質(zhì)所含微觀粒子數(shù)目的多少。比如鐵是由鐵原子構(gòu)成的，研究鐵的物質(zhì)的量就是研究它所含鐵原子的多少。

板書：一、物質(zhì)的量

定義：用于描述物質(zhì)所含微粒數(shù)多少的物理量。符號：n

教師：這里的微粒指分子、原子、離子、質(zhì)子、中子、電子等。

（教學(xué)目的和創(chuàng)新之處：這一段教學(xué)目的是讓學(xué)生明白引入物質(zhì)的量這一物理量的必要性，創(chuàng)新之處在于明確給出物質(zhì)的量的定義。有前面奧特曼的例子做鋪墊，學(xué)生已經(jīng)接受每個物理量都有自己要描述的物理屬性，必然要追問物質(zhì)的量所描述的對象，此時給出答案水到渠成。這是類比法在本節(jié)課中的第一次運用。對物質(zhì)的量的描述對象清楚的同時也意味著對物質(zhì)的量的概念清晰掌握了。）

設(shè)問：物理量不能沒有單位。你知道的長度單位有哪些？

學(xué)生：米、千米、光年。

教師“為什么要給一個物理量設(shè)幾個單位呢，這樣做有好處嗎？比如我問“從我們教室到食堂的距離？”從我們教室到你家的距離？”“從我們教室到火星的距離？”你該分別選什么單位？

學(xué)生：思考、回答。

教師：（總結(jié)）單位實質(zhì)上是一個基準(zhǔn)量，米、千米、光年所含基準(zhǔn)量越來越大，選擇合適的單位使計量更方便簡潔，反之則很累贅。比如從教室到火星的距離如果以米為單位的話，這個數(shù)字的位數(shù)就太龐大了。

提問：物質(zhì)的量是用于描述微觀粒子數(shù)目多少的物理量，它的單位顯然代表數(shù)目，先不管微觀粒子，宏觀物質(zhì)數(shù)目的單位有哪些呢？比如說咱班有多少同學(xué)？

學(xué)生討論：常見單位“個”，另外還有“打”“對”等。

教師：數(shù)目單位有很多，不同單位包含的基準(zhǔn)量不同。約定俗成的“打”的基準(zhǔn)量是12個，“對”的基準(zhǔn)量是2個。從教室到火星的距離不能用米為單位，同樣，如果微粒數(shù)以“個”為單位計量的話，那簡直是場噩夢。例如12克碳所含的碳原子數(shù)是個很大的天文數(shù)字，如果碳原子能被看見的話，全國13億人一起數(shù)這些碳原子，每秒鐘數(shù)一個，得花1468萬年才能數(shù)完。因此物質(zhì)的量必須有一個包含基準(zhǔn)量更大的單位。

（教學(xué)創(chuàng)新之處：這里通過米、千米、光年提出基準(zhǔn)量概念，通過教室到家、火星等地的距離讓學(xué)生明白一個物理量有多種單位的必要性，用類比的方法順理成章引出物質(zhì)的量的單位不是“個”而是“摩爾”，同時也為后面講摩爾的基準(zhǔn)量做好鋪墊。）

板書：二、單位：摩爾；符號mol

國際規(guī)定：1摩爾物質(zhì)含有的微粒數(shù)與0.012kg C-12所含的碳原子數(shù)相等。

教師：利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已經(jīng)精確測定出了0.012 kg C-12所含的碳原子數(shù)約為6.02×1023個。為了紀(jì)念科學(xué)家，阿伏加德羅，該數(shù)值被稱為阿伏加德羅常數(shù)。

板書：三、阿伏加德羅常數(shù)：6.02×1023/mol；符號NA

設(shè)問：怎樣理解應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)呢？

教師：物理量的不同單位之間可以換算，比如長度單位1km=1000m=100000cm；其它物理量的不同單位，如千克和克之間等都可以換算?！皞€”和“摩爾”都是數(shù)量單位，所以它們之間也有換算關(guān)系。其實阿伏加德羅常數(shù)就可以理解為它們之間的換算關(guān)系。

板書：1摩爾物質(zhì)含阿伏加德羅常數(shù)個微粒，約為6.02×1023個。由此可得：

N=nNA

（教學(xué)創(chuàng)新之處：長度有千米、米、厘米等單位間能換算這是學(xué)生已經(jīng)熟練掌握的，通過類比引出摩爾和個之間的換算關(guān)系，揭開摩爾神秘感的同時加深學(xué)生對阿伏加德羅常數(shù)的理解，這是類比法在本節(jié)課中的第三次運用。）

綜上所述，在物質(zhì)的量和摩爾教學(xué)中共運用了三次類比，一是通過奧特曼的例子把物質(zhì)的量與長度、速度等物理量的描述功能進行類比形成物質(zhì)的量的概念；二是通過教室到火星距離的例子把物質(zhì)的量單位的選擇與距離單位的選擇進行類比，引出摩爾的概念；三是通過長度單位間換算與摩爾和個之間的換算進行類比，明確阿伏加德羅常數(shù)的運用。

用類比法教學(xué)，在一些枯燥無味和講不清的問題上的確起到四兩撥千斤的作用，學(xué)生成績的提高證明該教法實用、有效。當(dāng)然，成績提高不全是教學(xué)方法得當(dāng)使然，更大的原因在于該教法生動有趣，調(diào)動了學(xué)生興趣，興趣是最好的老師，有興趣才有深入學(xué)習(xí)的動力。

參考文獻

[1] 齊紅濤，趙河林. “物質(zhì)的量”認(rèn)知結(jié)構(gòu)形成的實驗研究[J]. 化學(xué)教育，2003，（5）：7

[2] 周燕梅. 概念圖在物質(zhì)的量單元教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]. 化學(xué)教學(xué)，2010，（1）：21

[3] 杜德生. 初、高中教學(xué)銜接背景下“物質(zhì)的量”的教學(xué)設(shè)計[J]. 化學(xué)教學(xué)，2012，（8）：38

[4] 曾揚. 關(guān)于“物質(zhì)的量”教學(xué)思考與實踐[J]. 理科愛好者（教育教學(xué)版），2010，（1）：110

[5] 廖文娟. 從初高中銜接的角度探討“物質(zhì)的量”的教學(xué)[J]. 化學(xué)教學(xué)，2013，（1）：8

[6] 李松巖. 物理量的量綱和量制[J]. 大學(xué)物理，2012，（4）：40

[7] 關(guān)洪. 力學(xué)的基本概念——質(zhì)量和物質(zhì)的量[J]. 大學(xué)物理，1984，（12）：26endprint

言歸正傳，老師在描述奧特曼的時候用到了哪些物理量？

學(xué)生：思考、回答，同時教師板書。

[討論]結(jié)合奧特曼的例子你覺得物理量及其單位有什么功能，談?wù)勀愕捏w會？

學(xué)生：思考、討論、交流。

教師：（總結(jié)）首先物理量其實是工具，一種用于描述物質(zhì)在某一方面的特征的工具。比如長度能反映物體的空間特性；速度能反映物體的運動特征等。其次單位的功能是把這些特征量化，量化后的物理量就有意義、直觀了，利用這些數(shù)據(jù)和單位就能對物體的空間、運動等特征進行分析、比較或運算，來獲得更多信息。比如之前大家分析我說的人不是地球人就是通過數(shù)據(jù)和單位得出的結(jié)論。

學(xué)生：點頭表示同意。

（教學(xué)目的和創(chuàng)新之處：學(xué)生都知道一些物理量，但是學(xué)生記住的物理量也僅僅用在公式中，可能從未從文學(xué)描寫角度考慮過物理量的描述功能。通過奧特曼這個極其特殊的例子，結(jié)合文學(xué)當(dāng)中的人物描寫，一下子讓學(xué)生明白物理量的描述功能，學(xué)生意想不到文科與理科之間還有相通之處，感覺耳目一新，同時也為引出物質(zhì)的量描述對象埋下伏筆。）

教師：化學(xué)是一門從微觀粒子如分子、原子、離子等角度研究物質(zhì)變化的科學(xué)。以上提到物理量就不能滿足化學(xué)研究需要了。很久以前化學(xué)家就發(fā)現(xiàn)在化學(xué)變化過程中，物質(zhì)之間按照一定分子、原子數(shù)目比進行反應(yīng)。要確定微粒之間反應(yīng)數(shù)目關(guān)系或確定化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)式就一定需要物質(zhì)所含分子、原子的數(shù)目。你知道一杯水所含的水分子數(shù)目嗎？知道3克銅所含的銅原子數(shù)目嗎？考慮到化學(xué)研究的需要規(guī)定了一種很特別的物理量，叫“物質(zhì)的量”。它和前面描述宏觀物質(zhì)外形、運動等的物理量不同，它從微觀角度來描述物質(zhì)所含微觀粒子數(shù)目的多少。比如鐵是由鐵原子構(gòu)成的，研究鐵的物質(zhì)的量就是研究它所含鐵原子的多少。

板書：一、物質(zhì)的量

定義：用于描述物質(zhì)所含微粒數(shù)多少的物理量。符號：n

教師：這里的微粒指分子、原子、離子、質(zhì)子、中子、電子等。

（教學(xué)目的和創(chuàng)新之處：這一段教學(xué)目的是讓學(xué)生明白引入物質(zhì)的量這一物理量的必要性，創(chuàng)新之處在于明確給出物質(zhì)的量的定義。有前面奧特曼的例子做鋪墊，學(xué)生已經(jīng)接受每個物理量都有自己要描述的物理屬性，必然要追問物質(zhì)的量所描述的對象，此時給出答案水到渠成。這是類比法在本節(jié)課中的第一次運用。對物質(zhì)的量的描述對象清楚的同時也意味著對物質(zhì)的量的概念清晰掌握了。）

設(shè)問：物理量不能沒有單位。你知道的長度單位有哪些？

學(xué)生：米、千米、光年。

教師“為什么要給一個物理量設(shè)幾個單位呢，這樣做有好處嗎？比如我問“從我們教室到食堂的距離？”從我們教室到你家的距離？”“從我們教室到火星的距離？”你該分別選什么單位？

學(xué)生：思考、回答。

教師：（總結(jié)）單位實質(zhì)上是一個基準(zhǔn)量，米、千米、光年所含基準(zhǔn)量越來越大，選擇合適的單位使計量更方便簡潔，反之則很累贅。比如從教室到火星的距離如果以米為單位的話，這個數(shù)字的位數(shù)就太龐大了。

提問：物質(zhì)的量是用于描述微觀粒子數(shù)目多少的物理量，它的單位顯然代表數(shù)目，先不管微觀粒子，宏觀物質(zhì)數(shù)目的單位有哪些呢？比如說咱班有多少同學(xué)？

學(xué)生討論：常見單位“個”，另外還有“打”“對”等。

教師：數(shù)目單位有很多，不同單位包含的基準(zhǔn)量不同。約定俗成的“打”的基準(zhǔn)量是12個，“對”的基準(zhǔn)量是2個。從教室到火星的距離不能用米為單位，同樣，如果微粒數(shù)以“個”為單位計量的話，那簡直是場噩夢。例如12克碳所含的碳原子數(shù)是個很大的天文數(shù)字，如果碳原子能被看見的話，全國13億人一起數(shù)這些碳原子，每秒鐘數(shù)一個，得花1468萬年才能數(shù)完。因此物質(zhì)的量必須有一個包含基準(zhǔn)量更大的單位。

（教學(xué)創(chuàng)新之處：這里通過米、千米、光年提出基準(zhǔn)量概念，通過教室到家、火星等地的距離讓學(xué)生明白一個物理量有多種單位的必要性，用類比的方法順理成章引出物質(zhì)的量的單位不是“個”而是“摩爾”，同時也為后面講摩爾的基準(zhǔn)量做好鋪墊。）

板書：二、單位：摩爾；符號mol

國際規(guī)定：1摩爾物質(zhì)含有的微粒數(shù)與0.012kg C-12所含的碳原子數(shù)相等。

教師：利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已經(jīng)精確測定出了0.012 kg C-12所含的碳原子數(shù)約為6.02×1023個。為了紀(jì)念科學(xué)家，阿伏加德羅，該數(shù)值被稱為阿伏加德羅常數(shù)。

板書：三、阿伏加德羅常數(shù)：6.02×1023/mol；符號NA

設(shè)問：怎樣理解應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)呢？

教師：物理量的不同單位之間可以換算，比如長度單位1km=1000m=100000cm；其它物理量的不同單位，如千克和克之間等都可以換算?！皞€”和“摩爾”都是數(shù)量單位，所以它們之間也有換算關(guān)系。其實阿伏加德羅常數(shù)就可以理解為它們之間的換算關(guān)系。

板書：1摩爾物質(zhì)含阿伏加德羅常數(shù)個微粒，約為6.02×1023個。由此可得：

N=nNA

（教學(xué)創(chuàng)新之處：長度有千米、米、厘米等單位間能換算這是學(xué)生已經(jīng)熟練掌握的，通過類比引出摩爾和個之間的換算關(guān)系，揭開摩爾神秘感的同時加深學(xué)生對阿伏加德羅常數(shù)的理解，這是類比法在本節(jié)課中的第三次運用。）

綜上所述，在物質(zhì)的量和摩爾教學(xué)中共運用了三次類比，一是通過奧特曼的例子把物質(zhì)的量與長度、速度等物理量的描述功能進行類比形成物質(zhì)的量的概念；二是通過教室到火星距離的例子把物質(zhì)的量單位的選擇與距離單位的選擇進行類比，引出摩爾的概念；三是通過長度單位間換算與摩爾和個之間的換算進行類比，明確阿伏加德羅常數(shù)的運用。

用類比法教學(xué)，在一些枯燥無味和講不清的問題上的確起到四兩撥千斤的作用，學(xué)生成績的提高證明該教法實用、有效。當(dāng)然，成績提高不全是教學(xué)方法得當(dāng)使然，更大的原因在于該教法生動有趣，調(diào)動了學(xué)生興趣，興趣是最好的老師，有興趣才有深入學(xué)習(xí)的動力。

參考文獻

[1] 齊紅濤，趙河林. “物質(zhì)的量”認(rèn)知結(jié)構(gòu)形成的實驗研究[J]. 化學(xué)教育，2003，（5）：7

[2] 周燕梅. 概念圖在物質(zhì)的量單元教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]. 化學(xué)教學(xué)，2010，（1）：21

[3] 杜德生. 初、高中教學(xué)銜接背景下“物質(zhì)的量”的教學(xué)設(shè)計[J]. 化學(xué)教學(xué)，2012，（8）：38

[4] 曾揚. 關(guān)于“物質(zhì)的量”教學(xué)思考與實踐[J]. 理科愛好者（教育教學(xué)版），2010，（1）：110

[5] 廖文娟. 從初高中銜接的角度探討“物質(zhì)的量”的教學(xué)[J]. 化學(xué)教學(xué)，2013，（1）：8

[6] 李松巖. 物理量的量綱和量制[J]. 大學(xué)物理，2012，（4）：40

[7] 關(guān)洪. 力學(xué)的基本概念——質(zhì)量和物質(zhì)的量[J]. 大學(xué)物理，1984，（12）：26endprint

言歸正傳，老師在描述奧特曼的時候用到了哪些物理量？

學(xué)生：思考、回答，同時教師板書。

[討論]結(jié)合奧特曼的例子你覺得物理量及其單位有什么功能，談?wù)勀愕捏w會？

學(xué)生：思考、討論、交流。

教師：（總結(jié)）首先物理量其實是工具，一種用于描述物質(zhì)在某一方面的特征的工具。比如長度能反映物體的空間特性；速度能反映物體的運動特征等。其次單位的功能是把這些特征量化，量化后的物理量就有意義、直觀了，利用這些數(shù)據(jù)和單位就能對物體的空間、運動等特征進行分析、比較或運算，來獲得更多信息。比如之前大家分析我說的人不是地球人就是通過數(shù)據(jù)和單位得出的結(jié)論。

學(xué)生：點頭表示同意。

（教學(xué)目的和創(chuàng)新之處：學(xué)生都知道一些物理量，但是學(xué)生記住的物理量也僅僅用在公式中，可能從未從文學(xué)描寫角度考慮過物理量的描述功能。通過奧特曼這個極其特殊的例子，結(jié)合文學(xué)當(dāng)中的人物描寫，一下子讓學(xué)生明白物理量的描述功能，學(xué)生意想不到文科與理科之間還有相通之處，感覺耳目一新，同時也為引出物質(zhì)的量描述對象埋下伏筆。）

教師：化學(xué)是一門從微觀粒子如分子、原子、離子等角度研究物質(zhì)變化的科學(xué)。以上提到物理量就不能滿足化學(xué)研究需要了。很久以前化學(xué)家就發(fā)現(xiàn)在化學(xué)變化過程中，物質(zhì)之間按照一定分子、原子數(shù)目比進行反應(yīng)。要確定微粒之間反應(yīng)數(shù)目關(guān)系或確定化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)式就一定需要物質(zhì)所含分子、原子的數(shù)目。你知道一杯水所含的水分子數(shù)目嗎？知道3克銅所含的銅原子數(shù)目嗎？考慮到化學(xué)研究的需要規(guī)定了一種很特別的物理量，叫“物質(zhì)的量”。它和前面描述宏觀物質(zhì)外形、運動等的物理量不同，它從微觀角度來描述物質(zhì)所含微觀粒子數(shù)目的多少。比如鐵是由鐵原子構(gòu)成的，研究鐵的物質(zhì)的量就是研究它所含鐵原子的多少。

板書：一、物質(zhì)的量

定義：用于描述物質(zhì)所含微粒數(shù)多少的物理量。符號：n

教師：這里的微粒指分子、原子、離子、質(zhì)子、中子、電子等。

（教學(xué)目的和創(chuàng)新之處：這一段教學(xué)目的是讓學(xué)生明白引入物質(zhì)的量這一物理量的必要性，創(chuàng)新之處在于明確給出物質(zhì)的量的定義。有前面奧特曼的例子做鋪墊，學(xué)生已經(jīng)接受每個物理量都有自己要描述的物理屬性，必然要追問物質(zhì)的量所描述的對象，此時給出答案水到渠成。這是類比法在本節(jié)課中的第一次運用。對物質(zhì)的量的描述對象清楚的同時也意味著對物質(zhì)的量的概念清晰掌握了。）

設(shè)問：物理量不能沒有單位。你知道的長度單位有哪些？

學(xué)生：米、千米、光年。

教師“為什么要給一個物理量設(shè)幾個單位呢，這樣做有好處嗎？比如我問“從我們教室到食堂的距離？”從我們教室到你家的距離？”“從我們教室到火星的距離？”你該分別選什么單位？

學(xué)生：思考、回答。

教師：（總結(jié)）單位實質(zhì)上是一個基準(zhǔn)量，米、千米、光年所含基準(zhǔn)量越來越大，選擇合適的單位使計量更方便簡潔，反之則很累贅。比如從教室到火星的距離如果以米為單位的話，這個數(shù)字的位數(shù)就太龐大了。

提問：物質(zhì)的量是用于描述微觀粒子數(shù)目多少的物理量，它的單位顯然代表數(shù)目，先不管微觀粒子，宏觀物質(zhì)數(shù)目的單位有哪些呢？比如說咱班有多少同學(xué)？

學(xué)生討論：常見單位“個”，另外還有“打”“對”等。

教師：數(shù)目單位有很多，不同單位包含的基準(zhǔn)量不同。約定俗成的“打”的基準(zhǔn)量是12個，“對”的基準(zhǔn)量是2個。從教室到火星的距離不能用米為單位，同樣，如果微粒數(shù)以“個”為單位計量的話，那簡直是場噩夢。例如12克碳所含的碳原子數(shù)是個很大的天文數(shù)字，如果碳原子能被看見的話，全國13億人一起數(shù)這些碳原子，每秒鐘數(shù)一個，得花1468萬年才能數(shù)完。因此物質(zhì)的量必須有一個包含基準(zhǔn)量更大的單位。

（教學(xué)創(chuàng)新之處：這里通過米、千米、光年提出基準(zhǔn)量概念，通過教室到家、火星等地的距離讓學(xué)生明白一個物理量有多種單位的必要性，用類比的方法順理成章引出物質(zhì)的量的單位不是“個”而是“摩爾”，同時也為后面講摩爾的基準(zhǔn)量做好鋪墊。）

板書：二、單位：摩爾；符號mol

國際規(guī)定：1摩爾物質(zhì)含有的微粒數(shù)與0.012kg C-12所含的碳原子數(shù)相等。

教師：利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)已經(jīng)精確測定出了0.012 kg C-12所含的碳原子數(shù)約為6.02×1023個。為了紀(jì)念科學(xué)家，阿伏加德羅，該數(shù)值被稱為阿伏加德羅常數(shù)。

板書：三、阿伏加德羅常數(shù)：6.02×1023/mol；符號NA

設(shè)問：怎樣理解應(yīng)用阿伏加德羅常數(shù)呢？

教師：物理量的不同單位之間可以換算，比如長度單位1km=1000m=100000cm；其它物理量的不同單位，如千克和克之間等都可以換算。“個”和“摩爾”都是數(shù)量單位，所以它們之間也有換算關(guān)系。其實阿伏加德羅常數(shù)就可以理解為它們之間的換算關(guān)系。

板書：1摩爾物質(zhì)含阿伏加德羅常數(shù)個微粒，約為6.02×1023個。由此可得：

N=nNA

（教學(xué)創(chuàng)新之處：長度有千米、米、厘米等單位間能換算這是學(xué)生已經(jīng)熟練掌握的，通過類比引出摩爾和個之間的換算關(guān)系，揭開摩爾神秘感的同時加深學(xué)生對阿伏加德羅常數(shù)的理解，這是類比法在本節(jié)課中的第三次運用。）

綜上所述，在物質(zhì)的量和摩爾教學(xué)中共運用了三次類比，一是通過奧特曼的例子把物質(zhì)的量與長度、速度等物理量的描述功能進行類比形成物質(zhì)的量的概念；二是通過教室到火星距離的例子把物質(zhì)的量單位的選擇與距離單位的選擇進行類比，引出摩爾的概念；三是通過長度單位間換算與摩爾和個之間的換算進行類比，明確阿伏加德羅常數(shù)的運用。

用類比法教學(xué)，在一些枯燥無味和講不清的問題上的確起到四兩撥千斤的作用，學(xué)生成績的提高證明該教法實用、有效。當(dāng)然，成績提高不全是教學(xué)方法得當(dāng)使然，更大的原因在于該教法生動有趣，調(diào)動了學(xué)生興趣，興趣是最好的老師，有興趣才有深入學(xué)習(xí)的動力。

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