陳誠(福清第一中學,福建福清350300)
回歸概念教學的本真
——以“物質(zhì)的量”教學為例
陳誠
(福清第一中學,福建福清350300)
分析“物質(zhì)的量”概念教學的誤區(qū)及成因,提出以“概念的建構(gòu)”為教學重心的解決方法,根據(jù)奧蘇伯爾的概念形成理論,在豐富的感性體驗的基礎上安排教學環(huán)節(jié),使學習者通過新舊經(jīng)驗間雙向的交互作用進行概念建構(gòu),讓學生成為知識的主動建構(gòu)者。
物質(zhì)的量;概念建構(gòu);感性體驗
化學概念是化學學科知識的基礎??梢哉f,學生學習化學,主要就是在學習化學概念以及由概念所構(gòu)建起的知識網(wǎng)絡。概念學習對學生建立完整有效的化學知識體系有著至關(guān)重要的作用。正因為如此,概念教學一直是中學化學課堂教學的重點,想要學好化學,先要學好化學概念。而其中“物質(zhì)的量”這一概念,更是重中之重。它作為一個不可或缺的工具概念,在宏觀與微觀間架起一座橋梁,是化學定量研究的基礎與核心,貫穿于整個高中化學的學習過程。是否能夠掌握好“物質(zhì)的量”這一概念,直接影響到學生對化學這一學科的學習狀況。
筆者在研究了當前“物質(zhì)的量”教學的不少案例后發(fā)現(xiàn),普遍存在以下兩個教學誤區(qū)。
第一,為了增加“物質(zhì)的量”這一概念教學的趣味性,教師設計讓學生數(shù)大米或者綠豆等類似的探究活動。第二,為了強化學生對“物質(zhì)的量”的認知與理解,教師往往直接給出概念,之后再設計較多的練習題進行概念鞏固。
第一種做法,能調(diào)動學生的學習興趣,較好地活躍課堂氣氛,但用宏觀物質(zhì)(大米或綠豆)去類比微觀粒子,這種缺乏科學性的探究活動給課堂帶來的只是貌似繁榮的假象。
第二種做法,不重視理解概念的內(nèi)涵,側(cè)重于概念的應用,學生在機械地練習之后雖然也可以較靈活地運用概念,但這種避重就輕的教學方法有悖新課程的教學理念。學生不能通過概念學習很好地理解科學探究的意義,學習科學探究的方法或者提高科學探究的能力。
之所以形成這兩大教學誤區(qū),主要是因為“物質(zhì)的量”的教學存在以下幾個困難:
第一,初中化學在教學中很重視提高學生對化學的學習興趣,采用了大量直觀的教學手段,造成高一學生對于抽象的微觀粒子普遍想象力不足。而化學是一門以實驗為基礎的學科,但“物質(zhì)的量”作為本學科中的核心概念,卻沒有合適的實驗可以用于演示。
第二,學生在過去的學習經(jīng)歷中,習慣了簡單組合的詞組,“物質(zhì)的量”這一名詞,在早年引入時在翻譯上沒有考慮到中國人的語言習慣,顯得比較生硬。像“XX的物質(zhì)的量”這樣的描述方式并不符合學生的語言習慣,不容易接受。
第三,學生在初中已經(jīng)很好地掌握了質(zhì)量為核心的方程式計算,在這節(jié)課的學習中,他們要打破這一固有的思維習慣,建立以“物質(zhì)的量”為核心的新的計算體系,存在一定難度。
第四,一節(jié)課同時出現(xiàn)阿伏加德羅常數(shù)、物質(zhì)的量和摩爾質(zhì)量等多個概念,容易造成知識消化上的困難。
筆者認為,對于概念教學,不宜流于形式,應緊扣概念內(nèi)涵,正確定位教學目標與教學重點,以達到優(yōu)化課堂教學的目的。
1.“物質(zhì)的量”教學目標的定位
(1)正確理解阿伏加德羅常數(shù)、摩爾、物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量的內(nèi)涵,理解物質(zhì)的量與微粒數(shù)、物質(zhì)的量與質(zhì)量之間的關(guān)系;
(2)感受宏觀和微觀的完美結(jié)合,體驗化繁為簡的科學思想與概念建構(gòu)的邏輯之美;
(3)體會在解決實際問題的過程中構(gòu)建概念的基本學科思維與方法,養(yǎng)成嚴謹、認真的學習態(tài)度。
2.“物質(zhì)的量”教學重點的定位
將教學的重點定位在“物質(zhì)的量概念的建構(gòu)”以及“在解決實際問題的過程中感受概念的形成過程與作用”,讓高一學生根據(jù)已有經(jīng)驗去建構(gòu)核心概念的意義,從化學視角較深入地進行概念建構(gòu),更有利于引導學生進入化學微觀世界并探索其奧秘打下堅實的基礎。
在教學中,注重發(fā)展學生的“微粒觀”“定量觀”,并在概念的建構(gòu)中,讓學生體驗化繁為簡的科學思想與定量研究的思維方法。根據(jù)奧蘇伯爾的概念形成理論,通過“感性知識→抽象本質(zhì)屬性→準確表達定義→建立概念系統(tǒng)”四個層次安排教學環(huán)節(jié),同時結(jié)合建構(gòu)主義學習理論,使學習者通過新舊經(jīng)驗間雙向的交互作用進行概念建構(gòu),成為信息加工的主體、知識的主動建構(gòu)者。
1.重視前概念的正面影響,重視新舊知識的有機關(guān)聯(lián)
(1)可利用的舊概念與日常生活經(jīng)驗
回顧相對原子質(zhì)量的有關(guān)史實,讓學生了解化學家阿伏加德羅,為后續(xù)阿伏加德羅常數(shù)的概念做情感鋪墊;在研究水的組成時,科學家們發(fā)現(xiàn)18g水分解得到2g氫氣與16g氧氣。之后,阿伏加德羅提出了分子學說,幫助科學家們發(fā)現(xiàn)水的化學式。同時強調(diào)科學家們之所以建立起相對原子質(zhì)量這一概念,是以化繁為簡的科學思想做指導。
在建構(gòu)“物質(zhì)的量”這一概念之前,也可以提示學生聯(lián)系已有的生活經(jīng)驗“24盒牛奶為一箱”,化繁為簡地“將阿伏加德羅常數(shù)個微粒稱為1mol”。
(2)恰當?shù)仡惐?/p>
為了讓新概念的建構(gòu)更加自然,可以靈活地與已有概念進行類比。
例如,將NA與6.02×1023的關(guān)系與數(shù)學中圓周率π與3.14的關(guān)系進行類比;將摩爾質(zhì)量概念與密度概念進行類比。
(3)用詞的嚴謹與簡煉
語言是人類進行思維的一個重要工具,如果在語言描述上不清晰,會加深學生學習新概念的困難。因此,每個新名詞出現(xiàn)時,都要嚴謹、直觀、簡煉。
例如,“就像我們把24盒牛奶叫做一箱,我們將每阿伏加德羅常數(shù)個微粒稱為1mol?!薄皩τ趧偛拍欠菟?,我們可以說‘18g水’‘18mL水’或者‘1mol水’。”我們也可以這樣描述:“這份水的質(zhì)量是18g。”“這份水的體積是18mL?!薄斑@份水的物質(zhì)的量是1mol?!?/p>
新名詞第一次出現(xiàn)時,伴隨舊名詞的比較,可以幫助學生更容易地理解與掌握。同時,要避免一些尷尬詞組,例如“這種物質(zhì)的物質(zhì)的量”的出現(xiàn)。
2.采用以充分的感性體驗為基礎的概念建構(gòu)方式
筆者認為,這節(jié)課的教學重點,恰恰就是這節(jié)課的教學難點,也就是“物質(zhì)的量”概念的建構(gòu)。在概念教學中,不能簡單地把概念等同于工具。對于工具,譬如電腦,大多數(shù)人只要懂得其使用方法即可,不需要知道它的構(gòu)造與原理。但概念與工具不同,概念是人類在認識過程中,從感性認識上升到理性認識,抽象出所感知到事物的共同本質(zhì)特點,再加以概括得到的。這種在認識上由量變到質(zhì)變的過程,是人類智慧的一種升華。學生在概念學習的過程中,如果得到這樣的思維體驗,對于提高他們的科學探究能力,會有很大的幫助。
因此,在每一個新名詞或新概念出現(xiàn)之前,注重教學情境設計,讓學生獲得充分的感性體驗,是筆者設計的重點。
(1)獲得對阿伏加德羅常數(shù)的感性體驗
在給出阿伏加德羅常數(shù)這一概念之前,可以設計一系列的問題情境:
“18g水中有多少個水分子?”
第一個問題為設問形式,向?qū)W生介紹可觀察到原子級別的掃描隧道顯微鏡,同時告訴學生,科學家們經(jīng)過測算知道,18g水有約6.02×1023個水分子。
“2g氫氣中有多少個分子?”
第二個問題請學生思考,學生從電解水的化學反應可知,2g氫氣中的氫分子數(shù)與18g水中的水分子數(shù)目相同,也約為6.02×1023個。
“12g碳中有多少個碳原子?”
學生從幾份物質(zhì)的質(zhì)量數(shù)值可以推測出,12g碳中也應該約有6.02×1023個碳原子。
通過三個問題強化了學生對6.02×1023這個數(shù)值的印象之后,再引出阿伏加德羅常數(shù)。告訴學生,由于6.02×1023這個數(shù)值意義重大,科學家們?yōu)榱思o念阿伏加德羅,將其命名為阿伏加德羅常數(shù),用NA表示。
(2)獲得對“物質(zhì)的量“的感性體驗
在給出物質(zhì)的量這一概念之前,也可以將阿伏加德羅常數(shù)與日常生活經(jīng)驗結(jié)合,設計一系列的問題情境:
“阿伏加德羅常數(shù)使用起來方便么?”
6.02 ×1023這個數(shù)字很有意義,但是使用起來不太方便。提示學生,能像相對原子質(zhì)量一樣,將微粒的計量化繁為簡嗎?
“NA個微粒即為1mol”
就像我們常把24盒牛奶叫做一箱,我們將每阿伏加德羅常數(shù)個微粒稱為1mol。
新物理量“物質(zhì)的量”將“NA個微粒稱為1mol”這種計量方法比用質(zhì)量來描述化學反應中各物質(zhì)間量的關(guān)系要簡便許多,在化學上有著非常重要的意義。因此,國際上特意為此規(guī)定了一個新的基本物理量,像質(zhì)量,長度等,它的名稱叫“物質(zhì)的量”,用n表示。
(3)獲得對物質(zhì)的量的單位——摩爾的感性體驗
將“物質(zhì)的量”與“質(zhì)量”“體積”進行類比
對于NA個水分子,我們在宏觀上習慣說“18g水”“18mL水”或者“1mol水”?;蛘摺斑@份水的質(zhì)量是18g?!薄斑@份水的體積是18mL。”“這份水的物質(zhì)的量是1mol。”
在新舊概念的類比描述完成之后,再告訴學生,這里所用的mol,就是這種新物理量“物質(zhì)的量”的單位。
(4)獲得對摩爾質(zhì)量及其計算公式的感性體驗
類比密度的概念建立,告訴學生,一個新的物理量的建立,往往會使人們對物質(zhì)世界的觀察多一個新的視角。例如,人們在建立起體積這一概念后,發(fā)現(xiàn)相同體積的物質(zhì),其質(zhì)量是不一樣的。例如1L水和1L油,他們的質(zhì)量不相等,為了直觀地描述出它們在這一方面的特征,人們定義出一個新概念“密度”,ρ=m/V,單位為g·L-1,每種物質(zhì)都有它的密度。我們也發(fā)現(xiàn),相同物質(zhì)的量的物質(zhì),其質(zhì)量也是不一樣的。例如,1mol水和1mol氫氣,其質(zhì)量也不相等。同樣,為了描述出物質(zhì)在這一方面的差異,我們定義一個新概念“摩爾質(zhì)量”,用M表示。顧名思義,就是每摩爾物質(zhì)的質(zhì)量。請學生參考密度計算公式,嘗試寫出摩爾質(zhì)量的計算公式,并判斷其單位。
3.設計以“從微觀角度對物質(zhì)進入深入研究”為主線的教學過程
通過系列情境引發(fā)學生的認知沖突,從而實現(xiàn)新概念的有效建構(gòu)。例如,可以設計“對水的深入了解”為主線的教學過程,線索如下:
“對水的了解(讓學生自由描述水的化學式、物理性質(zhì)、化學性質(zhì)等各方面的特點,重點強調(diào)水的相對分子質(zhì)量是18)”——“18g水中有多少個水分子?(通過一系列問題設計獲得對6.02×1023這一數(shù)值的感性體驗)”——“18g水中有NA個水分子(阿伏加德羅常數(shù)的概念建立)”——“18g水即1mol水(“物質(zhì)的量”概念建立)”——“水的摩爾質(zhì)量為18g·mol-1(摩爾質(zhì)量的概念建立)”。
在一系列情境引發(fā)的認知沖突中,有助于學生打破原有的思維習慣,建立起新的以“物質(zhì)的量”為主體的思維體系。同時,在對水的認知逐漸深入的過程中,學生的思維先發(fā)散后聚集,最后的落點回到“對水的了解”上,發(fā)現(xiàn)水的新特征——水的摩爾質(zhì)量,在概念的逐步建構(gòu)中提升認知水平。
[1]陳獻忠.淺談“物質(zhì)的量”教學難點及處理[J].中學化學教學參考,2009(9).
[2]趙海榕.“物質(zhì)的量”教學的調(diào)查研究[J].化學教學,2014(5).
[3]方婷,王祖浩.國內(nèi)外關(guān)于“物質(zhì)的量”概念的研究及啟示[J].化學教育,2008(5).
(責任編輯:張賢金)