立足學生建構的物質的量的概念教學的分析與實踐

王新文

摘要：以學生主動建構物質的量的概念為教學目的，結合現行三個版本教材從學生認知視角分析了物質的量的概念特點及教學啟示，并對學生的認知困難進行了仔細、全面梳理。基于學生認知心理特點進行了教學實踐、研討與反思，提出了一些有價值的思考。

關鍵詞：物質的量的概念； 建構； 教學； 教材

文章編號：1008-0546（2017）06-0057-05 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.017

一、從學生認知視角看物質的量的概念的特點及教學啟示

1. 物質的量的概念的表述特點及教學啟示

縱觀現行三個教材版本，物質的量的概念的表述不如其它化學概念表述嚴謹且統一，“它表示含有一定數目粒子的集合體，符號為n”是人教版[1]的表述，“物質的量是國際單位制中的基本物理量之一，符號為n，單位為摩爾（簡稱為摩，符號為mol）”是蘇教版[2]的表述，“物質的量，像長度、質量、時間、電流等物理量一樣，也是一種物理量，通過它可以把物質的宏觀量（如質量、體積）與原子、分子或離子等微觀粒子的數量聯系起來”是魯科版[3]的表述。這些表述與學生熟悉的用“是什么”或“什么叫做”句式的概念表述方式相比，既沒有用于理解的明確內容，還缺少用于準確判斷的標準，學生很容易產生不知所云的“認知困惑”。從高一學生建構概念角度相比而言，人教版概念的句式簡明、表述集中且內容略微具體，符號、單位等的表述層次分明。

“難以具體界定”體現了物質的量的概念的“體驗性”特點，即“教”（為什么這樣學）需以促使學生真正領悟到為什么要學習它及學了它有什么意義為目標，不能引發學生體驗的教學，必無法博得學生的認同，必陷入咬文嚼字和機械訓練。

2. 物質的量及其相關物理量間關系特點及教學啟示

宏觀量（質量、體積等）、微觀量（微粒數目）與物質的量間既有確定的相互換算關系，還有“質量與摩爾質量”、“體積與氣體摩爾體積”、“摩爾質量與氣體摩爾體積”間存在著類比關系。

第一，教要能引導學生體驗概念建立模式。物質的量、摩爾質量等物理量都是為了實現宏觀與微觀間數量的聯結才引入的，而整個概念、運算體系是以物質的量為核心，以宏、微轉換為目標架構的。學生若能建構起物質的量的概念，就能自覺從“含義、符號、求算公式及變型、單位”四個方面理解并建構要引入的新物理量。

第二，教要能引導學生發現概念關系。學生若能自行建構物質的量的概念，就能發現上述概念知識本體及相關知識間的類比關系，也能自己建構起物理量間的計算體系。

教學若注重知識傳遞而忽視核心概念的建構，學生的知識結構的豐富度和靈活性就會欠缺。如以物質的量為中心的定量轉換關系著眼，就會頻繁促使學生采取低水平的處理模型，即機械套用計算公式的數學化運算，造成對以物質的量為中心的概念的化學內涵建構的缺失，學生對飽含化學味問題的解決能力必欠缺，如“■的意義”、“100g 9.125%鹽酸中H+和H2O個數比”等問題。

3. 物質的量的概念的隱含價值及教學啟示

物質的量建構的不僅僅是宏觀和微觀間的“數量”關系，還有對微觀粒子的認知。見表1所示。

物質的量是從定量角度認識物質的結構及進行推理的有力工具，學生能否領悟其概念的內涵不僅影響宏、微互算的水平，更影響對物質定量認知、研究的能力。忽視體驗忽視生成的教學不利于學生對化學及自然科學形成通透感受，也弱化了學生對化學學習價值的認識。

二、學生理解物質的量的概念的困難

1. 教師會制造認知困惑。物質的量的概念的建構基本需在教師引導下完成，故教師定要關注學生認知建構的科學性。以數“豆子”或“小米”的學生活動，用“千粒重”來體驗用NA對微粒的集團化處理的必要性，這種“類比”實有不妥。第一，從高中生心理特點來看，“集團化”是學生能想到的處理“小而微”物體的方法；第二，豆子、小米是不均勻的實體，表現在各組所測的“千粒重”的數值有較大偏差，這不利于學生建立微粒映像。還有選擇“千粒重”為標準是既能保證“均值”又便于“數”，這和選擇NA為1mol的標準的意義之間并不匹配，對意義建構作用也不大。

“硬幣”雖具備了微粒質量均勻的特點，但各組學生都會利用平均值得到每枚硬幣的質量（數據基本一致）再進行計算。可能是“硬幣”還不夠小，他們并不認同以一定數量的硬幣的質量作為計量標準進行換算更便捷，“數硬幣”和用NA作為1mol的標準的意義之間也有“貌合神離”之嫌。正因為的確很難找到具有微觀特質的宏觀實體作為體驗對象，物質的量的概念教學顯得就比較難。

2. 高一學生對微觀世界的認知很模糊，對宏觀、微觀、微觀粒子等尚難以清晰、較準確的表述，對微粒的一些“屬性”更沒有切實的感悟。例如學生知道引入相對原子質量是為了“方便”，不過學生對“小”的程度及使用的不便實無感受。學生對物質微觀構成的知識就更有限，甚至有宏觀和微觀相混淆的現象，如有學生認為2個氫氣和1個氧氣反應生成兩個水分子及水中含有氫氣和氧氣等，在物質、符號、微粒之間轉換困難重重，而正確使用物質的量的基礎是學生能準確理解化學符號表示的微觀意義及結構并能正確書寫。學生對微粒的映像、量值特點、結構的認知都還很匱乏，而物質的量的表征對象恰是微粒。

在學生眼里微粒雖然很小但有質量，有質量就能在一定質量物質和微粒數目之間換算，至于數據處理的“不方便”，他們認為計算器及電腦都能化解這種“不便”，何況數學、物理中數據處理也常有“不方便”。這就需要物質的量的概念教學要凸現出化學的思維方式，真正讓學生體驗到物質的量是如何做到了物質質量和微粒數之間超越機械的“簡捷”，說穿了是化學人的智慧結晶，是化學思維的特點。這應該是理解這一具有化學學科特征的基本物理量的本質，也是概念建構的切入點和關鍵。

3. 較高的物質的量的應用水平需要學生具備較強的符號表征能力，要能從化學符號中發現其蘊含的宏觀的、微觀的量的關系，并能以之進行相關事實歸納或能用符號抓住事物的本質及內在聯系，對結構、變化的規律（計算電子轉移數等）進行概括等[4]。這就得嚴格把控概念建立學段（起始學習學段）練習題、測試題的難度，謹防“一竿子插到底”。

三、物質的量的概念教學主要環節的對比實踐與反思

1. 在注重學生知識生成的前提下，以兩種方案對物質的量的概念教學進行了實踐。試驗班級為高一④、⑤兩個平行班級，其中④班學生基礎較弱（班級是以語、數、外總成績為依據分的），⑤班學生思維較活躍。兩個班的總人數均為48人。對物質的量的概念的引出方式在兩個班級實施了不同的方案，表2、表3分別為高一④、⑤兩個班的主要教學流程。

高一⑤班在物質的量的概念形成上采取了和高一④班略有不同的策略，其它流程基本相同，所以表3中只展示了物質的量的概念的教學過程。

（1）為什么要這樣安排教學內容。人教版、蘇教版和魯科版教材在物質的量的概念引入的導語中做出了暗示。具體見表4。

可見，“m和N”的對應關系問題既是最切近學生認知能力又是最能體現物質的量的意義的基礎問題，1mol是在這一問題背景下提出的，它的規定是“有講究”的（是具有化學思維特征的、在問題解決中順應產生的等）。三個版本教材基本是先講物質的量的概念，然后介紹摩爾質量（魯科版另起了標題，其它教材是分段介紹），教師在實際教學中大都將物質的量的概念和摩爾質量分做了兩個學時，導致學生基本無法把物質的量的概念進行意義建構，學習只能是“聽老師講”、“按套路做”。本實踐以問題解決為主線，將概念提出的背景、生成和價值融入問題解決過程中，較好達成了概念的意義建構，盡管概念建立背景可能和歷史不盡吻合，但經實踐證實至少是一種可行的方案。

（2）為什么淡化NA。教師評價小組指出對NA教學不夠，其實，淡化NA一方面是課時的需要，另外也是尊重學生認知能力的選擇。概念的建構是學習重點，而NA不過是代替近似值的符號，如同會用3.14自然會用π。何況，從各級考試的評分標準來看，用物質的量來回答微粒數也是可以的，至于非要強調它的單位是mol-1實在是大可不必，從“n=N/NA”左右兩邊的單位量綱要統一的角度輕輕一帶即可。這也就解釋了為何各教材對其單位處理不盡相同。

（3）教師評價小組在兩個班作業（鞏固性作業）對比反饋中指出，高一④班學生總體的作業完成速度比⑤班學生要快，高一⑤班有7個學生比較慢，進一步反饋發現⑤班作業較慢的同學中5人化學中考成績較差，2人是查閱相對原子質量浪費了時間。作業正確率反饋表明兩個班都完成的很不錯。兩道難題分析如下，兩個班學生對“M/NA”的涵義（填空題）正確理解率基本持平（④班為91.7%，⑤班為89.6%）。對理解“M/NA”的涵義有障礙的學生主要是課堂上有些慢而脫節所致，自己可以解決。對“100g9.125%鹽酸中H+和H2O個數比”問題（填空題），兩個班正確率均為83.3%，調查發現④班有3人不知道用物質的量進行過渡，⑤班有2人，其余學生基本是計算錯誤。可以說，成績較差學生對邏輯推導出1mol的標準的接受程度不如發現法（直接），但對成績較好學生無明顯差別，對后續學習會有何影響，需要有計劃地持續跟蹤調查。

教育的最終目的是為了人的發展，以學生認知發展為核心的教學是核心素養下的教學新常態。概念教學如果沒有建構的過程，沒有對事實的觀察，沒有理性的分析，沒有實踐的體會，只有書上的定義和強加給學生的注意事項那就是不講理的教學，與學生認知發展的教學是背道而馳的[5]。

參考文獻

[1] 宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書：化學1（必修）（3版）[M].北京：人民教育出版社，2007：11-12

[2] 王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書：化學1（必修）（5版）[ M].南京：江蘇教育出版社，2009：7-9

[3] 王磊.普通高中課程標準實驗教科書：化學1（必修）（3版）[M].濟南：山東科學技術出版社，2007：20-22

[4] 楊玉琴.高中生化學符號表征能力的評測研究[J].化學教育，2016，37（19）：46-47

[5] 邱慧芬.概念的建構過程應促進學生的認知發展[J].化學教育，2016，37（19）：40