“物質的量”概念難點成因分析及教學建議

喬靜

摘要：“物質的量”概念是高中化學的重點和難點.在高中化學教學中，教師要通過生活中的實例類比“摩爾”概念，在此基礎上引出“物質的量”，將“阿伏加德羅常數”的教學延后一課時，以補充材料的形式加以介紹，化解教學難點.

關鍵詞：物質的量 摩爾 阿伏加德羅常數

“物質的量”是高中化學中的重要概念.它是連接微觀與宏觀、定性與定量的橋梁，貫穿于高中化學知識學習的始終.“物質的量”概念抽象難懂，在實際教學中與“摩爾”“阿伏加德羅常數”等以概念群的形式出現，導致教師難教、學生難學.

一、“物質的量”概念成為教學難點的原因

1.“物質的量”相關知識與技能難度較大.學習“物質的量”，前序知識有分子、原子、質量、碳-12原子、相對原子質量、相對分子質量等；并序知識有“摩爾”“阿伏加德羅常數”；后續知識有“摩爾質量”“氣體摩爾體積及標準狀況”“物質的量濃度”“阿伏加德羅定律”等.化學技能方面，化學式、化學方程式的書寫與計算，不僅是“物質的量”概念學習的基礎，而且是學生深入理解概念的有效途徑.以“物質的量”為核心的計算，是高中學習的重點和難點.與“物質的量”相關的概念和知識抽象、難懂，教學中以概念群的形式密集出現，產生疊加效應，加大了“物質的量”的學習難度.

2.學生認知能力的局限.初中階段的化學學習，是以“質量”為核心的定量系統，而“物質的量”相關概念對于高一學生來說是全新的定量系統.“質量”是宏觀層面的，是學生生活中經常接觸到的物理量；“物質的量”是微觀層面的，是一個將質量、體積等宏觀物理量與原子數、分子數等微粒世界聯系起來的物理量，對抽象思維要求較高，認知發展水平仍處于具體運算階段的學生很難將宏觀與微觀聯系起來.

3.教材中概念的呈現方式，不利于學生理解.“物質的量”一詞在漢語的語法分析中是一個偏正短語，中心詞是“量”.究竟是什么量，是我們熟知的質量、長度、體積嗎？概念十分模糊，在某種程度上加大了概念理解的難度.“物質的量”對應的英文是“amount of substance”，中心詞是“amount”意為“數量、總數、總額”.在英語中“物質的量”的意義是明確的，就是指的數量.而在翻譯過程中，直接譯為“量”，給學生理解概念造成了困難.

二、“物質的量”概念的教學建議

人教版高中化學必修1呈現“物質的量”概念群的順序是，先介紹“物質的量”，而“摩爾”是作為“物質的量”的單位被直接引出的，阿伏加德羅常數則是解釋1mol粒子集體所含的粒子數約為6.02×1023.按照這樣的方式進行教學，無疑是生硬地將幾個概念的疊加灌輸給學生，學生很難將知識內化，死記硬背概念成為大多數學生學習的現狀.這與改變過去接受式學習、死記硬背、機械訓練，倡導學生主動參與、樂于探究、自主建構的新課程理念背道而馳.筆者建議應由較好理解的“摩爾”引出“物質的量”概念，淡化并延后“阿伏加德羅常數”的教學.具體教學過程如下.

1.情境創設.教師播放《曹沖稱象》的 Flash短片，引導學生思考：這個故事中主人公曹沖是如何聰明地化解生活中的一些難題，主要利用了什么思想？學生分析之后得出結論：化整為零的思想.教師小結：曹沖就是將難以稱量的大象重量轉化為相對較小的可稱量的石頭的重量，化整為零進行稱量的.教師再引導學生思考：我們能不能用手中的直尺測量出一張紙的厚度呢？學生：當然不能，直尺的精確度不夠.教師追問：如何破解這個難題？（進一步激化矛盾）學生：我們可以測量出整十張、整百張紙的厚度，然后除以紙張數……教師追問：在這個過程中，利用了什么思想？（化零為整思想呼之欲出，為“物質的量”概念的理解掃清了障礙）

2.類比“摩爾”概念.“曹沖稱象”的思想是化整為零，而我們測量一張紙的厚度是利用化零為整的思想.我們不是直接測量一張紙的厚度，而是把一定數量的紙變為一個“集合體”后再測量……其實，我們生活中經常使用很多這樣類似的集合體名詞，如一雙（2個）襪子、一打（12個）雞蛋、一筐石頭、一包餐巾紙、一火車皮物資等.“集合體”在生活中時常使用，給我們的計數帶來了便利.化學是在分子、原子層面上進行的研究，我們知道分子和原子都是非常微小的，肉眼是無法辨別的.PPT展示：人教版初中化學教材“分子和原子”中的部分內容：1個水分子的質量約是3×10-26kg，1滴水中大約有1.67×1021個水分子.如果10億人來數一滴水中的水分子，每人每分鐘數100個，日夜不停，需要3萬年才能數完.由此可見，原子、分子等微粒的數目是巨大的，在計數過程中一個一個數是不可取的.那么，是否可以利用“集合體”的形式來表示呢？（此時，引出“摩爾”的概念水到渠成.）因此，在化學上引入“摩爾”概念，我們將“0.012kg 12C 中所含的碳原子數”這個集合體規定為1 mol，通過精密的計算約為6.02×1023，稱為阿伏加德羅常數（這里可以淡化阿伏加德羅常數的介紹，以突出“摩爾”概念的教學）.

3.引出“物質的量”概念.在理解了“摩爾”是表示物質微粒個數的單位，對“物質的量”即物質所包含微粒的數量的理解便迎刃而解.需要注意的是，“物質的量”僅是對于微觀粒子而言的，不能表示宏觀物質.

4.“阿伏加德羅常數”教學.“阿伏加德羅常數”是學生理解的難點，給“摩爾”和“物質的量”的學習帶來了障礙.實際上，教材中回避使用“阿伏加德羅常數”，并不會影響學生對粒子集合體的理解.回避或延后“阿伏加德羅常數”概念的教學，能夠降低“物質的量”概念群的理解難度.可以將其延后一個課時，以補充材料的形式對“阿伏加德羅常數”進行講解.補充材料：阿伏加德羅，意大利化學家，在化學上的重大貢獻是建立分子學說，這在化學史上具有里程碑的意義.阿伏加德羅于1811年提出分子假說，由于當時學術權威的反對，致使這一光輝成就埋沒近半個世紀，在他生前未能使該學說取得化學界的公認.直到 1860 年，阿伏加德羅的學生康尼查羅將老師的分子假說在德國卡爾斯魯厄歐洲化學家學術討論會上大力宣傳，才引起著名化學家邁爾等的注意和承認.之后，阿伏加德羅分子學說才被化學界所接受.如今，阿伏加德羅提出的同溫同壓下同體積氣體有同數個分子已被實驗證實，被稱為阿伏加德羅定律.現在，1摩爾物質所含的分子數量已被測定約為6.02×1023.為了紀念阿伏加德羅的偉大功績，被命名為阿伏加德羅常數.它是自然科學中的基本常數之一.歷史上測定阿伏加德羅常數的具體數值的方法有單分子油膜法、電解法、量氣法.即使在當下，阿伏加德羅常數具體數值的測定仍是現代計量學的前沿課題.

總之，“物質的量”概念是高中化學教學的重點和難點.在高中化學教學中，教師要通過生活中的實例類比“摩爾”概念，在此基礎上引出“物質的量”，將“阿伏加德羅常數”的教學延后一課時，以補充材料的形式加以介紹，化解教學難點，幫助學生理解和學習“物質的量”概念群.

參考文獻

龍琪.“摩爾”概念難點成因及化解策略[J].化學教學，2015（4）.

龍琪.關于“阿伏加德羅常數”的歷史考量.化學教育，2015（17）.