回歸概念教學(xué)的本真
——以“物質(zhì)的量”教學(xué)為例

陳誠（福清第一中學(xué)，福建福清350300）

回歸概念教學(xué)的本真
——以“物質(zhì)的量”教學(xué)為例

陳誠
（福清第一中學(xué)，福建福清350300）

分析“物質(zhì)的量”概念教學(xué)的誤區(qū)及成因，提出以“概念的建構(gòu)”為教學(xué)重心的解決方法，根據(jù)奧蘇伯爾的概念形成理論，在豐富的感性體驗的基礎(chǔ)上安排教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)習(xí)者通過新舊經(jīng)驗間雙向的交互作用進行概念建構(gòu)，讓學(xué)生成為知識的主動建構(gòu)者。

物質(zhì)的量；概念建構(gòu)；感性體驗

化學(xué)概念是化學(xué)學(xué)科知識的基礎(chǔ)。可以說，學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)，主要就是在學(xué)習(xí)化學(xué)概念以及由概念所構(gòu)建起的知識網(wǎng)絡(luò)。概念學(xué)習(xí)對學(xué)生建立完整有效的化學(xué)知識體系有著至關(guān)重要的作用。正因為如此，概念教學(xué)一直是中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)的重點，想要學(xué)好化學(xué)，先要學(xué)好化學(xué)概念。而其中“物質(zhì)的量”這一概念，更是重中之重。它作為一個不可或缺的工具概念，在宏觀與微觀間架起一座橋梁，是化學(xué)定量研究的基礎(chǔ)與核心，貫穿于整個高中化學(xué)的學(xué)習(xí)過程。是否能夠掌握好“物質(zhì)的量”這一概念，直接影響到學(xué)生對化學(xué)這一學(xué)科的學(xué)習(xí)狀況。

一、當前“物質(zhì)的量”教學(xué)普遍存在的誤區(qū)

筆者在研究了當前“物質(zhì)的量”教學(xué)的不少案例后發(fā)現(xiàn)，普遍存在以下兩個教學(xué)誤區(qū)。

第一，為了增加“物質(zhì)的量”這一概念教學(xué)的趣味性，教師設(shè)計讓學(xué)生數(shù)大米或者綠豆等類似的探究活動。第二，為了強化學(xué)生對“物質(zhì)的量”的認知與理解，教師往往直接給出概念，之后再設(shè)計較多的練習(xí)題進行概念鞏固。

第一種做法，能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，較好地活躍課堂氣氛，但用宏觀物質(zhì)（大米或綠豆）去類比微觀粒子，這種缺乏科學(xué)性的探究活動給課堂帶來的只是貌似繁榮的假象。

第二種做法，不重視理解概念的內(nèi)涵，側(cè)重于概念的應(yīng)用，學(xué)生在機械地練習(xí)之后雖然也可以較靈活地運用概念，但這種避重就輕的教學(xué)方法有悖新課程的教學(xué)理念。學(xué)生不能通過概念學(xué)習(xí)很好地理解科學(xué)探究的意義，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法或者提高科學(xué)探究的能力。

二、“物質(zhì)的量”教學(xué)誤區(qū)的成因分析

之所以形成這兩大教學(xué)誤區(qū)，主要是因為“物質(zhì)的量”的教學(xué)存在以下幾個困難：

第一，初中化學(xué)在教學(xué)中很重視提高學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，采用了大量直觀的教學(xué)手段，造成高一學(xué)生對于抽象的微觀粒子普遍想象力不足。而化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，但“物質(zhì)的量”作為本學(xué)科中的核心概念，卻沒有合適的實驗可以用于演示。

第二，學(xué)生在過去的學(xué)習(xí)經(jīng)歷中，習(xí)慣了簡單組合的詞組，“物質(zhì)的量”這一名詞，在早年引入時在翻譯上沒有考慮到中國人的語言習(xí)慣，顯得比較生硬。像“XX的物質(zhì)的量”這樣的描述方式并不符合學(xué)生的語言習(xí)慣，不容易接受。

第三，學(xué)生在初中已經(jīng)很好地掌握了質(zhì)量為核心的方程式計算，在這節(jié)課的學(xué)習(xí)中，他們要打破這一固有的思維習(xí)慣，建立以“物質(zhì)的量”為核心的新的計算體系，存在一定難度。

第四，一節(jié)課同時出現(xiàn)阿伏加德羅常數(shù)、物質(zhì)的量和摩爾質(zhì)量等多個概念，容易造成知識消化上的困難。

三、“物質(zhì)的量”教學(xué)目標與教學(xué)重點的正確定位

筆者認為，對于概念教學(xué)，不宜流于形式，應(yīng)緊扣概念內(nèi)涵，正確定位教學(xué)目標與教學(xué)重點，以達到優(yōu)化課堂教學(xué)的目的。

1.“物質(zhì)的量”教學(xué)目標的定位

（1）正確理解阿伏加德羅常數(shù)、摩爾、物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量的內(nèi)涵，理解物質(zhì)的量與微粒數(shù)、物質(zhì)的量與質(zhì)量之間的關(guān)系；

（2）感受宏觀和微觀的完美結(jié)合，體驗化繁為簡的科學(xué)思想與概念建構(gòu)的邏輯之美；

（3）體會在解決實際問題的過程中構(gòu)建概念的基本學(xué)科思維與方法，養(yǎng)成嚴謹、認真的學(xué)習(xí)態(tài)度。

2.“物質(zhì)的量”教學(xué)重點的定位

將教學(xué)的重點定位在“物質(zhì)的量概念的建構(gòu)”以及“在解決實際問題的過程中感受概念的形成過程與作用”，讓高一學(xué)生根據(jù)已有經(jīng)驗去建構(gòu)核心概念的意義，從化學(xué)視角較深入地進行概念建構(gòu)，更有利于引導(dǎo)學(xué)生進入化學(xué)微觀世界并探索其奧秘打下堅實的基礎(chǔ)。

在教學(xué)中，注重發(fā)展學(xué)生的“微粒觀”“定量觀”，并在概念的建構(gòu)中，讓學(xué)生體驗化繁為簡的科學(xué)思想與定量研究的思維方法。根據(jù)奧蘇伯爾的概念形成理論，通過“感性知識→抽象本質(zhì)屬性→準確表達定義→建立概念系統(tǒng)”四個層次安排教學(xué)環(huán)節(jié)，同時結(jié)合建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，使學(xué)習(xí)者通過新舊經(jīng)驗間雙向的交互作用進行概念建構(gòu)，成為信息加工的主體、知識的主動建構(gòu)者。

四、針對“物質(zhì)的量”教學(xué)困難的一些具體解決辦法

1.重視前概念的正面影響，重視新舊知識的有機關(guān)聯(lián)

（1）可利用的舊概念與日常生活經(jīng)驗

回顧相對原子質(zhì)量的有關(guān)史實，讓學(xué)生了解化學(xué)家阿伏加德羅，為后續(xù)阿伏加德羅常數(shù)的概念做情感鋪墊；在研究水的組成時，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)18g水分解得到2g氫氣與16g氧氣。之后，阿伏加德羅提出了分子學(xué)說，幫助科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)水的化學(xué)式。同時強調(diào)科學(xué)家們之所以建立起相對原子質(zhì)量這一概念，是以化繁為簡的科學(xué)思想做指導(dǎo)。

在建構(gòu)“物質(zhì)的量”這一概念之前，也可以提示學(xué)生聯(lián)系已有的生活經(jīng)驗“24盒牛奶為一箱”，化繁為簡地“將阿伏加德羅常數(shù)個微粒稱為1mol”。

（2）恰當?shù)仡惐?/p>

為了讓新概念的建構(gòu)更加自然，可以靈活地與已有概念進行類比。

例如，將NA與6.02×1023的關(guān)系與數(shù)學(xué)中圓周率π與3.14的關(guān)系進行類比；將摩爾質(zhì)量概念與密度概念進行類比。

（3）用詞的嚴謹與簡煉

語言是人類進行思維的一個重要工具，如果在語言描述上不清晰，會加深學(xué)生學(xué)習(xí)新概念的困難。因此，每個新名詞出現(xiàn)時，都要嚴謹、直觀、簡煉。

例如，“就像我們把24盒牛奶叫做一箱，我們將每阿伏加德羅常數(shù)個微粒稱為1mol?！薄皩τ趧偛拍欠菟?，我們可以說‘18g水’‘18mL水’或者‘1mol水’?！蔽覀円部梢赃@樣描述：“這份水的質(zhì)量是18g?！薄斑@份水的體積是18mL?！薄斑@份水的物質(zhì)的量是1mol?！?/p>

新名詞第一次出現(xiàn)時，伴隨舊名詞的比較，可以幫助學(xué)生更容易地理解與掌握。同時，要避免一些尷尬詞組，例如“這種物質(zhì)的物質(zhì)的量”的出現(xiàn)。

2.采用以充分的感性體驗為基礎(chǔ)的概念建構(gòu)方式

筆者認為，這節(jié)課的教學(xué)重點，恰恰就是這節(jié)課的教學(xué)難點，也就是“物質(zhì)的量”概念的建構(gòu)。在概念教學(xué)中，不能簡單地把概念等同于工具。對于工具，譬如電腦，大多數(shù)人只要懂得其使用方法即可，不需要知道它的構(gòu)造與原理。但概念與工具不同，概念是人類在認識過程中，從感性認識上升到理性認識，抽象出所感知到事物的共同本質(zhì)特點，再加以概括得到的。這種在認識上由量變到質(zhì)變的過程，是人類智慧的一種升華。學(xué)生在概念學(xué)習(xí)的過程中，如果得到這樣的思維體驗，對于提高他們的科學(xué)探究能力，會有很大的幫助。

因此，在每一個新名詞或新概念出現(xiàn)之前，注重教學(xué)情境設(shè)計，讓學(xué)生獲得充分的感性體驗，是筆者設(shè)計的重點。

（1）獲得對阿伏加德羅常數(shù)的感性體驗

在給出阿伏加德羅常數(shù)這一概念之前，可以設(shè)計一系列的問題情境：

“18g水中有多少個水分子？”

第一個問題為設(shè)問形式，向?qū)W生介紹可觀察到原子級別的掃描隧道顯微鏡，同時告訴學(xué)生，科學(xué)家們經(jīng)過測算知道，18g水有約6.02×1023個水分子。

“2g氫氣中有多少個分子？”

第二個問題請學(xué)生思考，學(xué)生從電解水的化學(xué)反應(yīng)可知，2g氫氣中的氫分子數(shù)與18g水中的水分子數(shù)目相同，也約為6.02×1023個。

“12g碳中有多少個碳原子？”

學(xué)生從幾份物質(zhì)的質(zhì)量數(shù)值可以推測出，12g碳中也應(yīng)該約有6.02×1023個碳原子。

通過三個問題強化了學(xué)生對6.02×1023這個數(shù)值的印象之后，再引出阿伏加德羅常數(shù)。告訴學(xué)生，由于6.02×1023這個數(shù)值意義重大，科學(xué)家們?yōu)榱思o念阿伏加德羅，將其命名為阿伏加德羅常數(shù)，用NA表示。

（2）獲得對“物質(zhì)的量“的感性體驗

在給出物質(zhì)的量這一概念之前，也可以將阿伏加德羅常數(shù)與日常生活經(jīng)驗結(jié)合，設(shè)計一系列的問題情境：

“阿伏加德羅常數(shù)使用起來方便么？”

6.02 ×1023這個數(shù)字很有意義，但是使用起來不太方便。提示學(xué)生，能像相對原子質(zhì)量一樣，將微粒的計量化繁為簡嗎？

“NA個微粒即為1mol”

就像我們常把24盒牛奶叫做一箱，我們將每阿伏加德羅常數(shù)個微粒稱為1mol。

新物理量“物質(zhì)的量”將“NA個微粒稱為1mol”這種計量方法比用質(zhì)量來描述化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)間量的關(guān)系要簡便許多，在化學(xué)上有著非常重要的意義。因此，國際上特意為此規(guī)定了一個新的基本物理量，像質(zhì)量，長度等，它的名稱叫“物質(zhì)的量”，用n表示。

（3）獲得對物質(zhì)的量的單位——摩爾的感性體驗

將“物質(zhì)的量”與“質(zhì)量”“體積”進行類比

對于NA個水分子，我們在宏觀上習(xí)慣說“18g水”“18mL水”或者“1mol水”。或者“這份水的質(zhì)量是18g。”“這份水的體積是18mL?！薄斑@份水的物質(zhì)的量是1mol。”

在新舊概念的類比描述完成之后，再告訴學(xué)生，這里所用的mol，就是這種新物理量“物質(zhì)的量”的單位。

（4）獲得對摩爾質(zhì)量及其計算公式的感性體驗

類比密度的概念建立，告訴學(xué)生，一個新的物理量的建立，往往會使人們對物質(zhì)世界的觀察多一個新的視角。例如，人們在建立起體積這一概念后，發(fā)現(xiàn)相同體積的物質(zhì)，其質(zhì)量是不一樣的。例如1L水和1L油，他們的質(zhì)量不相等，為了直觀地描述出它們在這一方面的特征，人們定義出一個新概念“密度”，ρ=m/V，單位為g·L-1，每種物質(zhì)都有它的密度。我們也發(fā)現(xiàn)，相同物質(zhì)的量的物質(zhì)，其質(zhì)量也是不一樣的。例如，1mol水和1mol氫氣，其質(zhì)量也不相等。同樣，為了描述出物質(zhì)在這一方面的差異，我們定義一個新概念“摩爾質(zhì)量”，用M表示。顧名思義，就是每摩爾物質(zhì)的質(zhì)量。請學(xué)生參考密度計算公式，嘗試寫出摩爾質(zhì)量的計算公式，并判斷其單位。

3.設(shè)計以“從微觀角度對物質(zhì)進入深入研究”為主線的教學(xué)過程

通過系列情境引發(fā)學(xué)生的認知沖突，從而實現(xiàn)新概念的有效建構(gòu)。例如，可以設(shè)計“對水的深入了解”為主線的教學(xué)過程，線索如下：

“對水的了解（讓學(xué)生自由描述水的化學(xué)式、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等各方面的特點，重點強調(diào)水的相對分子質(zhì)量是18）”——“18g水中有多少個水分子？（通過一系列問題設(shè)計獲得對6.02×1023這一數(shù)值的感性體驗）”——“18g水中有NA個水分子（阿伏加德羅常數(shù)的概念建立）”——“18g水即1mol水（“物質(zhì)的量”概念建立）”——“水的摩爾質(zhì)量為18g·mol-1（摩爾質(zhì)量的概念建立）”。

在一系列情境引發(fā)的認知沖突中，有助于學(xué)生打破原有的思維習(xí)慣，建立起新的以“物質(zhì)的量”為主體的思維體系。同時，在對水的認知逐漸深入的過程中，學(xué)生的思維先發(fā)散后聚集，最后的落點回到“對水的了解”上，發(fā)現(xiàn)水的新特征——水的摩爾質(zhì)量，在概念的逐步建構(gòu)中提升認知水平。

［1］陳獻忠.淺談“物質(zhì)的量”教學(xué)難點及處理［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2009（9）.

［2］趙海榕.“物質(zhì)的量”教學(xué)的調(diào)查研究［J］.化學(xué)教學(xué)，2014（5）.

［3］方婷，王祖浩.國內(nèi)外關(guān)于“物質(zhì)的量”概念的研究及啟示［J］.化學(xué)教育，2008（5）.

（責(zé)任編輯：張賢金）