互聯(lián)網(wǎng)背景下基于學(xué)生學(xué)的邏輯的教學(xué)設(shè)計(jì)——以“物質(zhì)的量”為例

縱建瑞

摘要：介紹了在互聯(lián)網(wǎng)豐富資源的大背景下，如何設(shè)計(jì)符合學(xué)生學(xué)的邏輯的教學(xué)過程，同時(shí)介紹了在物質(zhì)的量的教學(xué)中幾點(diǎn)優(yōu)化的處理方式。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng);學(xué)的邏輯;物質(zhì)的量

文章編號：1008-0546（2022）07-0048-03中圖分類號：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.012

隨著科技的發(fā)展，教師在備課的時(shí)候可利用的資源更加豐富，筆者在備課時(shí)除了研究最新版的人教版[1]、蘇教版[2]、魯科版[3]三種版本的教材以外，還同時(shí)使用百度文庫、學(xué)科網(wǎng)、國家及地方資源平臺以及各種化學(xué)公眾號等網(wǎng)絡(luò)資源，只需要在網(wǎng)絡(luò)上輸入所要上課的內(nèi)容，上百條的相關(guān)資源即可呈現(xiàn)出來，那么如何利用這些資源就顯得尤為重要，以物質(zhì)的量這節(jié)課為例，來探討如何從繁多的資源中選擇適合自己、適合所教學(xué)生的有用資源，學(xué)會整合取舍，以設(shè)計(jì)出符合學(xué)生學(xué)的邏輯的教學(xué)。

一、學(xué)生學(xué)的邏輯的內(nèi)涵

學(xué)生學(xué)的邏輯是指學(xué)生認(rèn)識事物的基本過程和合理順序，學(xué)生學(xué)習(xí)知識的過程也具有一定的規(guī)律，即一定的認(rèn)識順序，如從感知到理解、從已知到未知、從易到難、從特殊到一般和從一般到特殊的結(jié)合，在理解的基礎(chǔ)上鞏固和應(yīng)用，從基本練習(xí)到綜合練習(xí)，從模仿到創(chuàng)造等[4]。不從學(xué)生認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，而只片面強(qiáng)調(diào)概念系統(tǒng)的建立，課堂內(nèi)容再充分，知識結(jié)構(gòu)體系再完備，如果學(xué)生無法理解和接受，產(chǎn)生畏難心理，反而不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。

二、教學(xué)背景分析

物質(zhì)的量是認(rèn)識微觀粒子的一個(gè)新的視角，貫穿高中化學(xué)定量計(jì)算的始終，涉及微粒個(gè)數(shù)、阿伏伽德羅常數(shù)、摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量濃度等諸多概念。物質(zhì)的量的這節(jié)內(nèi)容在不同版本中所出現(xiàn)的位置分別是魯科版必修一第一章第三節(jié)，蘇教版必修一專題一第二單元，人教版必修一第二章第三節(jié)。在蘇教版和魯科版中是比較靠前的位置，而此時(shí)學(xué)生剛剛進(jìn)入高中階段，初中化學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容相對較簡單形象，思維能力還有待培養(yǎng)，而物質(zhì)的量這個(gè)概念比較抽象晦澀，因而學(xué)生理解起來有一定的困難，尤其是普通班基礎(chǔ)不是很好的學(xué)生。人教版雖然把這部分稍微靠后調(diào)整了一下，但是之前學(xué)習(xí)的離子反應(yīng)和氧化還原這兩個(gè)概念同樣不易掌握，因而在學(xué)習(xí)了物質(zhì)的量之后，部分學(xué)生開始產(chǎn)生了化學(xué)難學(xué)的感覺，甚至戲稱他們的老師為“摩爾老師”。所以如何幫助學(xué)生化抽象為具體、化復(fù)雜為簡單、化陌生為熟悉，是本節(jié)課筆者要解決的重要問題。

三、基于學(xué)生學(xué)的邏輯的教學(xué)過程的處理1.關(guān)于引入方式

通過在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行搜索，有如下引入方式：

【引入1】一滴水有17萬億億個(gè)水分子，如果一個(gè)個(gè)地去數(shù)一滴水含有的水分子，即使分秒不停，一個(gè)人一生也無法完成這項(xiàng)工作。那么，怎樣才能既科學(xué)又方便地知道一定質(zhì)量或體積的水含有多少個(gè)水分子呢？

【引入2】1994年美國俄亥俄州丹佛市的路易斯·史丹佛決定將他收藏了65年共40桶硬幣存入銀行，可是，他的財(cái)富對于銀行的工作人員來說卻意味著繁重的工作。你知道怎么樣快速地?cái)?shù)清這些硬幣嗎？

【引入3】我們身邊琳瑯滿目的物品大多都是以什么方式來計(jì)量的呢？有什么規(guī)律？學(xué)生討論后得出結(jié)論，大件物品一般以單個(gè)計(jì)量，比如一臺電視、一張桌子，小的物品一般以集團(tuán)計(jì)量，比如一千克大米、一盒圖釘。那么水分子是如何計(jì)量的呢？

【引入4】已知一滴水大約是0.05 mL，其中含有多少水分子呢？一滴水大約是0.05 g，含有的水分子數(shù)讓 10億人去數(shù)，每人每分鐘數(shù)100個(gè)，日夜不停地?cái)?shù)，需要3萬年才能數(shù)完。微觀粒子這么小、這么多，怎么和宏觀物理量聯(lián)系起來的？

【引入5】以圖表（表1）的形式列出國際單位制（SI）中的七個(gè)基本單位，直接采用講授法引入物質(zhì)的量。

【引入6】化學(xué)家在研究物質(zhì)轉(zhuǎn)化的過程中，除了關(guān)注反應(yīng)物的選擇、反應(yīng)條件的控制等問題外，還要探索反應(yīng)過程中物質(zhì)間的定量關(guān)系。物質(zhì)都是由原子、分子、離子等微粒構(gòu)成的，化學(xué)反應(yīng)是物質(zhì)所含微粒的重新組合。為了在物質(zhì)及其變化的定量研究中，建立起物質(zhì)的微粒與可觀察的物理量之間的聯(lián)系，人們在1971年第14屆國際計(jì)量大會上確定增加一個(gè)基本的物理量——物質(zhì)的量。

【引入7】比一比，誰更厲害！我一口氣能喝下6000萬億億個(gè)水分子，有多厲害！我一口氣能喝36 g 水，我才厲害！如何比較質(zhì)量這個(gè)宏觀量與微粒數(shù)目這個(gè)微觀量呢？我們可以利用物質(zhì)的量將兩者聯(lián)系起來，再對其進(jìn)行比較。

之所以瀏覽大量的教學(xué)設(shè)計(jì)和課件，目的就是形成頭腦風(fēng)暴，取他人之所長，再結(jié)合自己的思考，形成最適合學(xué)生學(xué)的邏輯的教學(xué)設(shè)計(jì)。通過對比分類總結(jié)，可以把各種不同的引入歸為三類：第一類是引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，對于數(shù)量巨大的微粒，如何建立起宏觀的物理量和數(shù)量之間的關(guān)系，從而引出本節(jié)課的主題。第二類是開門見山式的，直接給出物質(zhì)的量是國際單位制中的七個(gè)基本物理量。第三類是類比方式，引導(dǎo)學(xué)生回顧身邊物質(zhì)的計(jì)量方法，認(rèn)識到較大物品以個(gè)體計(jì)量，較小物品以集團(tuán)計(jì)量，逐步認(rèn)識對于微觀粒子建立堆量計(jì)量方法的必要性。

通過比較，筆者認(rèn)為第三種方式最符合學(xué)生學(xué)的邏輯，從已知到未知，利用對比的方法將陌生的計(jì)量微粒個(gè)數(shù)對比于生活中的計(jì)量物品的方法，就是把微觀粒子這個(gè)大的數(shù)字，換一個(gè)單位，換算成一個(gè)小的數(shù)字的過程。在教學(xué)中沒有必要把簡單的問題復(fù)雜化，先引入物質(zhì)的量，至于物質(zhì)的量起到架起宏觀和微觀的橋梁作用這一認(rèn)識可以逐步滲透。一節(jié)課如果能使學(xué)生真正理解物質(zhì)的量是用來表示含有一定數(shù)目粒子的集合體，我覺得對于剛剛進(jìn)入高中學(xué)習(xí)的學(xué)生來說就已經(jīng)不容易了。后續(xù)再通過1 mol微粒質(zhì)量上的規(guī)律的學(xué)習(xí)，自然就可以將宏觀上一定質(zhì)量的物質(zhì)與微觀上所含微粒個(gè)數(shù)的關(guān)系建立起來，那么物質(zhì)的量這個(gè)橋梁作用也就顯而易見。但這一思想的建構(gòu)需要一個(gè)過程，不是一蹴而就的，也當(dāng)然不是一節(jié)課兩節(jié)課就可以真正實(shí)現(xiàn)的。所以在物質(zhì)的量的教學(xué)中，筆者認(rèn)為不能怕割裂了物質(zhì)的量的橋梁作用，就在一節(jié)課中將物質(zhì)的量和摩爾質(zhì)量全部學(xué)完。通過多次的教學(xué)實(shí)踐證明，對于普通班的同學(xué)，在達(dá)到大部分同學(xué)領(lǐng)會物質(zhì)的量這一概念的目標(biāo)下，實(shí)在難以將物質(zhì)的量和摩爾質(zhì)量教學(xué)同時(shí)完成。一節(jié)課建立橋的一半，下節(jié)課繼續(xù)建橋，難道就不可以嗎？當(dāng)學(xué)生的認(rèn)知達(dá)到了相應(yīng)的水平之后，橋梁的建立則是自然而然的，不必操之過急。下面是我的引入環(huán)節(jié)。

【教師】同學(xué)們，咱們學(xué)校有多少學(xué)生，你們知道嗎？

【學(xué)生】我們學(xué)校一共有20個(gè)班級，每班50人，所以是1000人。

【教師】非常好，你把學(xué)校學(xué)生人數(shù)，換算成了班級數(shù)，所以快速地得出了結(jié)論。1000人相當(dāng)于20個(gè)班集體，你把這里的1000這個(gè)大數(shù)換成了20這個(gè)小數(shù)。同學(xué)們，你們還能舉出一些把大的數(shù)字換成小的數(shù)字來計(jì)量物品的例子嗎？

【學(xué)生】12支鉛筆是一打。

【學(xué)生】12個(gè)月是一年。

【學(xué)生】500張白紙是一捆。

【學(xué)生】1000毫米是一米。

【學(xué)生】100年是一個(gè)世紀(jì)。

【板書】

1000人相當(dāng)于20個(gè)班

12支相當(dāng)于1打

12個(gè)月相當(dāng)于一年

500張白紙相當(dāng)于一捆

1000毫米相當(dāng)于一米

100年相當(dāng)于一個(gè)世紀(jì)

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生通過自己熟悉的例子，體會將大數(shù)換算成小數(shù)的過程無非是將物質(zhì)堆成一個(gè)集體，換一個(gè)單位來計(jì)量。

【教師】同學(xué)們，我現(xiàn)在有個(gè)麻煩，我們都知道微觀粒子非常小，已知一滴水就有17萬億億個(gè)水分子，這個(gè)數(shù)字那么大，能不能把它換算成小的數(shù)字呢？

【學(xué)生】我們可以把這些水分子分成堆，規(guī)定好一堆有多少個(gè)，這樣我就可以把大的個(gè)數(shù)換成小的堆數(shù)了。

【教師】一堆規(guī)定多少好呢？

【學(xué)生】應(yīng)該是一個(gè)很大很大的數(shù)字。

【教師】同學(xué)們很厲害，這個(gè)很大很大的一堆科學(xué)家給咱們規(guī)定好了，把6.02×1023個(gè)微粒數(shù)歸成了一堆。

【板書】見圖1。

2.關(guān)于概念的引入順序

通過分析網(wǎng)絡(luò)上的各種不同的教學(xué)設(shè)計(jì)，筆者發(fā)現(xiàn)同行們不管采用哪種引入方式，在物質(zhì)的量和摩爾的出場順序上都是采用先引出物質(zhì)的量這個(gè)概念，再講解它的單位摩爾。

筆者采用的是，先介紹摩爾后介紹物質(zhì)的量這個(gè)概念，同學(xué)們已經(jīng)明確了要把一定數(shù)目的微?？闯梢欢堰M(jìn)而把大的微粒數(shù)換算成小的堆數(shù)，那么從邏輯上可以順理成章地引出同學(xué)們所說的一堆，科學(xué)家們稱之為1摩爾，科學(xué)家們規(guī)定1摩爾某種微粒集合體的微粒數(shù)約為6.02×1023。這種處理非常符合學(xué)生學(xué)的邏輯，接受起來自然是水到渠成。再說明摩爾這個(gè)單位所對應(yīng)的物理量就是物質(zhì)的量，雖然名字聽起來比較拗口，但就如同有的人的名字是四個(gè)字一樣，和其他常見物理量沒有區(qū)別，你要是喜歡，可以偷偷給它起個(gè)小名。學(xué)生們紛紛給“物質(zhì)的量”起名，甚至還有給它起英文名的，此時(shí)順便介紹它由于是從英文直譯過來的，這個(gè)專有名詞中有個(gè)“的”字，容易使我們從漢語的習(xí)慣去理解它，反而把這個(gè)詞想復(fù)雜了。

設(shè)計(jì)意圖：既然我們?yōu)榱俗寣W(xué)生掌握用物質(zhì)的量來描述微觀粒子的個(gè)數(shù)，那么只要會描述，理解換算的含義即可，而對于物質(zhì)的量的概念本身不宜強(qiáng)化。蘇教版和魯科版教材中對“物質(zhì)的量”沒有進(jìn)行嚴(yán)格定義，只是指出它是一種常用的物理量，然后指出它的單位是摩爾。人教版是一句話簡要概述為“物質(zhì)的量表示含有一定數(shù)目粒子的集合體”。

3.關(guān)于是否介紹為什么把約6.02×1023個(gè)微粒數(shù)作為1摩爾

為什么把6.02×1023個(gè)微粒數(shù)作為1 mol 呢？為啥不選一個(gè)整頭整腦的數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)呢？對于本節(jié)課，我們的重點(diǎn)是讓學(xué)生學(xué)會從物質(zhì)的量的視角認(rèn)識微觀粒子，為了不增加學(xué)生負(fù)擔(dān)，筆者認(rèn)為，對于這個(gè)問題，普通班的同學(xué)課堂上可以回避，對于程度較好的班級或者對有興趣的同學(xué)，可以指導(dǎo)學(xué)生思考此問題。在互聯(lián)網(wǎng)上同行們也都是直接回避這個(gè)問題，三個(gè)版本教材的處理也有所不同，魯科版“實(shí)驗(yàn)表明，阿伏伽德羅常數(shù)個(gè)12C 原子的質(zhì)量約為0.012 kg”;蘇教版“1 mol 某種微粒集合體中所含量微粒數(shù)與0.012 kg 12C 中所含的原子數(shù)相同”;人教版沒有提到0.012 kg 12C 中所含的原子數(shù)。對于感興趣的同學(xué)可以引導(dǎo)他分析12 g 12C所含的碳原子數(shù)是1摩爾，那么16 g 16O所含的氧原子是多少呢？當(dāng)學(xué)生能領(lǐng)會也是1摩爾時(shí)，進(jìn)一步讓學(xué)生體會科學(xué)家們以克為單位，質(zhì)量在數(shù)值上等于相對原子質(zhì)量的物質(zhì)所含的微粒個(gè)數(shù)定義為1摩爾的意義，當(dāng)知道是幾摩爾微粒時(shí)，不僅可以知道所含的微粒數(shù)，同時(shí)可以知道微粒的質(zhì)量，體會科學(xué)家的智慧之處，也為后續(xù)學(xué)習(xí)摩爾質(zhì)量打下了伏筆。

現(xiàn)如今網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，資源豐富，再也不是過去只有一本教參的時(shí)代了，但是面對繁多的資源時(shí)，我們不能用拿來主義。別人的東西可以借鑒，但不能照搬，生搬硬套，不考慮學(xué)生實(shí)際情況，看似熱鬧的課堂將會給學(xué)生帶來很大的困擾。一切從實(shí)際出發(fā)，一切從學(xué)生出發(fā)，根據(jù)學(xué)生學(xué)的邏輯，切實(shí)地設(shè)計(jì)出符合學(xué)生學(xué)情的教學(xué)，即便不完美，通過不斷反思與修正，必將使之成為最適合自己學(xué)生的教學(xué)設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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