立足學(xué)生建構(gòu)的物質(zhì)的量的概念教學(xué)的分析與實(shí)踐

王新文

摘要：以學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)物質(zhì)的量的概念為教學(xué)目的，結(jié)合現(xiàn)行三個(gè)版本教材從學(xué)生認(rèn)知視角分析了物質(zhì)的量的概念特點(diǎn)及教學(xué)啟示，并對(duì)學(xué)生的認(rèn)知困難進(jìn)行了仔細(xì)、全面梳理?；趯W(xué)生認(rèn)知心理特點(diǎn)進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐、研討與反思，提出了一些有價(jià)值的思考。

關(guān)鍵詞：物質(zhì)的量的概念； 建構(gòu)； 教學(xué)； 教材

文章編號(hào)：1008-0546（2017）06-0057-05 中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.017

一、從學(xué)生認(rèn)知視角看物質(zhì)的量的概念的特點(diǎn)及教學(xué)啟示

1. 物質(zhì)的量的概念的表述特點(diǎn)及教學(xué)啟示

縱觀現(xiàn)行三個(gè)教材版本，物質(zhì)的量的概念的表述不如其它化學(xué)概念表述嚴(yán)謹(jǐn)且統(tǒng)一，“它表示含有一定數(shù)目粒子的集合體，符號(hào)為n”是人教版[1]的表述，“物質(zhì)的量是國(guó)際單位制中的基本物理量之一，符號(hào)為n，單位為摩爾（簡(jiǎn)稱(chēng)為摩，符號(hào)為mol）”是蘇教版[2]的表述，“物質(zhì)的量，像長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、電流等物理量一樣，也是一種物理量，通過(guò)它可以把物質(zhì)的宏觀量（如質(zhì)量、體積）與原子、分子或離子等微觀粒子的數(shù)量聯(lián)系起來(lái)”是魯科版[3]的表述。這些表述與學(xué)生熟悉的用“是什么”或“什么叫做”句式的概念表述方式相比，既沒(méi)有用于理解的明確內(nèi)容，還缺少用于準(zhǔn)確判斷的標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生很容易產(chǎn)生不知所云的“認(rèn)知困惑”。從高一學(xué)生建構(gòu)概念角度相比而言，人教版概念的句式簡(jiǎn)明、表述集中且內(nèi)容略微具體，符號(hào)、單位等的表述層次分明。

“難以具體界定”體現(xiàn)了物質(zhì)的量的概念的“體驗(yàn)性”特點(diǎn)，即“教”（為什么這樣學(xué)）需以促使學(xué)生真正領(lǐng)悟到為什么要學(xué)習(xí)它及學(xué)了它有什么意義為目標(biāo)，不能引發(fā)學(xué)生體驗(yàn)的教學(xué)，必?zé)o法博得學(xué)生的認(rèn)同，必陷入咬文嚼字和機(jī)械訓(xùn)練。

2. 物質(zhì)的量及其相關(guān)物理量間關(guān)系特點(diǎn)及教學(xué)啟示

宏觀量（質(zhì)量、體積等）、微觀量（微粒數(shù)目）與物質(zhì)的量間既有確定的相互換算關(guān)系，還有“質(zhì)量與摩爾質(zhì)量”、“體積與氣體摩爾體積”、“摩爾質(zhì)量與氣體摩爾體積”間存在著類(lèi)比關(guān)系。

第一，教要能引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)概念建立模式。物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量等物理量都是為了實(shí)現(xiàn)宏觀與微觀間數(shù)量的聯(lián)結(jié)才引入的，而整個(gè)概念、運(yùn)算體系是以物質(zhì)的量為核心，以宏、微轉(zhuǎn)換為目標(biāo)架構(gòu)的。學(xué)生若能建構(gòu)起物質(zhì)的量的概念，就能自覺(jué)從“含義、符號(hào)、求算公式及變型、單位”四個(gè)方面理解并建構(gòu)要引入的新物理量。

第二，教要能引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)概念關(guān)系。學(xué)生若能自行建構(gòu)物質(zhì)的量的概念，就能發(fā)現(xiàn)上述概念知識(shí)本體及相關(guān)知識(shí)間的類(lèi)比關(guān)系，也能自己建構(gòu)起物理量間的計(jì)算體系。

教學(xué)若注重知識(shí)傳遞而忽視核心概念的建構(gòu)，學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)的豐富度和靈活性就會(huì)欠缺。如以物質(zhì)的量為中心的定量轉(zhuǎn)換關(guān)系著眼，就會(huì)頻繁促使學(xué)生采取低水平的處理模型，即機(jī)械套用計(jì)算公式的數(shù)學(xué)化運(yùn)算，造成對(duì)以物質(zhì)的量為中心的概念的化學(xué)內(nèi)涵建構(gòu)的缺失，學(xué)生對(duì)飽含化學(xué)味問(wèn)題的解決能力必欠缺，如“■的意義”、“100g 9.125%鹽酸中H+和H2O個(gè)數(shù)比”等問(wèn)題。

3. 物質(zhì)的量的概念的隱含價(jià)值及教學(xué)啟示

物質(zhì)的量建構(gòu)的不僅僅是宏觀和微觀間的“數(shù)量”關(guān)系，還有對(duì)微觀粒子的認(rèn)知。見(jiàn)表1所示。

物質(zhì)的量是從定量角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及進(jìn)行推理的有力工具，學(xué)生能否領(lǐng)悟其概念的內(nèi)涵不僅影響宏、微互算的水平，更影響對(duì)物質(zhì)定量認(rèn)知、研究的能力。忽視體驗(yàn)忽視生成的教學(xué)不利于學(xué)生對(duì)化學(xué)及自然科學(xué)形成通透感受，也弱化了學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)價(jià)值的認(rèn)識(shí)。

二、學(xué)生理解物質(zhì)的量的概念的困難

1. 教師會(huì)制造認(rèn)知困惑。物質(zhì)的量的概念的建構(gòu)基本需在教師引導(dǎo)下完成，故教師定要關(guān)注學(xué)生認(rèn)知建構(gòu)的科學(xué)性。以數(shù)“豆子”或“小米”的學(xué)生活動(dòng)，用“千粒重”來(lái)體驗(yàn)用NA對(duì)微粒的集團(tuán)化處理的必要性，這種“類(lèi)比”實(shí)有不妥。第一，從高中生心理特點(diǎn)來(lái)看，“集團(tuán)化”是學(xué)生能想到的處理“小而微”物體的方法；第二，豆子、小米是不均勻的實(shí)體，表現(xiàn)在各組所測(cè)的“千粒重”的數(shù)值有較大偏差，這不利于學(xué)生建立微粒映像。還有選擇“千粒重”為標(biāo)準(zhǔn)是既能保證“均值”又便于“數(shù)”，這和選擇NA為1mol的標(biāo)準(zhǔn)的意義之間并不匹配，對(duì)意義建構(gòu)作用也不大。

“硬幣”雖具備了微粒質(zhì)量均勻的特點(diǎn)，但各組學(xué)生都會(huì)利用平均值得到每枚硬幣的質(zhì)量（數(shù)據(jù)基本一致）再進(jìn)行計(jì)算?？赡苁恰坝矌拧边€不夠小，他們并不認(rèn)同以一定數(shù)量的硬幣的質(zhì)量作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換算更便捷，“數(shù)硬幣”和用NA作為1mol的標(biāo)準(zhǔn)的意義之間也有“貌合神離”之嫌。正因?yàn)榈拇_很難找到具有微觀特質(zhì)的宏觀實(shí)體作為體驗(yàn)對(duì)象，物質(zhì)的量的概念教學(xué)顯得就比較難。

2. 高一學(xué)生對(duì)微觀世界的認(rèn)知很模糊，對(duì)宏觀、微觀、微觀粒子等尚難以清晰、較準(zhǔn)確的表述，對(duì)微粒的一些“屬性”更沒(méi)有切實(shí)的感悟。例如學(xué)生知道引入相對(duì)原子質(zhì)量是為了“方便”，不過(guò)學(xué)生對(duì)“小”的程度及使用的不便實(shí)無(wú)感受。學(xué)生對(duì)物質(zhì)微觀構(gòu)成的知識(shí)就更有限，甚至有宏觀和微觀相混淆的現(xiàn)象，如有學(xué)生認(rèn)為2個(gè)氫氣和1個(gè)氧氣反應(yīng)生成兩個(gè)水分子及水中含有氫氣和氧氣等，在物質(zhì)、符號(hào)、微粒之間轉(zhuǎn)換困難重重，而正確使用物質(zhì)的量的基礎(chǔ)是學(xué)生能準(zhǔn)確理解化學(xué)符號(hào)表示的微觀意義及結(jié)構(gòu)并能正確書(shū)寫(xiě)。學(xué)生對(duì)微粒的映像、量值特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)的認(rèn)知都還很匱乏，而物質(zhì)的量的表征對(duì)象恰是微粒。

在學(xué)生眼里微粒雖然很小但有質(zhì)量，有質(zhì)量就能在一定質(zhì)量物質(zhì)和微粒數(shù)目之間換算，至于數(shù)據(jù)處理的“不方便”，他們認(rèn)為計(jì)算器及電腦都能化解這種“不便”，何況數(shù)學(xué)、物理中數(shù)據(jù)處理也常有“不方便”。這就需要物質(zhì)的量的概念教學(xué)要凸現(xiàn)出化學(xué)的思維方式，真正讓學(xué)生體驗(yàn)到物質(zhì)的量是如何做到了物質(zhì)質(zhì)量和微粒數(shù)之間超越機(jī)械的“簡(jiǎn)捷”，說(shuō)穿了是化學(xué)人的智慧結(jié)晶，是化學(xué)思維的特點(diǎn)。這應(yīng)該是理解這一具有化學(xué)學(xué)科特征的基本物理量的本質(zhì)，也是概念建構(gòu)的切入點(diǎn)和關(guān)鍵。

3. 較高的物質(zhì)的量的應(yīng)用水平需要學(xué)生具備較強(qiáng)的符號(hào)表征能力，要能從化學(xué)符號(hào)中發(fā)現(xiàn)其蘊(yùn)含的宏觀的、微觀的量的關(guān)系，并能以之進(jìn)行相關(guān)事實(shí)歸納或能用符號(hào)抓住事物的本質(zhì)及內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)結(jié)構(gòu)、變化的規(guī)律（計(jì)算電子轉(zhuǎn)移數(shù)等）進(jìn)行概括等[4]。這就得嚴(yán)格把控概念建立學(xué)段（起始學(xué)習(xí)學(xué)段）練習(xí)題、測(cè)試題的難度，謹(jǐn)防“一竿子插到底”。

三、物質(zhì)的量的概念教學(xué)主要環(huán)節(jié)的對(duì)比實(shí)踐與反思

1. 在注重學(xué)生知識(shí)生成的前提下，以?xún)煞N方案對(duì)物質(zhì)的量的概念教學(xué)進(jìn)行了實(shí)踐。試驗(yàn)班級(jí)為高一④、⑤兩個(gè)平行班級(jí)，其中④班學(xué)生基礎(chǔ)較弱（班級(jí)是以語(yǔ)、數(shù)、外總成績(jī)?yōu)橐罁?jù)分的），⑤班學(xué)生思維較活躍。兩個(gè)班的總?cè)藬?shù)均為48人。對(duì)物質(zhì)的量的概念的引出方式在兩個(gè)班級(jí)實(shí)施了不同的方案，表2、表3分別為高一④、⑤兩個(gè)班的主要教學(xué)流程。

高一⑤班在物質(zhì)的量的概念形成上采取了和高一④班略有不同的策略，其它流程基本相同，所以表3中只展示了物質(zhì)的量的概念的教學(xué)過(guò)程。

（1）為什么要這樣安排教學(xué)內(nèi)容。人教版、蘇教版和魯科版教材在物質(zhì)的量的概念引入的導(dǎo)語(yǔ)中做出了暗示。具體見(jiàn)表4。

可見(jiàn)，“m和N”的對(duì)應(yīng)關(guān)系問(wèn)題既是最切近學(xué)生認(rèn)知能力又是最能體現(xiàn)物質(zhì)的量的意義的基礎(chǔ)問(wèn)題，1mol是在這一問(wèn)題背景下提出的，它的規(guī)定是“有講究”的（是具有化學(xué)思維特征的、在問(wèn)題解決中順應(yīng)產(chǎn)生的等）。三個(gè)版本教材基本是先講物質(zhì)的量的概念，然后介紹摩爾質(zhì)量（魯科版另起了標(biāo)題，其它教材是分段介紹），教師在實(shí)際教學(xué)中大都將物質(zhì)的量的概念和摩爾質(zhì)量分做了兩個(gè)學(xué)時(shí)，導(dǎo)致學(xué)生基本無(wú)法把物質(zhì)的量的概念進(jìn)行意義建構(gòu)，學(xué)習(xí)只能是“聽(tīng)老師講”、“按套路做”。本實(shí)踐以問(wèn)題解決為主線，將概念提出的背景、生成和價(jià)值融入問(wèn)題解決過(guò)程中，較好達(dá)成了概念的意義建構(gòu)，盡管概念建立背景可能和歷史不盡吻合，但經(jīng)實(shí)踐證實(shí)至少是一種可行的方案。

（2）為什么淡化NA。教師評(píng)價(jià)小組指出對(duì)NA教學(xué)不夠，其實(shí)，淡化NA一方面是課時(shí)的需要，另外也是尊重學(xué)生認(rèn)知能力的選擇。概念的建構(gòu)是學(xué)習(xí)重點(diǎn)，而NA不過(guò)是代替近似值的符號(hào)，如同會(huì)用3.14自然會(huì)用π。何況，從各級(jí)考試的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，用物質(zhì)的量來(lái)回答微粒數(shù)也是可以的，至于非要強(qiáng)調(diào)它的單位是mol-1實(shí)在是大可不必，從“n=N/NA”左右兩邊的單位量綱要統(tǒng)一的角度輕輕一帶即可。這也就解釋了為何各教材對(duì)其單位處理不盡相同。

（3）教師評(píng)價(jià)小組在兩個(gè)班作業(yè)（鞏固性作業(yè)）對(duì)比反饋中指出，高一④班學(xué)生總體的作業(yè)完成速度比⑤班學(xué)生要快，高一⑤班有7個(gè)學(xué)生比較慢，進(jìn)一步反饋發(fā)現(xiàn)⑤班作業(yè)較慢的同學(xué)中5人化學(xué)中考成績(jī)較差，2人是查閱相對(duì)原子質(zhì)量浪費(fèi)了時(shí)間。作業(yè)正確率反饋表明兩個(gè)班都完成的很不錯(cuò)。兩道難題分析如下，兩個(gè)班學(xué)生對(duì)“M/NA”的涵義（填空題）正確理解率基本持平（④班為91.7%，⑤班為89.6%）。對(duì)理解“M/NA”的涵義有障礙的學(xué)生主要是課堂上有些慢而脫節(jié)所致，自己可以解決。對(duì)“100g9.125%鹽酸中H+和H2O個(gè)數(shù)比”問(wèn)題（填空題），兩個(gè)班正確率均為83.3%，調(diào)查發(fā)現(xiàn)④班有3人不知道用物質(zhì)的量進(jìn)行過(guò)渡，⑤班有2人，其余學(xué)生基本是計(jì)算錯(cuò)誤?？梢哉f(shuō)，成績(jī)較差學(xué)生對(duì)邏輯推導(dǎo)出1mol的標(biāo)準(zhǔn)的接受程度不如發(fā)現(xiàn)法（直接），但對(duì)成績(jī)較好學(xué)生無(wú)明顯差別，對(duì)后續(xù)學(xué)習(xí)會(huì)有何影響，需要有計(jì)劃地持續(xù)跟蹤調(diào)查。

教育的最終目的是為了人的發(fā)展，以學(xué)生認(rèn)知發(fā)展為核心的教學(xué)是核心素養(yǎng)下的教學(xué)新常態(tài)。概念教學(xué)如果沒(méi)有建構(gòu)的過(guò)程，沒(méi)有對(duì)事實(shí)的觀察，沒(méi)有理性的分析，沒(méi)有實(shí)踐的體會(huì)，只有書(shū)上的定義和強(qiáng)加給學(xué)生的注意事項(xiàng)那就是不講理的教學(xué)，與學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的教學(xué)是背道而馳的[5]。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋心琦.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)：化學(xué)1（必修）（3版）[M].北京：人民教育出版社，2007：11-12

[2] 王祖浩.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)：化學(xué)1（必修）（5版）[ M].南京：江蘇教育出版社，2009：7-9

[3] 王磊.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)：化學(xué)1（必修）（3版）[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，2007：20-22

[4] 楊玉琴.高中生化學(xué)符號(hào)表征能力的評(píng)測(cè)研究[J].化學(xué)教育，2016，37（19）：46-47

[5] 邱慧芬.概念的建構(gòu)過(guò)程應(yīng)促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展[J].化學(xué)教育，2016，37（19）：40