基于國內(nèi)外化學(xué)教科書有關(guān)“物質(zhì)的量”概念比較的教學(xué)啟示

劉 平 陳 燕

（1.福州第七中學(xué)，福建 福州 350025；2.福建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院，福建 福州 350007）

“物質(zhì)的量”一直是高中教學(xué)難點(diǎn)之一。不少研究指出“物質(zhì)的量”教學(xué)的難點(diǎn)之一是由于這個(gè)由“Amount of substance”翻譯過來的名詞過于抽象、拗口，教材中給出的定義也不夠明確。如何表述這一概念以及怎樣進(jìn)行這一概念的教學(xué)是一個(gè)長期的話題。教師在實(shí)際教學(xué)中也十分注重對“物質(zhì)的量”概念的建立和剖析，在教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)策略上進(jìn)行了不斷的探索。然而通過對“物質(zhì)的量”相關(guān)試題的分析可以發(fā)現(xiàn)：單獨(dú)考察物質(zhì)的量及其相關(guān)概念的題目一般只出現(xiàn)在中國大陸的一些單元練習(xí)中，大型考試一般都是結(jié)合其他化學(xué)知識考查綜合運(yùn)用能力。對概念的過多剖析是否是人為制造難點(diǎn)？本文嘗試通過研究國內(nèi)外教科書有關(guān)“物質(zhì)的量”概念表述的區(qū)別及其處理差異，并結(jié)合學(xué)生有關(guān)“物質(zhì)的量學(xué)生學(xué)習(xí)情況”問卷調(diào)查結(jié)果重建“物質(zhì)的量”教學(xué)的重點(diǎn)。

一、國內(nèi)外教科書“物質(zhì)的量”概念及功能的表述

國內(nèi)外教科書中“物質(zhì)的量”概念及其功能的表述如表1 所示。

表1 “物質(zhì)的量”概念及功能對比

（續(xù)上表）

從以上教材的對比可知，在“物質(zhì)的量”概念的功能上，各個(gè)教材都提及物質(zhì)的量是聯(lián)系微觀和宏觀的橋梁；但是在概念的表述上，國外教材較少闡述“amount of substance”（物 質(zhì) 的 量），更 多 使 用“substance of moles”（物質(zhì)的摩爾數(shù)）。這說明西方教材沒有把重點(diǎn)放在如何定義這個(gè)概念上，而是傾向于聯(lián)系生活中常用的計(jì)量單位，把物質(zhì)的量、摩爾，以及阿伏伽德羅的數(shù)值這三個(gè)概念同時(shí)呈現(xiàn)出來，通過大量實(shí)例幫助學(xué)生理解三者之間的關(guān)系。

二、“物質(zhì)的量”學(xué)習(xí)問卷調(diào)查

由于“物質(zhì)的量”概念的抽象，對剛剛升入高中的學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有較大的挑戰(zhàn)性，這會(huì)對學(xué)生的學(xué)習(xí)造成怎樣的影響？本研究通過問卷對福建省某市8 所中學(xué)高一年級學(xué)生進(jìn)行了“物質(zhì)的量學(xué)習(xí)成效、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)困難及教學(xué)建議”四個(gè)方面的調(diào)查和探討，以促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行有效的自評并幫助教師調(diào)整教學(xué)策略。調(diào)查共發(fā)放問卷5000 份，回收有效問卷4856 份，回收率為97.1%，結(jié)果如下：

（一）學(xué)習(xí)成效調(diào)查

34.6%的學(xué)生認(rèn)為對“物質(zhì)的量”掌握較好；超過半數(shù)的同學(xué)覺得自己“會(huì)做題，但不會(huì)靈活運(yùn)用”。這一調(diào)查結(jié)果與實(shí)際教學(xué)情況相近，學(xué)生在知識運(yùn)用上問題較大。

（二）學(xué)習(xí)興趣調(diào)查

對于物質(zhì)的量一課，19.6%的學(xué)生認(rèn)為“容易”，55.1%認(rèn)為“較難，但是隨著后面相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，會(huì)慢慢理解”。29.1%的學(xué)生學(xué)習(xí)完本節(jié)課對高中化學(xué)產(chǎn)生了畏難情緒，28%的學(xué)生表示沒什么感覺，35.4%的學(xué)生表示很期待后面章節(jié)的學(xué)習(xí)。45.7%的學(xué)生認(rèn)為“物質(zhì)的量”知識點(diǎn)“有趣，有用”，35.4%的學(xué)生則認(rèn)為“枯燥，有用”。

由以上分析結(jié)果可見，部分同學(xué)在“物質(zhì)的量”的學(xué)習(xí)上存在畏難情緒。雖然在高中階段學(xué)生的抽象思維逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位，但很大程度上還依賴于形象思維。許多學(xué)生剛跨入高中，遇到像“物質(zhì)的量”這樣抽象的概念就會(huì)感到難以適應(yīng)高中化學(xué)的學(xué)習(xí)，對教師的教法表現(xiàn)出明顯的不適應(yīng)。如果不給予合理的引導(dǎo)，學(xué)生很容易產(chǎn)生消極情緒繼而對化學(xué)學(xué)習(xí)失去熱情和興趣。因此，做好初高中化學(xué)教學(xué)的銜接與過渡對化學(xué)教學(xué)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（三）學(xué)習(xí)問題診斷調(diào)查

在造成“物質(zhì)的量”學(xué)習(xí)困難的原因上，42.5%的學(xué)生認(rèn)為是“概念抽象不好理解”，35%的學(xué)生則認(rèn)為是“名稱拗口難記”“字母繁多混亂”，以及“個(gè)人的畏難情緒”，另有部分學(xué)生認(rèn)為“計(jì)算繁瑣復(fù)雜”“公式不會(huì)運(yùn)用”等造成了“物質(zhì)的量”學(xué)習(xí)的困境。

（四）教學(xué)建議調(diào)查

調(diào)查結(jié)果顯示，對于“物質(zhì)的量”的學(xué)習(xí)，學(xué)生更傾向于“師生共同討論”和“類比生活實(shí)例”的教法，反對教師一味地灌輸，或是題海戰(zhàn)術(shù)。化學(xué)上有很多抽象的知識，學(xué)生在已有的認(rèn)知基礎(chǔ)上理解起來可能會(huì)有些困難。此時(shí)，教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)，強(qiáng)行將知識點(diǎn)塞給學(xué)生的方法是不可取的。

三、“物質(zhì)的量”學(xué)習(xí)困難的成因分析

通過比較國內(nèi)外的教材并分析學(xué)生的調(diào)查問卷，筆者認(rèn)為在物質(zhì)的量相關(guān)學(xué)習(xí)中學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)來自以下幾個(gè)方面：

（一）教材編排

在教材編排上“是否通過有代表性的實(shí)例詳細(xì)闡釋了概念定義”“是否使用多種形式圖片，對圖片、照片曲線圖等表象工具的說明”“是否進(jìn)行了圍繞概念的翔實(shí)剖析”“是否表述注意糾正學(xué)生可能有的錯(cuò)誤概念或者易混淆的地方”？研究發(fā)現(xiàn)，國外大部分化學(xué)教材注重減少教材的抽象性難度，減少學(xué)生認(rèn)知上的困難。

國內(nèi)高中化學(xué)教材在編寫時(shí)應(yīng)該豐實(shí)該部分內(nèi)容，借鑒國外教材的經(jīng)驗(yàn)，增加相關(guān)習(xí)題范例以及應(yīng)用情境，提高對學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，從而幫助學(xué)生形成更加系統(tǒng)的知識框架。

（二）初、高中對化學(xué)知識掌握程度的要求

初中課標(biāo)對學(xué)生“微粒觀”的要求僅僅是客觀存在的直觀層面上，而高中階段的要求則是：認(rèn)識化學(xué)計(jì)量的基本單位——摩爾，能運(yùn)用于相關(guān)的簡單計(jì)算，體會(huì)定量研究的方法對研究和學(xué)習(xí)化學(xué)的重要作用。新高一的學(xué)生要從最低等次的“知道”水平跨越到“運(yùn)用、體會(huì)”這樣的較高水平，這無異于是要求剛學(xué)會(huì)走路的學(xué)生馬上跑起來。

（三）化學(xué)知識的綜合運(yùn)用

從調(diào)查結(jié)果來看，本節(jié)課的教學(xué)最大的難點(diǎn)在于如何使這個(gè)抽象的概念具體化以及幫助學(xué)生理解并記憶公式。這就需要教師高度利用學(xué)生的已有認(rèn)知和直接經(jīng)驗(yàn)，使抽象難懂的概念“豐滿”起來?！拔镔|(zhì)的量”不同于“時(shí)間”“質(zhì)量”等生活中常見的物理量，但是可以利用生活中熟悉的“集合體”的概念以及常見物理量進(jìn)行類比。配以相應(yīng)的練習(xí)的基礎(chǔ)上促進(jìn)物質(zhì)的量的概念形成。此外，要及時(shí)解決學(xué)生出現(xiàn)的問題，否則會(huì)造成惡性循環(huán)。

四、“物質(zhì)的量”教學(xué)啟示

國內(nèi)外的教科書在“物質(zhì)的量”上的不同處理以及調(diào)查問卷結(jié)果，啟示教師在物質(zhì)的量教學(xué)中需要注意如下幾點(diǎn)：

（一）弱化物質(zhì)的量概念解析、不人為制造難點(diǎn)

“物質(zhì)的量”及相關(guān)概念是解決化學(xué)計(jì)算問題的“萬能鑰匙”，因此物質(zhì)的量是一個(gè)“工具性知識”?？v觀歷年高考試題，有關(guān)物質(zhì)的量的考查都是與鹽類水解、氧化還原等重難點(diǎn)知識相結(jié)合并設(shè)置在實(shí)驗(yàn)題中摻入計(jì)算的成分，且有些試題對物質(zhì)的量濃度的計(jì)算，常常用字母代替實(shí)際數(shù)值，因此從評價(jià)角度來看，對物質(zhì)的量的考查主要在于運(yùn)用其解決問題，而非概念本身。在做學(xué)生問卷調(diào)查時(shí)，有位同學(xué)寫道：“物質(zhì)的量是一個(gè)抽象的工具，可以通過類比來理解，將抽象的工具具體化，再多做練習(xí)熟悉幾個(gè)公式?！边@位同學(xué)很好地理解了引入“物質(zhì)的量”的意義——化學(xué)量之間轉(zhuǎn)化的工具。一些教師也同意這種說法，認(rèn)為教學(xué)不用過于刻意地強(qiáng)調(diào)“物質(zhì)的量”到底是什么，就像某種工具一樣，雖然不知道它叫什么，但是我們會(huì)熟練地使用它就可以了。因此在教學(xué)過程中不建議過多地剖析概念，人為制造難點(diǎn)。

（二）應(yīng)用多種手段化抽象為具體，促進(jìn)物質(zhì)的量概念理解

從調(diào)查結(jié)果來看，物質(zhì)的量的教學(xué)最大的難點(diǎn)在于如何使這個(gè)抽象的概念具體化以及幫助學(xué)生理解。這就需要教師利用學(xué)生的已有認(rèn)知和直接經(jīng)驗(yàn)，使抽象難懂的概念形象具體起來。例如，讓學(xué)生數(shù)出一定數(shù)量的綠豆或黃豆后，再以這些數(shù)量的豆子為單位進(jìn)行稱量估算一堆豆子的個(gè)數(shù)，來體會(huì)物質(zhì)的量的宏微觀橋梁作用；或者使用卡通畫展示“如果一個(gè)原子的大小和一粒沙一樣大，那么一摩爾的沙子則能將整個(gè)澳大利亞的陸地覆蓋至2 米厚”，使學(xué)生感受物質(zhì)的量單位摩爾的數(shù)量級；或者多指引學(xué)生關(guān)注教科書中以對比圖的形式展示的碳、硫、紅磷等1mol 不同物質(zhì)的質(zhì)量，以增加直觀的體驗(yàn)。

此外，還可以利用生活中熟悉的“集合體”的概念以及常見物理量進(jìn)行類比，配以相應(yīng)的練習(xí)，促進(jìn)物質(zhì)的量的相關(guān)概念形成。例如，可以告訴學(xué)生：在計(jì)數(shù)數(shù)量較多的物體時(shí)，用“打”這樣的單位總是顯得方便一些?；瘜W(xué)家也使用類似的計(jì)量單位，它就是摩爾。然后讓學(xué)生使用刻度尺測量一個(gè)回形針的長度，并問學(xué)生“假設(shè)1 摩爾是6.02×1023個(gè)，那么將回形針頭尾相連，1 摩爾的回形針的總長度是多少？”然后讓學(xué)生將計(jì)算出的回形針的總長度折合為光年（1 光年等于9.46×1015m），并與一些已知的天文距離（地球離除太陽之外最近的恒星為4.3 光年，離銀河系的中心為30000 光年，離最近的其他星系為2×106光年）相比較，從而讓學(xué)生對摩爾的數(shù)量級有一個(gè)感性的認(rèn)識。

（三）強(qiáng)化練習(xí)應(yīng)用，夯實(shí)物質(zhì)的量計(jì)算

調(diào)查研究及對學(xué)生作業(yè)分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)生雖然記住了相關(guān)計(jì)算公式，卻不會(huì)運(yùn)用或胡亂套用。已有研究表明，在物質(zhì)的量相關(guān)計(jì)算方面，如果對物理量的來龍去脈交代較少且缺乏相應(yīng)的計(jì)算示范的話，則容易使學(xué)生陷入死記硬背套用公式的境地。［9］因此，國內(nèi)外教科書在物質(zhì)的量的內(nèi)容編寫上，使用了大量嵌入式評價(jià)習(xí)題，且常常呈現(xiàn)相關(guān)習(xí)題范例以及應(yīng)用情境，從而幫助學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用。例如，我國化學(xué)教科書以市場上銷售的一種“加碘食鹽”包裝袋上的部分文字說明為問題情境，讓學(xué)生計(jì)算每千克加碘鹽中KIO3的物質(zhì)的量和碘的質(zhì)量，并說明成人每天使用6.0g 這種加碘鹽是否能獲得所需要的碘；國外教材則讓學(xué)生將不同數(shù)量的抗酸藥片的碎片放到相同材質(zhì)規(guī)格的氣球中，使用注射器使其溶解釋放二氧化碳?xì)怏w后，對氣球進(jìn)行定時(shí)測量體積并繪制表格，計(jì)算每個(gè)氣球最大膨脹時(shí)所含二氧化碳的質(zhì)量和摩爾數(shù)。所以，在物質(zhì)的教學(xué)中，可以借鑒此類趣味迷你實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在活動(dòng)中夯實(shí)物質(zhì)的量的計(jì)算應(yīng)用。