立足学生建构的物质的量的概念教学的分析与实践

王新文

摘要：以学生主动建构物质的量的概念为教学目的，结合现行三个版本教材从学生认知视角分析了物质的量的概念特点及教学启示，并对学生的认知困难进行了仔细、全面梳理。基于学生认知心理特点进行了教学实践、研讨与反思，提出了一些有价值的思考。

关键词：物质的量的概念； 建构； 教学； 教材

文章编号：1008-0546（2017）06-0057-05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.017

一、从学生认知视角看物质的量的概念的特点及教学启示

1. 物质的量的概念的表述特点及教学启示

纵观现行三个教材版本，物质的量的概念的表述不如其它化学概念表述严谨且统一，“它表示含有一定数目粒子的集合体，符号为n”是人教版[1]的表述，“物质的量是国际单位制中的基本物理量之一，符号为n，单位为摩尔（简称为摩，符号为mol）”是苏教版[2]的表述，“物质的量，像长度、质量、时间、电流等物理量一样，也是一种物理量，通过它可以把物质的宏观量（如质量、体积）与原子、分子或离子等微观粒子的数量联系起来”是鲁科版[3]的表述。这些表述与学生熟悉的用“是什么”或“什么叫做”句式的概念表述方式相比，既没有用于理解的明确内容，还缺少用于准确判断的标准，学生很容易产生不知所云的“认知困惑”。从高一学生建构概念角度相比而言，人教版概念的句式简明、表述集中且内容略微具体，符号、单位等的表述层次分明。

“难以具体界定”体现了物质的量的概念的“体验性”特点，即“教”（为什么这样学）需以促使学生真正领悟到为什么要学习它及学了它有什么意义为目标，不能引发学生体验的教学，必无法博得学生的认同，必陷入咬文嚼字和机械训练。

2. 物质的量及其相关物理量间关系特点及教学启示

宏观量（质量、体积等）、微观量（微粒数目）与物质的量间既有确定的相互换算关系，还有“质量与摩尔质量”、“体积与气体摩尔体积”、“摩尔质量与气体摩尔体积”间存在着类比关系。

第一，教要能引导学生体验概念建立模式。物质的量、摩尔质量等物理量都是为了实现宏观与微观间数量的联结才引入的，而整个概念、运算体系是以物质的量为核心，以宏、微转换为目标架构的。学生若能建构起物质的量的概念，就能自觉从“含义、符号、求算公式及变型、单位”四个方面理解并建构要引入的新物理量。

第二，教要能引导学生发现概念关系。学生若能自行建构物质的量的概念，就能发现上述概念知识本体及相关知识间的类比关系，也能自己建构起物理量间的计算体系。

教学若注重知识传递而忽视核心概念的建构，学生的知识结构的丰富度和灵活性就会欠缺。如以物质的量为中心的定量转换关系着眼，就会频繁促使学生采取低水平的处理模型，即机械套用计算公式的数学化运算，造成对以物质的量为中心的概念的化学内涵建构的缺失，学生对饱含化学味问题的解决能力必欠缺，如“■的意义”、“100g 9.125%盐酸中H+和H2O个数比”等问题。

3. 物质的量的概念的隐含价值及教学启示

物质的量建构的不仅仅是宏观和微观间的“数量”关系，还有对微观粒子的认知。见表1所示。

物质的量是从定量角度认识物质的结构及进行推理的有力工具，学生能否领悟其概念的内涵不仅影响宏、微互算的水平，更影响对物质定量认知、研究的能力。忽视体验忽视生成的教学不利于学生对化学及自然科学形成通透感受，也弱化了学生对化学学习价值的认识。

二、学生理解物质的量的概念的困难

1. 教师会制造认知困惑。物质的量的概念的建构基本需在教师引导下完成，故教师定要关注学生认知建构的科学性。以数“豆子”或“小米”的学生活动，用“千粒重”来体验用NA对微粒的集团化处理的必要性，这种“类比”实有不妥。第一，从高中生心理特点来看，“集团化”是学生能想到的处理“小而微”物体的方法；第二，豆子、小米是不均匀的实体，表现在各组所测的“千粒重”的数值有较大偏差，这不利于学生建立微粒映像。还有选择“千粒重”为标准是既能保证“均值”又便于“数”，这和选择NA为1mol的标准的意义之间并不匹配，对意义建构作用也不大。

“硬币”虽具备了微粒质量均匀的特点，但各组学生都会利用平均值得到每枚硬币的质量（数据基本一致）再进行计算。可能是“硬币”还不够小，他们并不认同以一定数量的硬币的质量作为计量标准进行换算更便捷，“数硬币”和用NA作为1mol的标准的意义之间也有“貌合神离”之嫌。正因为的确很难找到具有微观特质的宏观实体作为体验对象，物质的量的概念教学显得就比较难。

2. 高一学生对微观世界的认知很模糊，对宏观、微观、微观粒子等尚难以清晰、较准确的表述，对微粒的一些“属性”更没有切实的感悟。例如学生知道引入相对原子质量是为了“方便”，不过学生对“小”的程度及使用的不便实无感受。学生对物质微观构成的知识就更有限，甚至有宏观和微观相混淆的现象，如有学生认为2个氢气和1个氧气反应生成两个水分子及水中含有氢气和氧气等，在物质、符号、微粒之间转换困难重重，而正确使用物质的量的基础是学生能准确理解化学符号表示的微观意义及结构并能正确书写。学生对微粒的映像、量值特点、结构的认知都还很匮乏，而物质的量的表征对象恰是微粒。

在学生眼里微粒虽然很小但有质量，有质量就能在一定质量物质和微粒数目之间换算，至于數据处理的“不方便”，他们认为计算器及电脑都能化解这种“不便”，何况数学、物理中数据处理也常有“不方便”。这就需要物质的量的概念教学要凸现出化学的思维方式，真正让学生体验到物质的量是如何做到了物质质量和微粒数之间超越机械的“简捷”，说穿了是化学人的智慧结晶，是化学思维的特点。这应该是理解这一具有化学学科特征的基本物理量的本质，也是概念建构的切入点和关键。

3. 较高的物质的量的应用水平需要学生具备较强的符号表征能力，要能从化学符号中发现其蕴含的宏观的、微观的量的关系，并能以之进行相关事实归纳或能用符号抓住事物的本质及内在联系，对结构、变化的规律（计算电子转移数等）进行概括等[4]。这就得严格把控概念建立学段（起始学习学段）练习题、测试题的难度，谨防“一竿子插到底”。

三、物質的量的概念教学主要环节的对比实践与反思

1. 在注重学生知识生成的前提下，以两种方案对物质的量的概念教学进行了实践。试验班级为高一④、⑤两个平行班级，其中④班学生基础较弱（班级是以语、数、外总成绩为依据分的），⑤班学生思维较活跃。两个班的总人数均为48人。对物质的量的概念的引出方式在两个班级实施了不同的方案，表2、表3分别为高一④、⑤两个班的主要教学流程。

高一⑤班在物质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中只展示了物质的量的概念的教学过程。

（1）为什么要这样安排教学内容。人教版、苏教版和鲁科版教材在物质的量的概念引入的导语中做出了暗示。具体见表4。

可见，“m和N”的对应关系问题既是最切近学生认知能力又是最能体现物质的量的意义的基础问题，1mol是在这一问题背景下提出的，它的规定是“有讲究”的（是具有化学思维特征的、在问题解决中顺应产生的等）。三个版本教材基本是先讲物质的量的概念，然后介绍摩尔质量（鲁科版另起了标题，其它教材是分段介绍），教师在实际教学中大都将物质的量的概念和摩尔质量分做了两个学时，导致学生基本无法把物质的量的概念进行意义建构，学习只能是“听老师讲”、“按套路做”。本实践以问题解决为主线，将概念提出的背景、生成和价值融入问题解决过程中，较好达成了概念的意义建构，尽管概念建立背景可能和历史不尽吻合，但经实践证实至少是一种可行的方案。

（2）为什么淡化NA。教师评价小组指出对NA教学不够，其实，淡化NA一方面是课时的需要，另外也是尊重学生认知能力的选择。概念的建构是学习重点，而NA不过是代替近似值的符号，如同会用3.14自然会用π。何况，从各级考试的评分标准来看，用物质的量来回答微粒数也是可以的，至于非要强调它的单位是mol-1实在是大可不必，从“n=N/NA”左右两边的单位量纲要统一的角度轻轻一带即可。这也就解释了为何各教材对其单位处理不尽相同。

（3）教师评价小组在两个班作业（巩固性作业）对比反馈中指出，高一④班学生总体的作业完成速度比⑤班学生要快，高一⑤班有7个学生比较慢，进一步反馈发现⑤班作业较慢的同学中5人化学中考成绩较差，2人是查阅相对原子质量浪费了时间。作业正确率反馈表明两个班都完成的很不错。两道难题分析如下，两个班学生对“M/NA”的涵义（填空题）正确理解率基本持平（④班为91.7%，⑤班为89.6%）。对理解“M/NA”的涵义有障碍的学生主要是课堂上有些慢而脱节所致，自己可以解决。对“100g9.125%盐酸中H+和H2O个数比”问题（填空题），两个班正确率均为83.3%，调查发现④班有3人不知道用物质的量进行过渡，⑤班有2人，其余学生基本是计算错误。可以说，成绩较差学生对逻辑推导出1mol的标准的接受程度不如发现法（直接），但对成绩较好学生无明显差别，对后续学习会有何影响，需要有计划地持续跟踪调查。

教育的最终目的是为了人的发展，以学生认知发展为核心的教学是核心素养下的教学新常态。概念教学如果没有建构的过程，没有对事实的观察，没有理性的分析，没有实践的体会，只有书上的定义和强加给学生的注意事项那就是不讲理的教学，与学生认知发展的教学是背道而驰的[5]。

参考文献

[1] 宋心琦.普通高中课程标准实验教科书：化学1（必修）（3版）[M].北京：人民教育出版社，2007：11-12

[2] 王祖浩.普通高中课程标准实验教科书：化学1（必修）（5版）[ M].南京：江苏教育出版社，2009：7-9

[3] 王磊.普通高中课程标准实验教科书：化学1（必修）（3版）[M].济南：山东科学技术出版社，2007：20-22

[4] 杨玉琴.高中生化学符号表征能力的评测研究[J].化学教育，2016，37（19）：46-47

[5] 邱慧芬.概念的建构过程应促进学生的认知发展[J].化学教育，2016，37（19）：40