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        “物質(zhì)的量”概念難點(diǎn)成因分析及教學(xué)建議

        2017-07-07 13:36:51喬靜
        中學(xué)化學(xué) 2017年4期
        關(guān)鍵詞:物質(zhì)的量德羅摩爾

        喬靜

        “物質(zhì)的量”是高中化學(xué)必修1中一個(gè)非常重要的概念,它是連接微觀與宏觀、定性與定量的橋梁,貫穿于高中化學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的始終。然而,由于“物質(zhì)的量”這一概念抽象難懂,在實(shí)際教學(xué)中又與“摩爾”“阿伏加德羅常數(shù)”等以概念群的形式出現(xiàn),使得教師難教、學(xué)生難學(xué)。

        一、“物質(zhì)的量”概念成為教學(xué)難點(diǎn)的原因分析

        “物質(zhì)的量”成為教學(xué)難點(diǎn),從以下三個(gè)方面分析原因。

        1.與“物質(zhì)的量”相關(guān)知識(shí)與技能繁雜,難度較大

        “物質(zhì)的量”學(xué)習(xí)的前序知識(shí)有分子、原子、質(zhì)量、碳一12原子、相對(duì)原子質(zhì)量、相對(duì)分子質(zhì)量等;并序知識(shí)有“摩爾”“阿伏加德羅常數(shù)”;后續(xù)知識(shí)有“摩爾質(zhì)量”“氣體摩爾體積及標(biāo)準(zhǔn)狀況”“物質(zhì)的量濃度”“阿伏加德羅定律”等(見圖1)。

        化學(xué)技能方面,化學(xué)式、化學(xué)方程式的書寫與計(jì)算不僅是“物質(zhì)的量”概念學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),而且是深入理解概念的重要手段和有效途徑。以“物質(zhì)的量”為核心的計(jì)算是高中學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn),是高中階段乃至大學(xué)繼續(xù)學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)性知識(shí)和能力。

        因此,與“物質(zhì)的量”相關(guān)的概念和知識(shí)抽象、難懂,教學(xué)中又以概念群的形式密集出現(xiàn),產(chǎn)生疊加效應(yīng),加大了“物質(zhì)的量”的學(xué)習(xí)難度。

        2.學(xué)生認(rèn)知能力的局限

        初中階段化學(xué)學(xué)習(xí)是以“質(zhì)量”為核心的定量系統(tǒng),而“物質(zhì)的量”相關(guān)概念對(duì)于剛升上高一的學(xué)生來說是一個(gè)全新的定量系統(tǒng)。

        “質(zhì)量”是宏觀層面的,是學(xué)生日常生活中經(jīng)常接觸到的物理量;“物質(zhì)的量”是微觀層面的,是一個(gè)將質(zhì)量、體積等宏觀物理量與原子數(shù)、分子數(shù)等微粒世界聯(lián)系起來的物理量,對(duì)抽象思維要求較高,認(rèn)知發(fā)展水平仍處于具體運(yùn)算階段的學(xué)生很難將宏觀與微觀聯(lián)系起來。

        3.教材中概念的呈現(xiàn)方式不利于學(xué)生理解

        “物質(zhì)的量”一詞在漢語(yǔ)的語(yǔ)法分析中是一個(gè)偏正短語(yǔ),中心詞是“量”。究竟是什么量,是我們熟知的質(zhì)量、長(zhǎng)度、體積嗎?概念十分模糊,這在某種程度上加大了概念理解的難度。

        “物質(zhì)的量”對(duì)應(yīng)的英文是“amount of sub-stance”,中心詞是“amount”意為“數(shù)量、總數(shù)、總額”。在英語(yǔ)中“物質(zhì)的量”的意義是明確的,就是指的數(shù)量。而在翻譯過程中,直接譯為“量”這一籠統(tǒng)模糊的字,給學(xué)生理解概念造成了困難。

        沈仁義教授建議將“物質(zhì)的量”改為“物質(zhì)的微粒數(shù)”,這一提法的字面意義明確,不僅解釋了“量”即“數(shù)量”,而且指明了這個(gè)數(shù)量只能表示微觀粒子,不能表示宏觀物質(zhì),從而高度概括了“物質(zhì)的量”這一物理量的基本含義。

        二、“物質(zhì)的量”概念的教學(xué)建議

        人教版高中化學(xué)必修1呈現(xiàn)“物質(zhì)的量”概念群的順序:先介紹“物質(zhì)的量”,而“摩爾”是作為“物質(zhì)的量”的單位被直接引出的,阿伏加德羅常數(shù)則是解釋1mol粒子集體所含的粒子數(shù),約為6.02×1023。

        按照這樣的方式進(jìn)行教學(xué),無疑是生硬地將幾個(gè)概念的疊加灌輸給學(xué)生,學(xué)生很難將知識(shí)內(nèi)化,死記硬背概念成了大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀。這與改變過去接受式學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練,倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、樂于探究、自主建構(gòu)的新課程理念背道而馳。

        筆者建議應(yīng)由較好理解的“摩爾”引出“物質(zhì)的量”概念,淡化并延后“阿伏加德羅常數(shù)”的教學(xué)。具體教學(xué)過程如下。

        1.情境創(chuàng)設(shè)

        教師播放《曹沖稱象》的Flash短片,引導(dǎo)學(xué)生思考“這個(gè)故事中主人公曹沖是如何聰明地化解生活中的一些‘難題,主要利用了什么思想?”

        學(xué)生分析之后得出結(jié)論:“化整為零”的思想。

        [教師小結(jié)]曹沖就是將難以稱量的大象重量轉(zhuǎn)化為相對(duì)較小的可稱量的石頭的重量,化整為零進(jìn)行稱量的。

        教師引導(dǎo)學(xué)生再思考,“我們能不能用手中的直尺測(cè)量出一張紙的厚度呢?”

        [學(xué)生]當(dāng)然不能,直尺的精確度不夠。

        [教師追問]那如何破解這個(gè)難題?(進(jìn)一步激化矛盾)

        [學(xué)生]我們可以測(cè)量出整十張、整百?gòu)埣埖暮穸龋缓笤俪约垙垟?shù)……

        [教師追問]這個(gè)過程中又利用了什么思想?(“化零為整”的思想呼之欲出,為“物質(zhì)的量”概念的形成掃清了障礙)

        2.類比“摩爾”概念

        [教師總結(jié)]“曹沖稱象”的思想是化整為零,而我們測(cè)量一張紙的厚度又是利用化零為整的思想。我們不是直接測(cè)量一張紙的厚度,而是把一定數(shù)量的紙變?yōu)橐粋€(gè)“集合體”后再測(cè)量……

        [教師]其實(shí)生活中會(huì)經(jīng)常使用很多這樣類似的集合體名詞。比如一雙(2個(gè))襪子、一打(12個(gè))雞蛋、一筐石頭、一包餐巾紙、一火車皮物資等等。

        [總結(jié)]“集合體”在生活中時(shí)常使用,它給計(jì)數(shù)帶來了便利。

        [過渡]化學(xué)是在分子、原子層面上進(jìn)行的研究,分子和原子都是非常微小的,肉眼是無法辨別的。

        [PPT展示]人教版初三化學(xué)教材“分子和原子”中的一部分內(nèi)容:1個(gè)水分子的質(zhì)量約是3×10-26。kg,1滴水中大約有1.67×1021。個(gè)水分子。如果10億人來數(shù)一滴水中的水分子,每人每分鐘數(shù)100個(gè),日夜不停,需要3萬年才能數(shù)完。

        由此可見,原子、分子等微粒的數(shù)目是巨大的,在計(jì)數(shù)過程中一個(gè)一個(gè)數(shù)是不可取的。

        [追問]那么是否可以利用“集合體”的形式來表示呢?(此時(shí),“摩爾”的概念水到渠成。)

        [教師]因此在化學(xué)上引入“摩爾”概念,我們將“0.012kg12c中所含的碳原子數(shù)”這個(gè)集合體規(guī)定為1mol,通過精密的計(jì)算約為6.02 x1023,稱為阿伏加德羅常數(shù)(這里可以淡化阿伏加德羅常數(shù)的介紹,以突出“摩爾”概念的教學(xué))。

        3.引出“物質(zhì)的量”概念

        在理解了“摩爾”是表示物質(zhì)微粒個(gè)數(shù)的單位,對(duì)“物質(zhì)的量”即物質(zhì)所包含微粒的數(shù)量的理解便迎刃而解了。

        需要注意的是:“物質(zhì)的量”僅是對(duì)于微觀粒子而言的,不能表示宏觀物質(zhì)。

        4.“阿伏加德羅常數(shù)”教學(xué)

        “阿伏加德羅常數(shù)”是學(xué)生理解的又一難點(diǎn),給“摩爾”和“物質(zhì)的量”的學(xué)習(xí)帶來了極大障礙。實(shí)際上,教材中回避使用“阿伏加德羅常數(shù)”,并不會(huì)影響學(xué)生對(duì)粒子集合體的理解?;乇芑蜓雍蟆鞍⒎拥铝_常數(shù)”概念的教學(xué)可以有效降低“物質(zhì)的量”概念群的理解難度。筆者建議,可以將其延后一個(gè)課時(shí)以補(bǔ)充材料的形式對(duì)“阿伏加德羅常數(shù)”進(jìn)行講解。

        “物質(zhì)的量”概念的教學(xué)歷來是高中化學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn),在實(shí)際教學(xué)中,采用先通過生活中的實(shí)例類比“摩爾”概念,在此基礎(chǔ)上引出“物質(zhì)的量”,將“阿伏加德羅常數(shù)”的教學(xué)延后一課時(shí)以補(bǔ)充材料的形式加以介紹,大大化解教學(xué)難點(diǎn),使學(xué)生更好理解和學(xué)習(xí)“物質(zhì)的量”概念群。

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