在物質(zhì)的量教學(xué)中，對宏微辨識能力構(gòu)建的嘗試

邢建國

對于傳統(tǒng)化學(xué)中存在的偏、難、繁、舊的情況，課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出：必修課程的設(shè)計(jì)要注重學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)；要用思考、實(shí)踐、創(chuàng)新來轉(zhuǎn)變學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的方式，激勵(lì)教師在教學(xué)實(shí)踐中反思、研究來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。關(guān)于物質(zhì)的量教學(xué)歷來是一個(gè)難點(diǎn)，筆者經(jīng)過多年的教學(xué)與反思，在化學(xué)教學(xué)中著重對在宏觀與微觀之間的辨識、對中學(xué)生思維方式的轉(zhuǎn)換、在抽象概念的邏輯構(gòu)建上用心思考設(shè)計(jì)，以圖突破。尤其是在物質(zhì)的量教學(xué)中，筆者嘗試追溯物質(zhì)的量概念起源，引導(dǎo)學(xué)生從“克分子、克原子—6.02×1023（NA）—摩爾—物質(zhì)的量”的思維主線來構(gòu)建物質(zhì)的量這個(gè)概念。

教學(xué)反思是教育教學(xué)中提升教師教學(xué)能力的有效手段之一，筆者在教學(xué)中將反思貫穿在每個(gè)模塊教學(xué)中。針對“物質(zhì)的量”一節(jié)的教學(xué)，筆者進(jìn)行了多次深刻的反思，現(xiàn)將這一思考與嘗試表述如下。

調(diào)查分析學(xué)生“宏微辨析”中的困惑

一是調(diào)查學(xué)生對學(xué)習(xí)“物質(zhì)的量”后的體驗(yàn)。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)：部分學(xué)生一說到“物質(zhì)的量”就不知所云；在計(jì)算應(yīng)用上信心不足；在期中考試后的反饋中，相當(dāng)一部分學(xué)生感到學(xué)習(xí)化學(xué)有一定的困難。

二是分析微觀概念形成時(shí)的思維困惑。思維困惑主要體現(xiàn)在學(xué)生開始從微觀的角度定量研究物質(zhì)和反應(yīng)，無法形成化學(xué)定量分析和思考的獨(dú)特微觀視角。且這種“量—數(shù)理—計(jì)算”的思維將貫穿高中化學(xué)學(xué)習(xí)的始終，甚至影響學(xué)生對化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)的自信心。

三是分析課堂教學(xué)構(gòu)建中理解上的困惑。一方面是因?yàn)椤拔镔|(zhì)的量”等概念抽象難懂，遠(yuǎn)離學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，加上學(xué)生還不具備高度概括的能力；另一方面是對此節(jié)內(nèi)容的化學(xué)史準(zhǔn)備不足，缺乏概念產(chǎn)生的社會歷史背景和概念演變意義的合理引導(dǎo)，即“起源—演化—遷移—形成”知識呈現(xiàn)的方式不合理，效果很差。

理解“物質(zhì)的量”概念，在教學(xué)過程中進(jìn)行嘗試

一是尋求“摩爾”的起源，突出并強(qiáng)化“物質(zhì)的量”的橋梁作用。針對微觀粒子極其小且不易稱量的特點(diǎn)，德國化學(xué)家奧斯特瓦爾德于1900年首次提出“摩爾（mole）”這個(gè)名稱?！澳枴痹诶≌Z中的含義是“質(zhì)量很大、一堆”，剛好與“質(zhì)量很小”的原子、分子的含義相反。所以“摩爾”的出現(xiàn)本質(zhì)上為微觀世界搭建起一個(gè)研究分析的關(guān)聯(lián)平臺，實(shí)現(xiàn)微觀粒子可稱量化，實(shí)際上就是要解決單個(gè)質(zhì)子1克化（可稱量化）的思維過程。

二是在教學(xué)中引入“質(zhì)子單位克化”的思維。用質(zhì)子或者中子的質(zhì)量來進(jìn)行計(jì)算時(shí)，微粒的質(zhì)量數(shù)據(jù)太小，稱量不方便，數(shù)據(jù)分析和處理極其繁雜。在物理學(xué)的質(zhì)量關(guān)系上，1克質(zhì)子的數(shù)量是多少個(gè)呢？（12C原子核質(zhì)量的十二分之一為一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量，約為1.66083333×10-27千克）在數(shù)理上，1克÷1.66083333×10-27千克≈6.02×1023。

三是尋求到這個(gè)恒定可理解的標(biāo)準(zhǔn)，用此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一個(gè)單位。我們選擇6.02×1023個(gè)粒子形成的粒子集合體為一個(gè)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，其他粒子集合體的大小以其為標(biāo)準(zhǔn)來衡量大小。所以規(guī)定，把含有6.02×1023粒子的粒子集合體規(guī)定為1mol，1mol任何粒子的粒子數(shù)叫作阿伏加德羅常數(shù)，符號是NA，通常用6.02×1023mol-1表示。當(dāng)用6.02×1023mol-1作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，“摩爾”這個(gè)單位就易于被大家理解和接受。

四是水到渠成地引入“物質(zhì)的量”這個(gè)概念。物質(zhì)的量是表示粒子集合體大小的物理量。物質(zhì)的量是一個(gè)物理量，單位為摩爾，符號為mol。這就自然而然地實(shí)現(xiàn)了“物質(zhì)的量”概念的邏輯建構(gòu)，如下圖所示。

微觀層面，我們可以得到化學(xué)反應(yīng)中微粒數(shù)目之間的關(guān)系；宏觀層面，我們可以得到化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)質(zhì)量或體積之間的關(guān)系。因此，我們通過物質(zhì)的微觀粒子數(shù)目，再利用公式及相關(guān)概念間的聯(lián)系，可以間接地計(jì)量物質(zhì)的質(zhì)量或體積，實(shí)現(xiàn)了微觀與宏觀的有機(jī)結(jié)合。

對“物質(zhì)的量”教學(xué)的一些建議

針對歷屆高一新生對本節(jié)內(nèi)容的實(shí)際學(xué)習(xí)反饋結(jié)果，結(jié)合筆者在實(shí)際教學(xué)中的具體做法，筆者的教學(xué)建議如下：

首先，高一新生上化學(xué)新課前，教師可以安排6節(jié)銜接課，使學(xué)生完成如下目標(biāo)：熟知常見元素的化合價(jià)、熟悉1至18號元素原子結(jié)構(gòu)示意圖和離子結(jié)構(gòu)示意圖、熟悉有關(guān)物質(zhì)化學(xué)式的書寫與相對分子質(zhì)量的有關(guān)計(jì)算、熟悉溶液的組成與計(jì)算、熟悉有關(guān)質(zhì)量守恒和化學(xué)方程式的計(jì)算、熟悉關(guān)于酸堿鹽的概念與規(guī)律等。

其次，在初中化學(xué)方程式的復(fù)習(xí)上重點(diǎn)強(qiáng)化微觀含義的正比例思路。教師讓學(xué)生感受到“一個(gè)碳原子—N個(gè)碳原子—6.02×1023個(gè)碳原子”，為學(xué)習(xí)“物質(zhì)的量”新課建構(gòu)“1摩爾C和1摩爾O2生成1摩爾CO2”做好準(zhǔn)備。

再次，在“物質(zhì)的量”概念構(gòu)建中，教師放緩講課進(jìn)度，循循善誘，步步相連，環(huán)環(huán)相扣，按“克分子、克原子—6.02×1023（NA）—摩爾—物質(zhì)的量”的思維主線來構(gòu)建“物質(zhì)的量”這個(gè)概念，使學(xué)生在故事和邏輯中漸入佳境。

最后，在“物質(zhì)的量”與化學(xué)方程式結(jié)合時(shí)，教師帶著學(xué)生循序漸進(jìn)地建構(gòu)以“物質(zhì)的量”為核心的計(jì)算體系，在計(jì)算中要求學(xué)生分別以“質(zhì)量”為核心和以“物質(zhì)的量”為核心進(jìn)行對比，讓學(xué)生體驗(yàn)到用“物質(zhì)的量”進(jìn)行計(jì)算的成就感。

新課程強(qiáng)調(diào)對學(xué)生核心素養(yǎng)的建構(gòu)。這對教師的專業(yè)能力提出了新要求，需要教師不斷反思教學(xué)，扎扎實(shí)實(shí)地建構(gòu)好每一個(gè)概念，只有這樣才能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，也只有這樣才能讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣，愛上化學(xué)。