摘要： 基于對(duì)中學(xué)“物質(zhì)的量”內(nèi)容編寫(xiě)與教學(xué)中存在的種種問(wèn)題的分析，建議在高中化學(xué)教材中使用一種全新的“物質(zhì)的量”的編寫(xiě)方案。對(duì)全新“物質(zhì)的量”編寫(xiě)方案提出建議，并附加一些說(shuō)明。

關(guān)鍵詞： 物質(zhì)的量; 摩爾; 阿伏伽德羅常數(shù); 教材編寫(xiě)

文章編號(hào)： 10056629（2019）10009107中圖分類(lèi)號(hào)： G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1 問(wèn)題的提出

1.1 中學(xué)化學(xué)教材“物質(zhì)的量”概念很不統(tǒng)一

由表1可以看出，中學(xué)化學(xué)教材中的“物質(zhì)的量”的概念很不統(tǒng)一，就是同一版本，如江蘇教育版，其不同時(shí)期的“物質(zhì)的量”的概念也很不統(tǒng)一。山東科技版雖只有一種形式，但明顯存在一些問(wèn)題： （1）“拗口難懂”[4];（2）基本物理量用非基本物理量（微粒數(shù)目，符號(hào)為N）來(lái)定義不妥;（3）物質(zhì)的量可以衡量“所有微?！保拍钪兄皇呛饬俊捌渌⒘！薄?/p>

1.2 中學(xué)化學(xué)教材“摩爾”的定義雜亂不一

由表2可以看出，中學(xué)化學(xué)教材中摩爾的定義雜亂不一，這給中學(xué)化學(xué)“摩爾”教學(xué)造成了許多障礙：

（1） 有時(shí)用“0.012kg C12中所含的原子數(shù)”，有時(shí)用“阿伏伽德羅常數(shù)”，有時(shí)用“6.02×1023”，有時(shí)用“約6.02×1023”（引自現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典第6版“摩”條目），使得教學(xué)無(wú)所適從。

（2） 有時(shí)用“某種微粒集合體”，有時(shí)用“集合體”，有時(shí)用“任何微?！保袝r(shí)前面用“粒子集體”，后面用“任何粒子集合體”，有時(shí)前面用“任何粒子”，后面用“任何粒子集體”，有時(shí)前面用“粒子”，后面用“粒子集合體”，使得教學(xué)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

（3） 摩爾的定義中用“微粒數(shù)”“粒子數(shù)”“粒子數(shù)目”“數(shù)目”，其他一些地方用“粒子的數(shù)目”“微粒的數(shù)目”“微粒數(shù)目”“微觀粒子的數(shù)量”“微觀粒子數(shù)目”“微粒的數(shù)量”“微粒個(gè)數(shù)”“微觀數(shù)目”，給教學(xué)帶來(lái)不少的煩惱與困惑。比如： ①“微粒數(shù)”是一個(gè)物理量，在教材不斷“強(qiáng)調(diào)‘物質(zhì)的量是一個(gè)基本物理量，四個(gè)字是一個(gè)整體，不能拆開(kāi)理解，也不能壓縮為‘物質(zhì)量”[5]的背景下，其有這么多不同表述著實(shí)令人煩惱。②“微粒個(gè)數(shù)→從微粒的角度認(rèn)識(shí)一定物質(zhì)的量的物質(zhì)”[6]，“就以上定量關(guān)系中，‘質(zhì)量與‘微粒的關(guān)系，是我們研究化學(xué)的人們最為關(guān)心的問(wèn)題”[7]。這些表述是“從微粒的角度”還是“從微粒個(gè)數(shù)的角度”？是“質(zhì)量”與“微?！钡年P(guān)系還是“質(zhì)量”與“微粒個(gè)數(shù)”的定量關(guān)系？我們都感到很困惑。

1.6 “物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用”及其相關(guān)內(nèi)容編寫(xiě)存在問(wèn)題

（1）從前后知識(shí)的銜接角度審視，存在銜接問(wèn)題;（2）從知識(shí)的掌握與技能形成的角度審視，存在綜合性強(qiáng)問(wèn)題。具體存在的問(wèn)題詳見(jiàn)李順友老師在《化學(xué)教育》上發(fā)表的專(zhuān)論[30]。

1.7 “物質(zhì)的量在化學(xué)式計(jì)算中的應(yīng)用”教材編寫(xiě)與教師教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.7.1 教材編寫(xiě)方面存在的問(wèn)題

教材編寫(xiě)沒(méi)有足夠重視物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)式的計(jì)算。其主要的表現(xiàn)為： （1）“物質(zhì)的量在化學(xué)式計(jì)算中的應(yīng)用”新舊人教版化學(xué)教材都做了隱性的處理，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)式的計(jì)算內(nèi)容認(rèn)識(shí)模糊、膚淺[31]。（2）蘇教版化學(xué)教材凸顯了結(jié)論粒子個(gè)數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比在化學(xué)式計(jì)算中的應(yīng)用，但沒(méi)有凸顯結(jié)論粒子個(gè)數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比的形成過(guò)程;魯科版化學(xué)教材凸顯了結(jié)論粒子個(gè)數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比的形成過(guò)程，但沒(méi)有凸顯結(jié)論粒子個(gè)數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比在化學(xué)式計(jì)算中的應(yīng)用。（3）對(duì)本節(jié)（魯科版第3節(jié)“化學(xué)中常用的物理量——物質(zhì)的量”）的教學(xué)，建議從兩個(gè)方面進(jìn)行概括與整合： 一是以物質(zhì)的量為核心的各物理量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系;另一個(gè)是運(yùn)用物質(zhì)的量的視角來(lái)認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)[32]。卻沒(méi)有與“物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)方程式中的計(jì)算”同等重要的“物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)式的計(jì)算”[33]的概括與整合。（4）人教版教材計(jì)算題（隸屬于“物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用”）： 中和0.1mol NaOH需要多少摩H2SO4？其規(guī)范的解題格式要求為[34～35]： ①設(shè)未知量;②寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式;③在化學(xué)方程式的下面寫(xiě)出相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)以及已知量、未知量;④列出比例式，求解;⑤簡(jiǎn)明地寫(xiě)出答案。但人教版教材這一道計(jì)算例題[36]（隸屬于“物質(zhì)的量在化學(xué)式計(jì)算中的應(yīng)用”）： 71g Na2SO4中含有Na+和SO2-4的物質(zhì)的量各是多少？其解題的格式顯然是不夠規(guī)范： 從Na2SO4的物質(zhì)的量到Na+和SO2-4的物質(zhì)的量只有結(jié)論沒(méi)有過(guò)程。

1.7.2 教師教學(xué)方面存在的問(wèn)題

經(jīng)歸納后得出問(wèn)題主要有[37]： （1）物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)式計(jì)算的教學(xué)隱性化。很多教師把物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)式的計(jì)算教學(xué)，與物質(zhì)的量與粒子數(shù)的換算教學(xué)混雜在一起，并隱藏于其中，導(dǎo)致為形成物質(zhì)的量與粒子數(shù)換算公式所舉的例證類(lèi)型不單一，嚴(yán)重干擾了物質(zhì)的量與粒子數(shù)換算公式的自然生成。（2）忽視結(jié)論的形成教學(xué)。有的教師把由物質(zhì)的量與微粒個(gè)數(shù)的換算公式推導(dǎo)出的粒子個(gè)數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比（同種粒子），直接用于化學(xué)式的計(jì)算（不同粒子之間），學(xué)生感到非常突兀。缺失結(jié)論粒子個(gè)數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比的形成教學(xué)。

1.8 “橋梁說(shuō)”不利于教師的教與學(xué)生的學(xué)

中學(xué)“摩爾”教學(xué)常出現(xiàn)“橋梁說(shuō)”（見(jiàn)三種版本高中化學(xué)教材和表4）。這些“橋梁說(shuō)”紛繁復(fù)雜，令人眼花繚亂。這些“橋梁說(shuō)”，學(xué)生根本無(wú)法理解是什么意思，龍琪[46]、鐘志健[47]也持有類(lèi)似的看法。這些“橋梁說(shuō)”還衍生出很多的疑問(wèn)，使師生難以解答。比如： （1）能說(shuō)“每摩爾”是聯(lián)系微觀和宏觀的橋梁?jiǎn)?？?）阿伏伽德羅常數(shù)和物質(zhì)的量自身是微觀量還是宏觀量？沈乃澂[48]認(rèn)為物質(zhì)的量是微觀量，高中教輔書(shū)[49]認(rèn)為物質(zhì)的量是宏觀量，他們中誰(shuí)對(duì)？（3）龍琪、顏建河的表述中說(shuō)： 質(zhì)量、體積是宏觀物理量。這種表述對(duì)嗎？（高中物理教材有表述“分子質(zhì)量、分子體積等微觀物理量”）（4）“橋梁說(shuō)”一端有的為“粒子數(shù)”，有的為“微觀粒子”，它們都對(duì)嗎？（5）用油膜法估測(cè)分子大小是由宏觀量去計(jì)算微觀量的計(jì)算[50]，“金鋼石的體積=碳原子數(shù)×一個(gè)碳原子的體積[51]”是由微觀量去計(jì)算宏觀量的計(jì)算，這些計(jì)算不需要用到阿伏伽德羅常數(shù)，為何在同一本物理教學(xué)用書(shū)上卻說(shuō)“由宏觀量去計(jì)算微觀量，或由微觀量計(jì)算宏觀量，都要通過(guò)阿伏伽德羅常數(shù)建立聯(lián)系”？若“由宏觀量去計(jì)算微觀量，或由微觀量計(jì)算宏觀量，都要通過(guò)阿伏伽德羅常數(shù)建立聯(lián)系”這個(gè)因不成立，哪又何來(lái)后面“阿伏伽德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀量與微觀量的橋梁”這個(gè)果？

2 對(duì)高中化學(xué)教材中“物質(zhì)的量”內(nèi)容的編寫(xiě)建議

為從根本上解決上述問(wèn)題，筆者建議在高中化學(xué)教材中引入一種全新的“物質(zhì)的量”的編寫(xiě)方案。這個(gè)編寫(xiě)方案具體如下。

一、 物質(zhì)的量

在物理學(xué)中，我們學(xué)習(xí)了質(zhì)量、密度、比熱容、熱力學(xué)溫度、電流、功等量，現(xiàn)在我們來(lái)學(xué)習(xí)在化學(xué)中常用的一個(gè)量——物質(zhì)的量。物質(zhì)的量這名稱是從英文amount of substance翻譯而來(lái)的，它是一個(gè)整體，不可拆分或簡(jiǎn)化表示。

1. 物質(zhì)的量及其單位

物質(zhì)的量表示宏觀物質(zhì)所含微觀粒子的多少，符號(hào)用n表示。

在國(guó)際單位制中，物質(zhì)的量的基本單位是摩爾（mole），簡(jiǎn)稱摩，符號(hào)是mol。物質(zhì)的量單位還有千摩（kmol）、毫摩（mmol）等，它們之間的關(guān)系是： 1kmol=1000mol， 1mol=1000mmol。

第三，上世紀(jì)九十年代前，“阿伏伽德羅常數(shù)的符號(hào)為L(zhǎng)、NA，而通常使用L”[53]。

（3） 初中階段物理教材（G=mg）沒(méi)有編寫(xiě)“重力加速度”這個(gè)名詞，筆者受此啟發(fā)，故所建議的方案中沒(méi)有編寫(xiě)“阿伏伽德羅常數(shù)”這個(gè)名詞。如果確實(shí)要編寫(xiě)“阿伏伽德羅常數(shù)”這個(gè)名詞，建議在教師教學(xué)用書(shū)中這樣來(lái)呈現(xiàn)：“阿伏伽德羅常數(shù)按下式來(lái)定義： N/L=n。 其中N是微粒數(shù)，n是物質(zhì)的量，L是阿伏伽德羅常數(shù)。 L=6.02214076×1023mol-1?！?/p>

（4） 建議的方案摒棄了“橋梁說(shuō)”。沒(méi)有“橋梁說(shuō)”，教師就沒(méi)有“為使學(xué)生理解‘用物質(zhì)的量這個(gè)物理量把一定數(shù)目的原子、離子或分子等微觀粒子與可稱量的物質(zhì)聯(lián)系起來(lái)這句話”[54]的教學(xué)苦惱，學(xué)生就沒(méi)有“學(xué)習(xí)‘物質(zhì)的量的困難主要來(lái)自于對(duì)‘微觀與宏觀之間的橋梁的不理解”[55]的學(xué)習(xí)障礙。

（5） 將“物質(zhì)的量在化學(xué)式計(jì)算中的應(yīng)用教學(xué)”從“物質(zhì)的量與微粒個(gè)數(shù)的換算教學(xué)”剝離出來(lái)，以標(biāo)題“物質(zhì)組成的定量認(rèn)識(shí)”單列顯性編寫(xiě)，并與標(biāo)題“化學(xué)反應(yīng)的定量認(rèn)識(shí)”放在一起討論，可有效抑制或消除前文所述的一些問(wèn)題，更為重要的是，“物質(zhì)組成的定量認(rèn)識(shí)”與“化學(xué)反應(yīng)的定量認(rèn)識(shí)”的相似性，比“物質(zhì)的量在化學(xué)式計(jì)算中的應(yīng)用教學(xué)（物質(zhì)組成的定量認(rèn)識(shí)）”與“物質(zhì)的量與微粒個(gè)數(shù)的換算教學(xué)”的相似性大，二者并列放在一起，分類(lèi)更加科學(xué)合理。這樣的編寫(xiě)處理，原來(lái)在教學(xué)中遇到的一些尷尬的問(wèn)題（如[56]： 學(xué)習(xí)中期計(jì)算1mol H2與足量的O2完全反應(yīng)生成水的質(zhì)量，多數(shù)學(xué)生不是先計(jì)算1mol H2與足量的O2反應(yīng)生成1mol H2O，最后將1mol H2O轉(zhuǎn)換成質(zhì)量，而是頑固地把1mol H2先換算成質(zhì)量，再回到初中的根據(jù)質(zhì)量由化學(xué)方程式來(lái)計(jì)算水的質(zhì)量），也可以得到很好的解決。

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