体验科学研究价值的“物质的量”课堂教学反思.doc

体验科学研究价值的“物质的量”课堂教学反思林肃浩 王先锋（杭州第二中学31100；桐庐分水高级中学311519， 浙江省 杭州）摘要：从“物质的量”概念的科学研究价值出发，思考“物质的量”课堂教学存在的问题，呈现了创新“物质的量”课堂教学的6个环节，阐释了改变“物质的量”课堂教学的重要价值。关键词：科研价值；物质的量；课堂教学1 反思“物质的量”为何难教不可否认，学习“物质的量”对学生的计算能力、抽象思维能力、逻辑推理能力都有较高要求，必然会对教与学带来诸多困难。但随着课堂教学改革的深化，学生为何仍然觉得难学？教师依旧感到难教？值得反思。经多次观摩“物质的量”课堂教学就不难发现有以下几个原因：1.1目标单一化普通高中化学课程标准要求，“物质的量”教学应让学生理解物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔、摩尔质量等概念的内涵，掌握简单换算技能，帮助学生体验解决实际问题的学科思维方法，培养严谨、认真的科学态度，促逻辑推理和自主学习习惯的形成。而笔者观摩了多节“物质的量”课堂教学却发现，多数教师忽视了概念的形成过程，只关注以“摩尔数”为依托的化学计算，把学习目标窄化为计算的工具，没用让学生真正体验到“物质的量”还是科学研究工具，丧失了多维学习目标协同知识构建的教学契机。1.2讲解简洁化许多教师将“物质的量”直接与其它基本物理量进行类比，让学生知道“物质的量”就是新的物理量，摩尔是“物质的量”的单位之后，就把概念及符号“填鸭”给学生。这种做法貌似高效，但缺少主观学习活动所需的意义情境。意义建构理论认为，人对信息相关度、准确度、易读性和适用性的评价，都含有主观因素。人在接受信息过程中，只有明白了需要为什么服务？希望做什么？信息查询和使用行为才能有效发生。情境是意义建构的前提，将“物质的量”等概念生硬地塞给学生，似无源之水，无本之木，失去了意义构建知识的机制与可能性，只能赢得暂时记忆，不能帮助学生内化知识，很难让学生获得真正理解。1.3内容隔裂化多见教师将“物质的量”与“摩尔质量”割裂开来，意在分散重点、化解难点、减轻课时负担。这样即使让学生表面上听懂了，也得不到深刻认识。根据皮亚杰的认知发展理论，学生学不好“物质的量”等概念主要原因是学生的认知水平还没有发展到形式运算阶段。难点是客观存在的，不会因为教师支解教学内容而消失。相反，只有引导学生将宏观感受和微观理解完美结合，体验到化繁为简的科学思想，建构概念之间的逻辑之美，才能帮助学生破解难点。1.4微观宏观化引入“物质的量”概念的真正动因就是为了解决单个微观粒子既不可称也不可数的科学研究难题。即，在宏观“可称”与微观“不可数”之间架设一座桥梁。而教师习惯于用芝麻或黄豆等宏观粒子来类比微观粒子，或用“曹冲称象”视频赋予学生化整为零的宏观想象4，从表面上看降低了学生思维难度，但也增加了学生内化程序，致使学生单凭宏观现象去思考微观问题，难以澄清相关概念引入要解决的本质问题，直接造成“一听就懂，一用就错”的学习现象。1.5概念公式化“物质的量”是化学计算的核心，计算必然需要依据一定的法则与公式，但教学过程中一味地将基本概念公式化，就会导致学生死记公式而生搬硬套。追求概念的公式化，也易使思维陷入僵化，不利于接受新信息，遇到新情境就极易错用概念。只有教师积极主动地帮助学生越过认知心理障碍，引导意义构建，才能促进学生积极主动地接受新知识，实现知识的迁移。2 反思“物质的量”要教什么首先，从学生实际出发来确定“物质的量”教学内容。笔者曾对往届102名学生学习“物质的量”的情况进行了调查，统计结果如下：图1对“物质的量”学习情况的抽样调查可见，“物质的量”教学应在学生理解物质的量、摩尔、阿伏伽德罗常数、摩尔质量等概念以及掌握相关计算技能的基础上，创设意义构建的条件，帮学生在建构知识过程中，认识到“物质的量”是科学研究工具。其次，结合课本编排意图来确定“物质的量”教学思路。“物质的量”是化学1 “分类研究定量研究实验研究模型研究”体系中的定量研究环节。为此，“物质的量”教学应指向概念提出的科研价值；选择合适的教学情境，搭建探究平台，让学生体验到“物质的量”概念诞生是一个令人激动的、无比美妙的过程，以凸显“物质的量”概念的化学研究功能；注重发展学生的“微粒观”与“定量观”，并让学生感悟化繁为简、化零为整的科学思想方法。3 反思“物质的量”怎样施教“物质的量”概念是因化学科学研究陷入困境而提出，如果没有“物质的量”的概念，一切化学定量研究就失去了价值，为此，从“物质的量”概念科学研究价值入手，设计了6个重要的教学环节。环节1:借化学史引出问题，激发认知内驱投影三张背景图片，引言被誉为“近代化学之父”的法国化学家拉瓦锡，是最早使用天平作为化学研究的工具的人。第一次准确地表达了（俄国科学家罗蒙诺索夫）质量守恒定律，开创了化学计量研究的新时代。然而，随着化学研究深入，仅凭质量的研究早已显得苍白。如，我们在初中科学中就提到，化学反应是“粒子间发生碰撞，原子重新间重新排列与组合的过程”，那么，有多少粒子碰撞？又有多少个原子组合？这就需要我们由物质的宏观质量求得围观粒子个数。反思：认知“内驱”是获得了解世界、阐明问题和解决问题知识的欲望与动机，多来自于求知活动本身得到的一种满足。此环节以化学史创设情境，可激发学生的“内驱力”，促使学生主动参与学习。环节2:运用模型明确问题，激励提出假设提出问题请讨论设计问题解决方案：由物质的质量（m）测出或求出微观粒子个数（N），并写出相应的计算式。小组讨论完成下列表格。解决方案方案设计的原理或求算方法可行分析方案不可行方案不可行方案问难题在哪？学生讨论学生抓住“宏观物质数目集体可称但不可数，微观单个粒子不可数也不可称”的特点思考新方案。思维转换构建新的模型，将问题转化为：怎么才能求得一定质量的一堆粒子数目呢？反思：假设是科学结论的先导，有利于明确探究的内容和方向。此环节让学生提出假设方案，尽管“不可行”，就是为了引起认识冲突，让体验重新制定研究计划、设计合理方案的重要性，体验到即将引出的“物质的量”概念的科学研究价值，也为解决课堂问题奠定了基础。环节3：搭脚手架转化问题，再起认知冲突设问怎样才能根据宏观质量求得这些粒子数目呢？动画演示将一定质量的物质分成等粒子数目的若干个宏观“堆”。问这“堆”粒子质量（M）是否可称？答可称。问总质量为m的物质，“堆”数(n)是否可求？答 n=m/M问总质量为m的物质微粒数是否可求？答不可以！缺少每“堆”的粒子个数述若可以求出每“堆”的粒子个数，则有：粒子总数=每“堆”粒子个数n（堆数)，问题转化为探求每“堆”粒子个数。实验活动图2所示，向盛水圆桶内滴入硬脂酸的苯溶液，观察现象，记下滴数。 实验完毕后，教师用粒子模拟还原实验真相，让学生感受单分子膜存在根据实验现象引导分析粒子在液面上形成了单分子膜。投影如图2和图3所示，粒子直径（d）怎样求出？ 图3粒子直径示意图图2测单分子膜实验 通过推理得出结论 粒子的“堆”数=粒子总质量每堆质量粒子总数=每堆个数堆数 结论必须引出相当于“堆”的概念，方能将微观粒子数目与宏观可称的质量联系起来。师对！化学上引入“物质的量”即可代替“堆”的概念，用符号n表示。“物质的量”是国际单位制中七个基本物理量之一。“堆”的单词就是“mole”，简写为“mol”，它就是“物质的量”的单位。引导归纳 N=nNA 反思：巧妙创设学生活动，并用分子膜示意图将学生需要用到的知识信息以阶梯性问题呈现出来，搭建了更高的认知水平的“脚手架”，进而帮助学生确定解决问题时需要考虑的因素，为学生主动构建“物质的量”概念打开了思路。环节3：运用类比诠释问题，降低认知难度 投影表格物理量符号单位名称单位符号长度l米m质量m千克Kg时间t秒S电流I安培A热力学温度T开尔文K发光强度I坎德拉cd物质的量n？mol师“物质的量”是一个独立名词还是由修饰语和中心语组成的偏正词组呢？生是一个词。追问那么1mol任何粒子数（NA)是多少呢? 阅读课本。互动认识阿伏伽德罗常数，明白NA物质的量与粒子个数之间的换算因子，理解NA的单位是“mol-1”。师由以上实验可推测，NA的值能准确测定吗？生不可以。投影NA6.021023mol-1 师由此看来NA类似于数学中的那个概念？图4类比阿伏伽德罗常数生圆周率（）。投影 投影一组练习学生快速抢答，以达巩固知识、强化理解的目的。自主归纳 N=nNA或n=NNA反思：学习是同化、顺应认知的建构过程。当已有认知结构能同化情境中新信息时，学生在心理上就处于一种平衡状态。相反，当新问题、新知识或新发现与头脑中已有知识相悖时，就会产生“认知冲突”。此环节启发学生从熟知类比陌生，便于自主解决认识冲突。环节5：引导推理延伸问题，强化认知功能设置推理型问题串1个氧原子的相对质量与1个氧原子与1个碳原子质量的比值是多少？答：16121摩尔氧原子与1摩尔碳原子质量比是多少? 答：16121摩尔氧原子质量比是多少? 答：16克师（投影表格）此推理过程具有普适性，那么你得出结论是什么？生1mol摩尔任何物质质量在数值上都等于其相对质量。师对！单位物质的量的任何物质的质量在数值上等于其相对原子或分子的质量，为此，又引进“摩尔质量”概念，用“M”表示，与阿伏伽德罗常数一样是一个换算因子。单位是“g/mol”。 投影一组练习学生快速抢答，以达巩固知识、强化理解的目的。自主归纳 M=m/n或n= mM反思：此环节通过制造一步一步悬念，环环相扣、步步推进，解决一层又一层问题，使学生处于“欲罢不能”的心理状态，引导学生思维向深度和广度发展，帮助学生体验到知识产生的过程，提升了学科思考能力。 师请同学们将N=nNA与n= mM联立起来，得出关系式。生推导得出：N=nNA= NAm/M投影图5物质的量、粒子数及质量关系结论：物质的量是物质把微观粒子数与宏观可称质量联系起来的一座桥梁。 环节6：课堂总结解决问题，完善认知结构早在1775年，拉瓦锡完成了氧化汞加热生成汞和氧气的实验，推翻了“燃素说”。但遗憾的是，他终身未能测出氧化汞的化学式。请你思考，能否帮助拉瓦锡弥补科学研究的缺憾？师知道了各物质的质量怎样求出氧化汞化学式？生测出汞原子和氧原子个数进而求出个数比。师让我们一起解决起始问题。氧化汞 汞 + 氧气m (氧化汞） m(汞) m(氧化汞)m(汞)粒子物质的量： 结论氧化汞的化学式为：HgO评析：采用首尾照应的方法，将新知教学过程中所产生零散的知识与方法、松散的认知结构进行重整，有利于学生将关键知识和方法系统化、明确化，促使学生的认知结构得以丰富和完善。4.反思“物质的量”教的价值回归科学研究的原型，由表及里、由浅入深地引导学生自主建构“物质的量”知识体系，改变了没有活动体验、单纯讲授式的常规课堂教学模式。让学生在课堂活动过程中体验到n、N、NA、M、m等物理量相互联系而不孤立的事实，促成学生在不知不觉中解决了人类