物質(zhì)的量教學反思
物質(zhì)的量教學反思
“物質(zhì)的量”作為基本物理量,是高中化學必須學習的概念,“物質(zhì)的量”及其衍生概念是高中化學定量研究和化學計算的基石。在歷次教材改版中,“物質(zhì)的量”在教材的呈現(xiàn)順序幾經(jīng)變化:有的版本考慮到它的基礎(chǔ)性安排在第一章,有的版本考慮到學習難度,在第一章安排了物質(zhì)性質(zhì)再過度到“物質(zhì)的量”學習而安排在第二章。在新課程下,無論是人教版、蘇教版還是魯科版,都安排在化學必修1教材的第一部分“認識化學科學”中,成為學生學習物質(zhì)性質(zhì)前最先接觸的重要概念。其中,人教版安排在第一章“從實驗學化學”第二節(jié)“化學計量在實驗中的應(yīng)用”;蘇教版安排在專題1“化學家眼中的物質(zhì)世界”第一單元“豐富多彩的化學物質(zhì)”;魯科版安排在第一章“認識化學科學”第三節(jié)“化學中常用的物理量——物質(zhì)的量”。可見,不同版本的教材編著者在新課標框架內(nèi)對“物質(zhì)的量”的處理大致相當,即把“物質(zhì)的量”概念作為引領(lǐng)學生學習高中化學的開始。
1.“物質(zhì)的量”教學難的原因
在教學實踐中,師生普遍感到“物質(zhì)的量”難教、難學,我認為有三方面原因。
首先,東西方文化差異給學生學習造成難以逾越的障礙。“物質(zhì)的量”實質(zhì)上是用集合體的形式來描述微觀粒子的多少,在漢語系統(tǒng)里,描述物質(zhì)多少時有著豐富的量詞:個、雙、打、堆、捆等,針對不同的物質(zhì)使用不同的量詞在學生的語言系統(tǒng)中已根深蒂固。而西方表述上則沒有這些量詞,只用單復(fù)數(shù)即可,“物質(zhì)的量”作為不同微粒的共同表征也在情理之中。西方文化中對集合體的概念是單一明確的,而在漢文化中則是混亂而不明確的。“物質(zhì)的量”來源于西方語言系統(tǒng),翻譯成漢語“物質(zhì)的量”作為一個整體性的詞組難以融入學生已有的詞語系統(tǒng)中,以至于不少學生理解為“原子的量”或“分子的量”。
語言是思維的載體,人的思維是以語言進行的,有著怎樣的語言系統(tǒng)就會有相應(yīng)的思維方式。用漢語系統(tǒng)的思維方式來理解源于西方語言系統(tǒng)的“物質(zhì)的量”是學生學習的最大障礙,從微粒個數(shù)到微粒的集合體在學生已有的知識、經(jīng)驗和觀念上都存在著困難。相對而言,我們已有的數(shù)目和量詞等概念對學習“物質(zhì)的量”是負遷移作用。教師在講解過程中往往不可回避地對兩者進行對比,實際上效果并不佳,存在著越說越糊涂的現(xiàn)象。“物質(zhì)的量”、“摩”等詞本身缺乏漢語的親切感,外來詞難以融入已有的詞匯中,導(dǎo)致兩者的關(guān)系容易混淆。學生往往用“摩”直接作為物理量,比如,求摩,某物質(zhì)的摩是多少,摩爾數(shù)等詞不由自主地表達出來。
其二,高一學生的想象能力普遍不能滿足從宏觀到微觀之間的相互過渡的需要。初中科學對微觀結(jié)構(gòu)要求的降低和大量使用直觀教學手段導(dǎo)致當前高一學生微觀想象力的弱化,物質(zhì)組成的層級不清,各種微粒間的數(shù)量關(guān)系不清,“物質(zhì)的量”到底是微觀還是宏觀搞不清。教材對概念表述也比較模糊。如蘇教版這樣闡述:“由于化學變化中涉及的原子、分子或離子等單個微粒的質(zhì)量都很小,難以直接進行稱量,而實際參加反應(yīng)的微粒數(shù)目往往很大,為了將一定數(shù)目的微觀粒子與可稱量物質(zhì)之間聯(lián)系起來,在化學上特引入物質(zhì)的量。”然后說到:“物質(zhì)的量是國際單位制中的基本物質(zhì)量之一,符號為n,單位為摩爾。”闡述內(nèi)容與學生的生活經(jīng)驗相去甚遠,它不像長度、質(zhì)量等物理量那樣與學生的生活聯(lián)系密切,具有可比性,學生難以理解也在情理之中。
第三,“物質(zhì)的量”概念缺乏實驗基礎(chǔ),需要學生具有較強的“思想實驗”能力。其他化學原理、化學概念往往都有實驗基礎(chǔ),比如,化學平衡、元素周期律、離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等都有相應(yīng)的化學實驗來佐證,通過直觀的實驗現(xiàn)象幫助學生理解。
2.“物質(zhì)的量”學習難點及其發(fā)展
在“物質(zhì)的量”及其衍生概念學習過程中,學生的學習難點主要表現(xiàn)在三方面。
首先,概念的相對集中造成學生學習困難。科學概念是從科學探究結(jié)果中形成的形而上的抽象認識,一直是學生學習的難點。“物質(zhì)的量”及其衍生概念相對地呈現(xiàn)在開始系統(tǒng)學習化學的學生面前,其學習難度也在情理之中。加上如前所析原因,高一新生普遍感覺到這塊知識難學。
其次,“物質(zhì)的量”及其衍生概念是定量分析的基礎(chǔ)性工具,學習成效表現(xiàn)在各種量的相互轉(zhuǎn)換上。學習困難的表現(xiàn)之一就是這種轉(zhuǎn)換不熟練,容易混淆。比如,阿氏常數(shù)與6.02×1023的關(guān)系,氣體摩爾體積與22.4的關(guān)系,摩爾質(zhì)量與相對分子質(zhì)量的關(guān)系。在計算中,學生容易回到用質(zhì)量作為中心物理量的老路上去,主動運用“物質(zhì)的量”應(yīng)用于化學計算的能力不足。這與學生未能全面掌握“物質(zhì)的量”為中心的計算法則有關(guān),沿用初中建立起來的計算系統(tǒng)顯然是正常現(xiàn)象,但這種沿用阻礙了新計算系統(tǒng)的建立。
第三,微粒中的層次意識不強,各種微粒數(shù)間的相互轉(zhuǎn)換困難。由于浙江省初中科學是以知識綜合性進行編排,化學體系相對欠缺,學生對化學微粒的認識深度不夠。比如,水分子中的原子組成,含有質(zhì)子數(shù)、電子數(shù)、中子數(shù),延伸到各種微粒間的“物質(zhì)的量”、微粒數(shù)目之間的轉(zhuǎn)換困難。
然而,從已有的教學經(jīng)驗來看,“物質(zhì)的量”隨著化學學習的深入,學生理解、應(yīng)用的能力也逐漸提高,到了高一第二個學期,絕大多數(shù)學生都能應(yīng)用“物質(zhì)的量”進行計算與表述。由此可見,“物質(zhì)的量”的學習掌握過程需要一個過程,需要一個應(yīng)用過程,一個有情境有需要的應(yīng)用過程。“物質(zhì)的量”給學生帶來的學習困難是暫時性的,隨著化學學習的深入與應(yīng)用“物質(zhì)的量”及其衍生概念機會的增多,多數(shù)學生將不再把“物質(zhì)的量”當障礙。
3.“物質(zhì)的量”的教學建議
在傳統(tǒng)教材及其教學中,“物質(zhì)的量”往往花費較多的課時數(shù),教師進行全面系統(tǒng)地闡述概念。實踐結(jié)果表明,盡管花了較多的教學用時,這些學習困難仍然存在。在新教材體系中,“物質(zhì)的量”安排的課時數(shù)與傳統(tǒng)教材相比有很大的縮減,如何實現(xiàn)較短的教學時間收到較好的教學效果,需要從產(chǎn)生學習困難的根源和對學生學習要求兩方面探討。
新課標必修部分對“物質(zhì)的量”的要求是:“認識摩爾是物質(zhì)的量的基本單位,能用于進行簡單的化學計算,體會定量研究的方法對研究和學習化學的重要作用。”其教學基本要求是:“認識物質(zhì)的量,并能利用物質(zhì)的量進行物質(zhì)質(zhì)量及微粒數(shù)的簡單計算。”發(fā)展要求是:“物質(zhì)的量運用于化學方程式的簡單計算。”用有限的教學課時達成上述要求,結(jié)合教學實踐,提出如下建議:
首先,用最少的時間突破這些概念理解中的困難期。不必過多糾纏于概念的剖析而重在簡單應(yīng)用,讓學生在微粒個數(shù)與物質(zhì)的量、物質(zhì)質(zhì)量、氣體體積之間相互換算中逐漸得到強化。不必過多糾纏概念是否吃透講透而重在應(yīng)用中領(lǐng)會。“物質(zhì)的量”不同于其他化學概念或原理,沒有講透會產(chǎn)生“夾生飯”現(xiàn)象,“物質(zhì)的量”及其衍生概念學生會在應(yīng)用中逐漸深化,缺乏應(yīng)用的任務(wù)驅(qū)動,學習困難的解決是低效的。
其次,教學中不宜用“堆”、“捆”等量詞作為類比,而宜直接引入“集合體”,以免強化量詞產(chǎn)生負遷移效應(yīng)。不宜前后概念過多聯(lián)系而重在刪繁就簡,突出主題,構(gòu)建以“物質(zhì)的量”為中心的概念衍生關(guān)系,建立以“物質(zhì)的量”為中心的計算體系即可。重視幾個相互關(guān)系式,而不必推廣到諸如傳統(tǒng)教學中必講的阿氏定律及其推論等,控制教學難度與深度,降低學習負擔,增加學習信心。
第三,“物質(zhì)的量”的應(yīng)用需要滲透到化學教學的全過程。不宜一蹴而就而重在逐漸形成,不搞一步到位,講究細水長流,在應(yīng)用中強化,隨著教學深入而逐漸加深應(yīng)用難度。在后續(xù)的教學中,逐漸強化“物質(zhì)的量”的應(yīng)用,引領(lǐng)學生逐步擺脫初中以質(zhì)量為基礎(chǔ)的計算體系的思維模式,建立起以“物質(zhì)的量”為基礎(chǔ)的高中化學計算體系。
4.新課程下“物質(zhì)的量”的教學設(shè)計
課時1:物質(zhì)的量
師生探究1:以日常生活中的事例,如粒為單位存在的米與以袋裝為單位的商品關(guān)系探究微小物件往往以集合體的形式呈現(xiàn),解決微小物質(zhì)從微觀到宏觀的表征方法——引入集合體概念。
師生探究2:探究1滴水中有多少個水分子,引領(lǐng)學生體驗任何宏觀物質(zhì)都是由數(shù)量巨大的微觀粒子組成,幫助學生建立微觀意識,產(chǎn)生如何表述巨大數(shù)量微粒的學習疑問。
師生探究3:化學反應(yīng)間微粒數(shù)量定量研究中如何實現(xiàn)微粒個數(shù)與宏觀質(zhì)量、體積間的銜接,引導(dǎo)學生得出采用集合體來研究,為引入“物質(zhì)的量”概念做好鋪墊。
教師講授:開門見山地簡要給出“物質(zhì)的量”、“摩”是國際統(tǒng)一規(guī)定的物理量及單位,國際規(guī)定了阿佛加德羅常數(shù)及近似值,得出微粒數(shù)量與“物質(zhì)的量”相互轉(zhuǎn)化的計算式。
問題解決:給出練習題,鞏固三個概念及相互轉(zhuǎn)化的簡單計算。
課時2:“物質(zhì)的量”的鞏固與“摩爾質(zhì)量”
問題解決:阿佛加德羅常數(shù)定義及應(yīng)用;“物質(zhì)的量”與微粒數(shù)量間的相互轉(zhuǎn)化;不同層級微粒數(shù)的簡單換算。
師生探究1:相同“物質(zhì)的量”的不同微粒的個數(shù)、質(zhì)量是否相同,得出“摩爾質(zhì)量”的定義。
問題解決:給出練習題,鞏固物質(zhì)微粒數(shù)量、質(zhì)量與“物質(zhì)的量”的相互簡單計算。
師生探究2:化學方程式的意義,化學方程式中計量數(shù)與參加反應(yīng)的微粒數(shù)、參加反應(yīng)的物質(zhì)的“物質(zhì)的量”的關(guān)系。
教師講授:如何運用“物質(zhì)的量”進行化學方程式計算及例題示演。
問題解決:給出練習題,模仿、鞏固簡單的方程式計算。
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