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在物质的量教学中,对宏微辨识能力构建的尝试

时间:2023-09-02 19:05:05 来源:网友投稿

邢建国

对于传统化学中存在的偏、难、繁、旧的情况,课程标准明确提出:必修课程的设计要注重学生科学探究能力的培养;
要用思考、实践、创新来转变学生课堂学习的方式,激励教师在教学实践中反思、研究来实现创新。关于物质的量教学历来是一个难点,笔者经过多年的教学与反思,在化学教学中着重对在宏观与微观之间的辨识、对中学生思维方式的转换、在抽象概念的逻辑构建上用心思考设计,以图突破。尤其是在物质的量教学中,笔者尝试追溯物质的量概念起源,引导学生从“克分子、克原子—6.02×1023(NA)—摩尔—物质的量”的思维主线来构建物质的量这个概念。

教学反思是教育教学中提升教师教学能力的有效手段之一,笔者在教学中将反思贯穿在每个模块教学中。针对“物质的量”一节的教学,笔者进行了多次深刻的反思,现将这一思考与尝试表述如下。

调查分析学生“宏微辨析”中的困惑

一是调查学生对学习“物质的量”后的体验。在调查中发现:部分学生一说到“物质的量”就不知所云;
在计算应用上信心不足;
在期中考试后的反馈中,相当一部分学生感到学习化学有一定的困难。

二是分析微观概念形成时的思维困惑。思维困惑主要体现在学生开始从微观的角度定量研究物质和反应,无法形成化学定量分析和思考的独特微观视角。且这种“量—数理—计算”的思维将贯穿高中化学学习的始终,甚至影响学生对化学学科学习的自信心。

三是分析课堂教学构建中理解上的困惑。一方面是因为“物质的量”等概念抽象难懂,远离学生的生活经验,加上学生还不具备高度概括的能力;
另一方面是对此节内容的化学史准备不足,缺乏概念产生的社会历史背景和概念演变意义的合理引导,即“起源—演化—迁移—形成”知识呈现的方式不合理,效果很差。

理解“物质的量”概念,在教学过程中进行尝试

一是寻求“摩尔”的起源,突出并强化“物质的量”的桥梁作用。针对微观粒子极其小且不易称量的特点,德国化学家奥斯特瓦尔德于1900年首次提出“摩尔(mole)”这个名称。“摩尔”在拉丁语中的含义是“质量很大、一堆”,刚好与“质量很小”的原子、分子的含义相反。所以“摩爾”的出现本质上为微观世界搭建起一个研究分析的关联平台,实现微观粒子可称量化,实际上就是要解决单个质子1克化(可称量化)的思维过程。

二是在教学中引入“质子单位克化”的思维。用质子或者中子的质量来进行计算时,微粒的质量数据太小,称量不方便,数据分析和处理极其繁杂。在物理学的质量关系上,1克质子的数量是多少个呢?(12C原子核质量的十二分之一为一个质子的质量,约为1.66083333×10-27千克)在数理上,1克÷1.66083333×10-27千克≈6.02×1023。

三是寻求到这个恒定可理解的标准,用此标准规定一个单位。我们选择6.02×1023个粒子形成的粒子集合体为一个计量标准,其他粒子集合体的大小以其为标准来衡量大小。所以规定,把含有6.02×1023粒子的粒子集合体规定为1mol,1mol任何粒子的粒子数叫作阿伏加德罗常数,符号是NA,通常用6.02×1023mol-1表示。当用6.02×1023mol-1作为标准时,“摩尔”这个单位就易于被大家理解和接受。

四是水到渠成地引入“物质的量”这个概念。物质的量是表示粒子集合体大小的物理量。物质的量是一个物理量,单位为摩尔,符号为mol。这就自然而然地实现了“物质的量”概念的逻辑建构,如下图所示。

微观层面,我们可以得到化学反应中微粒数目之间的关系;
宏观层面,我们可以得到化学反应中物质质量或体积之间的关系。因此,我们通过物质的微观粒子数目,再利用公式及相关概念间的联系,可以间接地计量物质的质量或体积,实现了微观与宏观的有机结合。

对“物质的量”教学的一些建议

针对历届高一新生对本节内容的实际学习反馈结果,结合笔者在实际教学中的具体做法,笔者的教学建议如下:

首先,高一新生上化学新课前,教师可以安排6节衔接课,使学生完成如下目标:熟知常见元素的化合价、熟悉1至18号元素原子结构示意图和离子结构示意图、熟悉有关物质化学式的书写与相对分子质量的有关计算、熟悉溶液的组成与计算、熟悉有关质量守恒和化学方程式的计算、熟悉关于酸碱盐的概念与规律等。

其次,在初中化学方程式的复习上重点强化微观含义的正比例思路。教师让学生感受到“一个碳原子—N个碳原子—6.02×1023个碳原子”,为学习“物质的量”新课建构“1摩尔C和1摩尔O2生成1摩尔CO2”做好准备。

再次,在“物质的量”概念构建中,教师放缓讲课进度,循循善诱,步步相连,环环相扣,按“克分子、克原子—6.02×1023(NA)—摩尔—物质的量”的思维主线来构建“物质的量”这个概念,使学生在故事和逻辑中渐入佳境。

最后,在“物质的量”与化学方程式结合时,教师带着学生循序渐进地建构以“物质的量”为核心的计算体系,在计算中要求学生分别以“质量”为核心和以“物质的量”为核心进行对比,让学生体验到用“物质的量”进行计算的成就感。

新课程强调对学生核心素养的建构。这对教师的专业能力提出了新要求,需要教师不断反思教学,扎扎实实地建构好每一个概念,只有这样才能激发学生学习化学的兴趣,也只有这样才能让学生体验化学学习的乐趣,爱上化学。

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