徐宇峰 彭小平
摘要:分析了與“氣體摩爾體積”相關(guān)的文本內(nèi)容和以往的研究,針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)“氣體摩爾體積”時(shí)所遇到的困難,在教學(xué)中以科學(xué)史為線索梳理概念的產(chǎn)生和發(fā)展,在實(shí)驗(yàn)探究中明確概念的內(nèi)涵和外延,促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。
關(guān)鍵詞:科學(xué)史;實(shí)驗(yàn)探究;氣體摩爾體積;學(xué)習(xí)困難;化學(xué)教學(xué)
文章編號(hào):1005–6629(2016)6–0052–05 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
“氣體摩爾體積”是中學(xué)化學(xué)中的基本概念,是“物質(zhì)的量”概念群中一個(gè)重要的換算工具。它體現(xiàn)了氣態(tài)物質(zhì)的物理特性,是對(duì)氣體分子存在和運(yùn)動(dòng)的微觀特征的抽象概況。與“氣體摩爾體積”相關(guān)的科學(xué)史非常豐富,將科學(xué)史和實(shí)驗(yàn)探究融入到教學(xué)中能促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的深刻理解,也有助于學(xué)生形成正確的科學(xué)本質(zhì)觀。
1 課程標(biāo)準(zhǔn)、教材等文本分析
《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)“氣體摩爾體積”沒有提出具體要求,但是在第三部分“內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”的“主題1認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)”中提出:“認(rèn)識(shí)摩爾是物質(zhì)的量的基本單位,能用于進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)計(jì)算,體會(huì)定量研究的方法對(duì)研究和學(xué)習(xí)化學(xué)的重要作用。認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)、假說(shuō)、模型、比較、分類等科學(xué)方法對(duì)化學(xué)研究的作用?!薄墩憬∑胀ǜ咧袑W(xué)科指導(dǎo)意見(2014版)》對(duì)“氣體摩爾體積”提出了明確要求,其基本要求是:“知道不同聚集狀態(tài)物質(zhì)的一些特性,了解影響氣體體積的主要因素,初步學(xué)會(huì)用氣體摩爾體積進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算”;發(fā)展要求是:“初步了解阿伏伽德羅定律及其推論”。
人教版、魯科版和蘇教版三本教材有關(guān)“氣體摩爾體積”的內(nèi)容相似。均通過(guò)計(jì)算1mol不同的固體、液體和氣體的體積,比較數(shù)據(jù)后得出結(jié)論: 1mol不同的固體、液體的體積是不同的,在一定溫度、壓強(qiáng)下1mol不同氣體的體積近似相同;利用圖示,指出“微粒大小和微粒間距”對(duì)具有相同微粒數(shù)的物質(zhì)體積的影響;引出“氣體摩爾體積”概念和阿伏伽德羅定律。三本教材都遵循“宏觀現(xiàn)象-數(shù)據(jù)探究-微觀解釋-獲得概念”的編排邏輯,符合學(xué)生的一般認(rèn)知規(guī)律,體現(xiàn)了數(shù)據(jù)分析、邏輯推理的理性思維和對(duì)氣體分子微觀狀態(tài)的想象力,將氣體體積和物質(zhì)的量之間建立橋梁,簡(jiǎn)化了通過(guò)質(zhì)量、密度計(jì)算體積的過(guò)程,突出了“氣體摩爾體積”的實(shí)用價(jià)值。
三本教材在具體內(nèi)容編排上各具特點(diǎn)。人教版利用實(shí)驗(yàn)和方程式計(jì)算分析電解水中氫氣和氧氣的體積比和物質(zhì)的量之比,該過(guò)程中已經(jīng)隱含了阿伏伽德羅定律的內(nèi)容,為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。特別強(qiáng)調(diào)了氣體摩爾體積的數(shù)值并非一成不變,拓寬了學(xué)生對(duì)概念的認(rèn)識(shí)。魯科版以“摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積”為標(biāo)題,點(diǎn)出這兩個(gè)概念具有共同的“橋梁”的作用和價(jià)值;在數(shù)據(jù)呈現(xiàn)中增加了不同溫度、壓強(qiáng)下氣體的體積,隱含了氣體體積和壓強(qiáng)、溫度之間的比例關(guān)系,更豐富的數(shù)據(jù)使結(jié)論更具有說(shuō)服力;在“資料在線”欄目中簡(jiǎn)單介紹了阿伏伽德羅和阿伏伽德羅定律。蘇教版是在“物質(zhì)的聚集狀態(tài)”標(biāo)題中介紹“氣體摩爾體積”的,先從微觀角度分析了固體、液體和氣體在“可壓縮性”上的差異性,充分聯(lián)系了學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),并拓展到“液晶”的物質(zhì)狀態(tài),展示了更加廣闊的視野。
2 “氣體摩爾體積”相關(guān)的教學(xué)研究
“氣體摩爾體積”并非是教學(xué)研究的熱點(diǎn)內(nèi)容,以“氣體摩爾體積”為主題,從中國(guó)知網(wǎng)查閱近十年文獻(xiàn),主要是關(guān)于試題歸類、解題技巧方面,其次是關(guān)于測(cè)定氣體摩爾體積的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及改進(jìn),聚焦在課堂教學(xué)方面的文獻(xiàn)不到10篇。張曉銀充分發(fā)掘教材內(nèi)容,探討如何根據(jù)數(shù)據(jù)討論獲得概念[1];陸余平、徐星瑪、張林萍等在“科學(xué)探究五階段”、“教育時(shí)機(jī)理論”、“翻轉(zhuǎn)課堂”等理論指導(dǎo)下進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐[2~4];陳玉榮通過(guò)多個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),將抽象的微觀的問題轉(zhuǎn)化為宏觀可視的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象[5];歷晶等以化學(xué)課堂結(jié)構(gòu)的CPCP模型為基本工具,討論了“氣體摩爾體積”教學(xué)中的教學(xué)邏輯,指出該教學(xué)體現(xiàn)了典型的“歸納提升”的科學(xué)概念形成方式[6];江敏老師根據(jù)固體、液體和氣體的摩爾體積差異性,引導(dǎo)學(xué)生“拆分”不同狀態(tài)物質(zhì)的體積,從微觀角度“看到”了原子和分子相對(duì)大小、原子排列方式和分子中原子的連接方式差異性以及氣體分子周圍巨大的空間,幫助學(xué)生形成氣體摩爾體積的概念[7]。上述研究均注重?cái)?shù)據(jù),從微觀角度建立“分析模型”,鍛煉了學(xué)生的數(shù)據(jù)分析、歸納能力和想象力,提高了學(xué)生抽象思維水平。筆者認(rèn)為,科學(xué)概念是科學(xué)知識(shí)體系的根基,學(xué)生不僅要關(guān)注概念“是什么”和“怎么用”,也要關(guān)注“為什么”,即概念產(chǎn)生的原因以及這個(gè)概念和其他知識(shí)的聯(lián)系。這對(duì)學(xué)生掌握概念和理解科學(xué)本質(zhì)都有很大的意義。
3 學(xué)生學(xué)習(xí)困難分析
筆者對(duì)高中不同層次學(xué)校和不同年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用“氣體摩爾體積”進(jìn)行調(diào)查和訪談后,發(fā)現(xiàn)學(xué)生主要存在三方面的學(xué)習(xí)困難:
一是學(xué)生對(duì)“Vm”、“22.4L/mol”和外界條件之間的關(guān)系認(rèn)識(shí)過(guò)于僵化。常常將“在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1mol任何氣體的體積約為22.4L”推演到“1mol任何氣體的體積為22.4L時(shí),一定在標(biāo)準(zhǔn)狀況”,或者“不在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1mol任何氣體的體積就不為22.4L”。從調(diào)查情況看,高一高二學(xué)生普遍存在這個(gè)相異構(gòu)想,高三學(xué)生在通過(guò)大量訓(xùn)練后已經(jīng)有正確結(jié)論,但是在進(jìn)一步要求分析原因時(shí),他們往往只能停留在宏觀層面(溫度和壓強(qiáng)),并不能主動(dòng)從微觀角度進(jìn)行解釋。
二是學(xué)生從應(yīng)用角度出發(fā)簡(jiǎn)單地將“摩爾質(zhì)量”和“氣體摩爾體積”的概念意義視為相同。實(shí)際上,“摩爾質(zhì)量”與物質(zhì)種類有關(guān),與外界條件(溫度、壓強(qiáng))無(wú)關(guān),所以不同物質(zhì)的摩爾質(zhì)量一般不相同,而“氣體摩爾體積”隨著外界條件(溫度、壓強(qiáng))的改變而改變,與氣體種類基本無(wú)關(guān),即對(duì)純凈氣體還是混合氣體均大體適用。
三是學(xué)生已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)“氣體摩爾體積”的正確理解和運(yùn)用造成很多困難。學(xué)生對(duì)氣體的物理性質(zhì)理解主要是建立在宏觀現(xiàn)象和符號(hào)計(jì)算的基礎(chǔ)上,并“沒有真正構(gòu)建起合理的氣體微觀認(rèn)識(shí)”[8]。特別是將液體的物理性質(zhì)(酒精與水混合時(shí)的體積變化)錯(cuò)誤地遷移到氣體的性質(zhì)上。
筆者認(rèn)為,讓學(xué)生在一個(gè)合適的情境中了解“氣體摩爾體積”以及相關(guān)概念形成的歷史過(guò)程,既有利于克服上述學(xué)習(xí)困難,又能有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)形成更加深刻的認(rèn)識(shí)。
4 與“氣體摩爾體積”有關(guān)的科學(xué)史
與“氣體摩爾體積”有關(guān)的科學(xué)史非常豐富,具體內(nèi)容如表1所示[9]:
在上述科學(xué)史中,還需要特別說(shuō)明的是:
1807年英國(guó)化學(xué)家道爾頓正式發(fā)表科學(xué)原子論,該理論能完美地解釋當(dāng)時(shí)的許多科學(xué)事實(shí)(如質(zhì)量守恒定律、倍比定律等),所以很快就被廣泛接受。1808年法國(guó)化學(xué)家蓋·呂薩克提出氣體化合體積實(shí)驗(yàn)定律后,結(jié)合原子論觀點(diǎn)提出了一個(gè)新的假說(shuō):在同溫同壓下,相同體積的不同氣體含有相同數(shù)目的原子。
然而,道爾頓認(rèn)為不同元素的原子大小不會(huì)一樣,其質(zhì)量也不一樣,因而相同體積的不同氣體不可能含有相同數(shù)目的原子。如果相同體積中不同氣體的原子數(shù)相等,那么既然1體積氮和1體積氧化合生成2體積的氧化氮,則每個(gè)氧化氮原子中就應(yīng)只含有半個(gè)氧原子和半個(gè)氮原子。原子不能分,半個(gè)原子是不存在的,這是當(dāng)時(shí)原子論的一個(gè)基本點(diǎn)。于是雙方展開了激烈的學(xué)術(shù)爭(zhēng)論。
意大利物理學(xué)家阿伏伽德羅仔細(xì)地考察了蓋·呂薩克和道爾頓的爭(zhēng)執(zhí),發(fā)現(xiàn)了矛盾的焦點(diǎn)。1811年他根據(jù)蓋·呂薩克的氣體實(shí)驗(yàn)事實(shí),提出了分子的概念,進(jìn)而修正了蓋·呂薩克的假說(shuō):“在同溫同壓下,相同體積的不同氣體具有相同數(shù)目的分子。”“原子”改為“分子”的一字之改,正是阿伏伽德羅假說(shuō)的奇妙之處。對(duì)化合物而言,分子即相當(dāng)于道爾頓所謂的“復(fù)雜原子”,對(duì)單質(zhì)來(lái)說(shuō),同樣也包含這樣一個(gè)層次,只不過(guò)是由幾個(gè)相同原子結(jié)合成分子,從而使道爾頓的原子論和氣體化合體積實(shí)驗(yàn)定律統(tǒng)一起來(lái)。
由于當(dāng)時(shí)已知的氣體物質(zhì)和容易氣化的物質(zhì)數(shù)量有限,阿伏伽德羅缺乏充分的實(shí)驗(yàn)論證,而且當(dāng)時(shí)瑞典化學(xué)家貝采尼烏斯的“電化二元論”獲得人們的廣泛認(rèn)可,根據(jù)“電化二元論”的理論,兩個(gè)同樣原子結(jié)合在一起構(gòu)成分子,是難以想象的。因此直到1856年阿伏伽德羅逝世,分子假說(shuō)仍然沒有被大多數(shù)化學(xué)家所承認(rèn)。
因?yàn)椴怀姓J(rèn)分子的存在,化合物的原子組成難以確定,原子量的測(cè)定和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)一片混亂,難以統(tǒng)一,在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域中同樣產(chǎn)生極大的混亂。為解決這種混亂的局面,1860年9月在德國(guó)卡爾斯魯厄召開了國(guó)際化學(xué)會(huì)議。在意大利化學(xué)家康尼查羅(Stanislao Cannizzaro)的努力下,化學(xué)家們終于承認(rèn)阿伏伽德羅的分子假說(shuō)的確是扭轉(zhuǎn)這一混亂局面的唯一鑰匙。阿伏伽德羅的分子論終于被確認(rèn),分子假說(shuō)成為了分子學(xué)說(shuō),人們對(duì)物質(zhì)微觀世界的認(rèn)識(shí)也由此前進(jìn)了一大步。原子-分子論是化學(xué)符號(hào)表達(dá)的基礎(chǔ),也是原子量測(cè)定工作的基礎(chǔ),而原子量的測(cè)定是構(gòu)建周期律周期表的重要依據(jù)。
從上述科學(xué)史,我們可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)結(jié)論:(1)阿伏伽德羅定律與“原子分子論”是緊密聯(lián)系的,科學(xué)理論是科學(xué)家根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí),經(jīng)過(guò)了嚴(yán)謹(jǐn)而又充滿想象力的推理形成的,其中經(jīng)歷了非常曲折的過(guò)程。(2)理想氣態(tài)方程是綜合了多個(gè)科學(xué)定律的結(jié)晶,反過(guò)來(lái),“氣體摩爾體積”和“阿伏伽德羅定律”也可以從理想氣態(tài)方程推導(dǎo)獲得。
5 基于科學(xué)史的“氣體摩爾體積”教學(xué)
根據(jù)上述關(guān)于教材等文本的解讀、學(xué)生學(xué)習(xí)困難分析和有關(guān)的科學(xué)史資料,本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)確定為:
①通過(guò)討論和實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)氣體摩爾體積與壓強(qiáng)、溫度之間的定性和定量關(guān)系。
②能從微觀角度解釋影響固體、液體和氣體體積的因素。
③通過(guò)閱讀、討論科學(xué)史,了解“氣體摩爾體積”及相關(guān)概念的產(chǎn)生背景和歷程,加深對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。
本節(jié)課分三個(gè)環(huán)節(jié),每一個(gè)環(huán)節(jié)均按照?qǐng)D1結(jié)構(gòu)展開,以科學(xué)史為主線,以實(shí)驗(yàn)探究為手段,遵循從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí),從宏觀現(xiàn)象到微觀解釋,從定性到定量的認(rèn)知規(guī)律,在回顧科學(xué)史和實(shí)驗(yàn)探究中,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)不斷深入。
具體教學(xué)環(huán)節(jié):
環(huán)節(jié)一 驗(yàn)證波義耳定律
問題:在溫度不變的條件下,對(duì)一定量的氣體加壓或減壓,氣體的體積會(huì)如何變化?
引導(dǎo):投影科學(xué)史資料,展示波義耳實(shí)驗(yàn)圖片,簡(jiǎn)述其過(guò)程。明確指出科學(xué)要基于經(jīng)驗(yàn)證據(jù),讓學(xué)生了解“觀察”與“推論”之間的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn):如圖2所示,緩緩?fù)七M(jìn)帶刻度的玻璃注射器,每隔1cm記錄一次壓強(qiáng)數(shù)值,可以獲得氣體體積與壓強(qiáng)之間的反比例函數(shù)關(guān)系:V∝1/P。
討論:從微粒角度分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,壓強(qiáng)改變,使氣體分子的間距改變,導(dǎo)致體積改變。
設(shè)計(jì)意圖:學(xué)生根據(jù)已有的生活經(jīng)驗(yàn)和知識(shí),已經(jīng)粗略了解到“氣體的壓強(qiáng)越大體積越小”,討論的目的是讓學(xué)生的認(rèn)識(shí)從感性發(fā)展到理性,從定性發(fā)展到定量?;仡櫄v史,感悟科學(xué)發(fā)展中實(shí)驗(yàn)的價(jià)值,利用數(shù)據(jù)化實(shí)驗(yàn)更加精確、直觀地顯示出氣體壓強(qiáng)與體積之間的關(guān)系。
環(huán)節(jié)二 驗(yàn)證蓋·呂薩克定律和阿伏伽德羅定律
問題:在壓強(qiáng)不變的條件下,對(duì)一定量的氣體升溫或降溫,氣體的體積會(huì)如何變化?
引導(dǎo):投影科學(xué)史資料,介紹熱力學(xué)溫度。明確提出科學(xué)概念、理論是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過(guò)科學(xué)想象和推理形成的,它能解釋、預(yù)測(cè)一些現(xiàn)象,但往往不是“一錘定音”,在更多的事實(shí)面前需要不斷地修正甚至推翻原有的理論,形成新的理論。
實(shí)驗(yàn):如圖3所示,用毛巾將針筒“熱敷和冷敷”一段時(shí)間,記錄溫度和氣體體積變化,獲得氣體體積與熱力學(xué)溫度之間的正比例函數(shù):V∝T。
討論:從微粒角度分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,溫度改變,使氣體分子的間距改變,導(dǎo)致體積改變。
設(shè)計(jì)意圖:從調(diào)查情況看,高一的學(xué)生普遍知道“熱脹冷縮”,能舉例說(shuō)明“踩扁的乒乓球放在熱水中能復(fù)原”,并能指出其原因是“微粒間的距離發(fā)生改變”。實(shí)驗(yàn)和討論的目的是讓學(xué)生的認(rèn)識(shí)從感性發(fā)展到理性,從定性發(fā)展到定量。利用數(shù)據(jù)化實(shí)驗(yàn)更加精確、直觀地顯示出氣體溫度與體積之間的關(guān)系?;仡櫄v史,感受化學(xué)史的豐富內(nèi)涵,有效激發(fā)學(xué)生興趣。
環(huán)節(jié)三 探究氣體混合時(shí)的體積變化,形成概念
問題:我們知道,酒精和水混合時(shí),總體積會(huì)略微變小,這是因?yàn)槲⒘ig存在間距。氣體分子之間的間距比液體分子的間距更大,當(dāng)氣體混合時(shí),體積會(huì)怎樣變化呢?
實(shí)驗(yàn):如圖4所示,兩個(gè)針筒分別裝有一定量的空氣和氯氣,用帶開關(guān)的玻璃管連接,記錄氣體刻度后,打開開關(guān),可以看到黃綠色氣體逐漸擴(kuò)散到另一個(gè)針筒,兩邊針筒的體積讀數(shù)沒有改變。
討論:從微觀角度分析實(shí)驗(yàn)可知,恒溫恒壓下,任何氣體分子的間距是相等的,因此不反應(yīng)的氣體混合時(shí)體積具有加合性。即:氣體體積與物質(zhì)的量成正比例關(guān)系:V∝n。結(jié)合前面的實(shí)驗(yàn),可以獲得:V∝nT/P的關(guān)系式。
引導(dǎo):展示不同溫度和壓強(qiáng)下,1mol不同氣體的體積數(shù)據(jù)。將這些數(shù)據(jù)代入到V∝nT/P,獲得一個(gè)常數(shù)R。投影科學(xué)史(理想氣態(tài)方程)資料。
討論:從上述信息中,引出“氣體摩爾體積”的概念,并發(fā)現(xiàn)該概念的實(shí)用價(jià)值。根據(jù)273K,101kPa,1mol代入計(jì)算獲得V約為22.4L。
討論:1.理想氣態(tài)方程和“22.4L/mol”的適用范圍和條件。2.結(jié)合數(shù)據(jù)和微觀分析,你認(rèn)為需不需要引入“固體摩爾體積”和“液體摩爾體積”的概念?為什么?3.試比較“摩爾質(zhì)量”和“氣體摩爾體積”兩個(gè)概念之間的差異性。
設(shè)計(jì)意圖:將學(xué)生的相異構(gòu)想暴露出來(lái),產(chǎn)生認(rèn)知沖突,利用實(shí)驗(yàn)明確:氣體分子間距由溫度和壓強(qiáng)決定,與氣體種類無(wú)關(guān)。當(dāng)投影出“理想氣態(tài)方程”的科學(xué)史,學(xué)生發(fā)現(xiàn)這個(gè)結(jié)論居然與歷史上一模一樣時(shí),不由地激動(dòng)起來(lái)。他們體驗(yàn)到探究的樂趣,充滿了成就感,再引出“氣體摩爾體積”概念時(shí)便水到渠成了。結(jié)合科學(xué)史、實(shí)驗(yàn)和有關(guān)數(shù)據(jù),獲得概念,在橫向(“固體摩爾體積”和“液體摩爾體積”)、縱向(“摩爾質(zhì)量”和“氣體摩爾體積”)比較中明確了有關(guān)概念的內(nèi)涵和外延。
6 教學(xué)反思
學(xué)生的學(xué)習(xí)困難是課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和突破口。在學(xué)習(xí)本節(jié)課的核心內(nèi)容之前,高一學(xué)生已經(jīng)了解了:固體、液體、氣體三態(tài)的本質(zhì)差異、“熱脹冷縮”現(xiàn)象及微觀解釋、酒精和水的混合時(shí)體積變化及微觀解釋等知識(shí),這些知識(shí)是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,是經(jīng)過(guò)邏輯推理,借助想象力獲得的。當(dāng)研究對(duì)象轉(zhuǎn)移到氣體時(shí),原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)并不能順利解決問題,需要重新考察原有知識(shí)的合理性,再次通過(guò)實(shí)驗(yàn)、推理和想象等方式建立氣體分子存在和運(yùn)動(dòng)的模型。這個(gè)演變過(guò)程并非是一帆風(fēng)順的,而是“充滿著挫折、失敗、謬誤、猜想和頓悟的不斷探索的過(guò)程”[10]。已有研究表明,學(xué)生的相異構(gòu)想往往也是在科學(xué)史上真實(shí)存在并長(zhǎng)期困擾科學(xué)家的問題。因此,在教學(xué)中教師要充分聯(lián)系學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn),找到知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn),又要有意識(shí)地暴露出學(xué)生的相異構(gòu)想,引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突,這樣可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,有利于學(xué)生自主構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)。
將科學(xué)史融入到教學(xué)中在科學(xué)教育中已經(jīng)成為一種范式,它有助于學(xué)生對(duì)科學(xué)概念、原理的理解和認(rèn)識(shí)。化學(xué)教育工作者需要廣泛地考察化學(xué)史,精心選取適于學(xué)生的理解水平又切合教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)史,有意識(shí)地將有關(guān)史實(shí)融入到教學(xué)中。龍琪在分析了阿伏伽德羅常數(shù)與物質(zhì)的量概念的發(fā)展史后,建議“將阿伏伽德羅常數(shù)與摩爾、物質(zhì)的量分開教學(xué)”、“將阿伏伽德羅常數(shù)與阿伏伽德羅定律合并教學(xué)”[11]。與“氣體摩爾體積”有關(guān)的科學(xué)史與“原子結(jié)構(gòu)”、“原子分子論”和“阿伏伽德羅定律”聯(lián)系密切,也是“元素周期律”的基礎(chǔ),如何將上述科學(xué)史與教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合,促進(jìn)學(xué)生正確科學(xué)本質(zhì)觀的形成等問題值得我們進(jìn)一步思考。
參考文獻(xiàn):
[1]張曉銀.學(xué)會(huì)數(shù)據(jù)處理提升學(xué)生分析問題的能力——新課程摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積的教學(xué)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2005,(1-2):35~36.
[2]陸余平.以化學(xué)建模方法設(shè)計(jì)“氣體摩爾體積”教學(xué)過(guò)程[J].化學(xué)教學(xué),2007,(7):43~44.
[3]徐星瑪,胡志剛.教育時(shí)機(jī)理論視域下的“物質(zhì)的聚集狀態(tài)”教學(xué)設(shè)計(jì)分析[J].化學(xué)教學(xué),2014,(8):39~42.
[4]張林萍.基于“翻轉(zhuǎn)”理念下的高中化學(xué)課堂教學(xué)變革嘗試——以《化學(xué)1》“物質(zhì)的聚集狀態(tài)”教學(xué)為例[J].化學(xué)教與學(xué),2015,(4):33~36.
[5]陳玉榮.設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn),突破教學(xué)難點(diǎn)[J].化學(xué)教學(xué),2012,(4):54~55.
[6]歷晶,鄭長(zhǎng)龍,婁延果.“氣體摩爾體積"教學(xué)邏輯評(píng)析[J].化學(xué)教育,2011,(10):37~40.
[7]江敏.架起宏觀與微觀之間的橋梁——從“氣體摩爾體積”到“火箭推進(jìn)劑”(下)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考,2013,(6):1~8.
[8]徐宇峰.高中生對(duì)氣體體積理解的調(diào)查研究[J].化學(xué)教育,2013,(12):44~45.
[9]趙匡華著.化學(xué)通史[M].北京:高等教育出版社,1990:107~125.
[10]朱鐵成,余霞瑩.科學(xué)教育中體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)之探討[J].教育科學(xué)研究,2008,(8):81~84.
[11]龍琪.關(guān)于“阿伏伽德羅常數(shù)”的教學(xué)思考[J].化學(xué)教學(xué),2015,(8):34~38.