1、“物质的量“教学难度成因剖析钟志健(江苏省高邮中学，江苏扬州225600)摘要：运用问卷调查、访谈和统计分析相结合的方法，从学生、教师、教材等三种不同视角，剖析了“物质的量”教学难度形成的原因，并有针对性地提出化解难度的方法及措施。关键词：物质的量；教学难度；化学教学文章编号：10056629(2014)10000805 中图分类号：G6338 文献标识码：B1 “物质的量”教学历来存在较高难度“物质的量”是初中刚升入高中不久就要学习的内容。长期以来，“物质的量”的教学一直困扰着广大的一线教师，无论是现在使用的苏教版新教材，还是以前使用全国通用的老教材，甚至追溯到80年代初使用的甲种本、乙种本
2、，教师普遍感到学生接纳物质的量概念的速度过慢，需要经过很长的一段时间强化训练方能熟练应用。例如：学习中期计算lmol H：与足量的0：完全反应生成水的质量?多数学生不是先计算lmol H：与足量的02反应生成lmol H20，最后将lmol H20转换成质量，而是顽固地把lmol H，先换算成质量，再回到初中的根据质量由化学方程式来计算水的质量。对引入物质的量的真正价值不能领会。来我校实习的师范生在实习期间曾对3个高一新生班，在“物质的量”施教前一周以及施教后第三周，分别进行问卷调查，发现学生学习化学的兴趣前后发生了显著变化。见表1：表1学生学习化学的兴趣调查统计无所谓兴趣，选项 很浓 较浓
3、没兴趣仅为了高考施教前一周154人参加 377 221 266 136施教三周后151人参加 192 285 172 351此次调查的结果远超出教师经验预期。尽管多数教师分析认为学生这种兴趣率降低是临时的，但事后的跟踪调查，显示约有四分之一的学生不能再找回原来的学习兴趣。教学实践及调查结果表明，学生学习这部分内容存在一定难度。2对“物质的量”学习困难的调查笔者在学生学习“物质的量”半年后，随机选择51名学生进行问卷调查，并通过先填写个人资料后查阅年级成绩档案的方式了解到他们的学习状况(优、中、困)。调查共收到51份问卷，其中50份为有效问卷。调查问卷设计见表2：表2调查项目1你对“物质的量”学
4、习有兴趣吗?(填“有”或“没有”有兴趣或没有兴趣的第一位一第三位原因：(1)(3)2你在“物质的量”学习或预习中感到最困难的依次是(1)“物质的量”概念； (2J物质的量”单位； (3)“摩尔质量”概念；(4j阿伏伽德罗常数； 15)物质的量和微粒数关系式；【6)“微观与宏观之间的桥梁”3你产生上述困难的主要原因依次是(1)太抽象了；(2)太难懂了f3)太没意思了；(4)太复杂了；(51太麻烦了4请你用自已的语言描述什么是“物质的量”。21兴趣分布情况收集数据并统计，对学习“物质的量”有兴趣的学生为28人，占调查人数56，原因主要表现在“爱好化学”、“开拓眼界”、“方便计算”、“考试有用”；对
5、学习“物质的量”无兴趣的学生为22人，占调查人数44，他们将原因归结为“抽象无趣”、“复杂难懂”、“没事瞎算干嘛，不知道用途”。22学习困难及其原因分布情况人数图2首位困难原因数据透视柱状图化学教学 2014年第10期万方数据从首位学习困难的数据透视柱状图(见图1)中，我们不难发现无论是学习成绩中等、优秀或困难的学生，统计显示他们排在首位的学习困难皆以选项6(“微观与宏观之间的桥梁”)最突出，其中困难生学习困难来自“阿伏伽德罗常数”也相对较多些，而“摩尔质量”概念对所有学生几乎没有学习困难。结合图2，学习成绩优秀或困难的学生主要解释为“太抽象”，而中等生或解释“太抽象”或“太没意思”。再分析第
6、二位学习困难的数据透视柱状图(图3)，选“微观与宏观之间的桥梁”(选项6)仍最突出，其中困难生选“阿伏伽德罗常数”仍相对较多，结合第二位学习困难原因数据透视柱状图(图4)，发现空白项十分明显，核查数据发现有不少学生把“太抽象”作为学习困难的唯一原因选择，选择后不再选择其他选项。人数图3第二位困难数据透视柱状图图4第二位l圭I难原因数裾透视枉状图综上分析，学生学习“物质的量”的困难主要来自于对“微观与宏观之间的桥梁”的不理解，“太抽象”是他们产生困难的主要原因。23进一步的访谈为了弄清学生感觉“太抽象”的根源，笔者在归因“太抽象”的学生中选取10名对象，进行了集体访谈。访谈摘录如下：师：开始学习
7、“物质的量”时。你们感觉如何?生c：“物质的量”名字怪怪的，不习惯。师：你感觉哪里怪?生c：中间有个“的”字，看上去不太像专有名词，常误看成质量。师：你们对“摩尔是物质的量的单位，就像克是质量的单位，米是长度的单位一样”这句话，刚开始理解有困难吗?众：没有困难!化学教学 2014年第10期师：你认为老师列出国际规定的七大物理量和单位进行比较，有没有给你们带来帮助?众：(七嘴八舌)没有，有的物理量和单位我们根本不熟悉，即使是熟悉的质量、时间我们也搞不清它的定义。师：你们认为“物质的量”概念抽象在哪里?生z：书中没有“物质的量”的具体定义，它究竟是一个什么物理量?没有讲!只讲是宏观与微观之间的桥梁
8、，理解不了啥意思。师：你们中有部分人认为阿伏伽德罗常数比较抽象，什么原因?生s：不知道为什么选这个数?一点感觉都没有。师：学习“物质的量”一段时间后，你们感觉如何?生D：算算呗，做题还行，就是定义不太好理解。生I：多做题有用，不过公式有点难记，符号太多，常搞混了。现在好一点了。师：你认为学好“物质的量”最关键的做法是什么?生G：最关键是要理解“物质的量”的桥梁作用，刚开始没感觉，算多了才知道咋回事。师：你是什么时候理解“物质的量”概念的?生G：记不清了，反正是做了许多题以后，时间比较久!(语气很肯定)师：当时的学习过程痛苦吗?生G：痛苦死了，开始不理解概念，只好死记硬背，套公式做题，公式常常搞
9、混了，如果不是我妈妈逼我选理化，&-y-就跟化学bye!bye!了(大家笑)。开始学习“物质的量”时，学生的经验系统往往建立在“顾名思义”上，如生C，当遇到“物质的量”外来翻译名称，无法用中文的习惯去理解时则出现心理上的不接受；大部分学生都会试图用生活经验去进行类比，希望用形象思维去解决，但“物质的量”离生活较远，一时找不到相适配的经验；生Z则尝试用抽象思维的方式去理解，或许抽象思维的能力还不够强，但教材没有给出明确具体的定义，不能不说是一种遗撼，包括生D也提到定义不好理解。生S的问题很有代表性，许多同学在个别访谈时常用“没感觉”来描述微观粒子数，经过进一步沟通与了解，发现他们所说“没感觉”实
10、质是对微观粒子之“微”，以及对宏观物质含微观粒子数之“巨”，缺乏感知和体验。学习“物质的量”一段时间后，学生发现形象思维缺乏通道，抽象思维的能力又不足，只好被动地调整了学习策略，把精力集中在概念的应用上，通过做题去逐渐接受概念的外延和内涵。事实表明学生在定量计算万方数据方面的能力并不弱，但缺乏定量研究的经验或意识。 质的量，从此物质的量得到正式承认并被广泛使用。3 “物质的量”教学究竟难在哪里31为什么需要学习“物质的量”概念“化学的新时代是随着原子论开始的”【l】。化学科学的历史表明，只有深入到微观领域，化学才走上了科学的发展道路，对物质的组成、结构、性质等等进行深入的研究和认识才有了可能。
11、然而，仅凭人的肉眼是无法观察微观世界的。因此，在化学的研究和学习中，既需要通过思维对宏观事物进行解剖、“显微”，作微观的解释、想象、假设、设讫又需要作宏观的考察、实验、检验等等，缺少任何一个方面都是不行的。微观探索与宏观研究紧密结合是化学研究和学习的必由之路。微观世界与宏观世界差别巨大，要把微观探索与宏观研究结合需要适当的中介和桥梁。事实证明，“物质的量”的引入，能将原子、分子、离子等微观粒子的一定数目与其可称量的集体质量联系起来，实现从微观研究到宏观操作、应用的结合。从最初的对分子、原子等微粒的计数想象上升为借助“物质的量”这工具，从量的层次上形成沟通宏观与微观的概念并加以运用，对学生而言，
12、这既是认识发展、深化的必然路径，也是学生思维方式从以感性认识为主向以实践逻辑为主转向的具体表现，更是学生将来进一步学习其他相关概念、进行化学计算以及相关实验的基础。“物质的量”作为国际单位制中七个基本单位之一，起着联系微观与宏观物质世界的重要作用。同时，“物质的量”也是学习化学重要的必备工具。因此，不仅化学研究需要“物质的量”，中学化学也需要“物质的量”。也正是出于这个原因，人教版、苏教版、鲁科版三种不同版本的教材，都不约而同地把“物质的量”放在第一章或第一专题介绍(见表3)。表3 “物质的量”在人教版、苏教版、鲁科版目录中的位置人教版 苏教版 鲁科版第一章从实验学化学 第一专题化学家眼 第一
13、章引言第一节化学实验基本 中的物质世界 第一节走进化学科学方法 第一单元丰富多彩 第二节研究物质性质的第二节化学计量在实 的化学物质 方法和程序验中的应用 物质的分类与转化 第三节化学中常用的物一、物质的量单位一 物质的量 理量一一物质的量摩尔 物质的聚集状态 一、物质的量、阿伏伽德二、物质的量在化学实 物质的分散系 罗常数、摩尔、摩尔质量验中的应用 第二单元研究物质 二、气体摩尔体积的实验方法 三、物质的量浓度第三单元人类对原 四、物质的量与化学反应子结构的认识32 “物质的量”概念非同寻常为了把化学反应中肉眼看不见的微观粒子跟实际生产、生活、科研中所需要的宏观物质联系起来，1971年，第十
14、四届国际计量大会批准了国际计量委员会于1969年提出的关于大量微观粒子集体的物理量一一物“物质的量”概念有许多非同寻常之处：“物质的量”作为国际单位制(SI)的基本量之，照例没有正式的定义，它既跟其他基本量彼此相互独“物质的量”不是由修饰语和中心语组成的偏正词组(定中短语)，然而它貌似偏正词组(定中短语)，容易引起误解，造成学习困难。相对而言，我国台湾把它称为“物量”、香港把它称为“物质量”都不太会引起“物质的量”正比于粒子数(基本单元数)，但不等于粒子数。“物质的量”是宏观的，但又对应着微观的基本单“物质的量”只用于基本单元，而且只限于能够给以“物质的量”为起点，可以建立阿伏伽德罗常数、摩尔
15、质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等内涵相关的概念群，该概念群与质量、气体体积、微粒数等已有概念构成密切联系的网络(见图5)，凸显“物质的量”在整个高中化学计算中的核心地位，是中学化学教学的重点。在该网络中，“物质的量”起到联系宏观和微观的桥梁作用。学习“物质的量”能够帮助学生运用宏观和微观相结合的思维方法思考化学问题，使化学与实际结合得更紧密。x 2当24 Lmol l。+兰224尘Lmol：y溶液1【yl“物质的量”概念学习在先，其他概念学习在后，无法运用它们之间的相互关系来帮助学生认识“物质“物质的量”的这些非同寻常之处往往会对学习文献资料显示，即使在国外教学研究口1中，“物质的量”概念也
16、被认为是难教且难学的知识点之。如何摆脱“物质的量”教学的两难境地?高中化学界一直没有很好的解决办法，甚至有人提出，在教学中不用过多地解释“物质的量”概念本身，直接给出概念就行，虽然在开始学习时，学生不容易接受，但后来学生没有不会用的。笔者通过问卷调查和访谈却发现，在这个漫长化学教学 2014年第10期万方数据的等待过程中，不少学生因此动摇甚至丧失了学习化学的信心。33学生缺乏必要的思想基础和经验基础“物质的量”是主要在化学中使用的物理量，对化学学科了解的肤浅，会使学生缺乏必要的思想基础，影响对“物质的量”的理解。“物质的量”是用一定数目的基本单元(微粒等)集体做单位来计量物质多少的，学生对用集
17、体做计量单位缺乏经验基础，对“定数目”不是整数难以理解，对“一定数目”之巨和微粒之微也缺乏经验基础。学生的学习过程是建构内在的心理结构的过程，学习者并不是把知识从外界机械地搬到记忆当中，而是以已有经验为基础，通过与外界的相互作用来建构新的理解。只有帮助学生建立必要的思想基础和经验基础，才能有效地避免和化解学生学习“物质的量”的障碍。34教师应对措施欠当通过问卷调查和学生访谈，笔者发现以往教师运用在“物质的量”教学中的许多措施是缺乏针对性的，甚至是不妥当的。以下是常见的教学情形：情形一，先介绍“曹冲秤象”化大为小故事，再启发学生用聚少成多方法“秤面粉”或“秤米”等等，说明对微小粒子计数时，要采取
18、“集合”的思想。情形二，比赛数一定数量粉笔，一队数散个粉笔，一队数成盒粉笔，看谁先完成任务，当然也有数回形针、黄豆等等，数完之后再提供生活例子，一打火柴、一包香烟、一扎啤酒等，最后说明用“集合”计数的方法快捷、方便。然而通过访谈得知，学生对“集合”计数根本没有学习障碍!很多优秀生对教师把大量宝贵时间用来讲故事或让其数黄豆，感到费解甚至无趣，而学困生也只觉得热闹好玩。情形三，先提出问题，你知道哪些物理量?你知道到目前为止世界通用的物理量有多少个?分别是什么?然后介绍七个物理量及单位，引出“物质的量”和单位，最后类比强调“摩尔”是“物质的量”的单位。受老教材的影响，这种通过单位来认识“物质的量”在
19、实际教学中很普遍。这种方式除了能说明“摩尔”是“物质的量”单位外，对理解“物质的量”概念并没有实质性的帮助，主客颠倒只会使学生失去对“物质的量”的正面理解的机会。除此而外，课堂教学重点方向把握不当、时间分配不合理，也是常见情形之：或深陷于阿伏伽德罗常数的理论探究，而不顾学生可接受程度；或沉湎于“物质的量”定义的背景，而抛弃概念本身的核心内涵；或纠化学教学 2014年第10期缠于格式规范的讲解，忽视学生的主观能动性。35教材编写存在不足在前面的访谈中，有学生提出教材找不到关于“物质的量”的具体定义。事实上，在苏教版131中，只讲“物质的量”是国际单位制中的基本物理量，并没有讲明它是什么物理量；在
20、人教版【4】中，虽然讲“物质的量实际上表示含有一定数目粒子的集体，它的符号是一”，但事实上也没有讲透彻；鲁科版教材胪1给出的“定义”则更加拗El难懂：“物质的量是O012k912C中所含的原子数目作为标准来衡量其他微粒数目多少的物理量。”出现这种情况的根本原因在于：作为基本量是不应该有定义的，决不能用导出量来定义；基本量彼此间应该是相互独立的。以前曾出现过的一些“物质的量”定义实际上是错误的，现在已经弃用。不过，给出一些恰当的说明应该是可以的。上面列出的3个版本的例子实际上都是“物质的量”的说明。从使用情况看，这些说明还不能令学生满意，需要改进。此外，各种教材过早地强调“物质的量”在微观和宏观
21、之间的桥梁作用，客观上会给“物质的量”蒙上一层神秘的面纱。以我校使用苏教版为例，相当多的学生认为“物质的量”含有微观粒子数和宏观的质量双重意义，结果带来思维上的紊乱，无法想象和理解“物质的量”到底是一个什么样的物理量。事实上，“物质的量”就是一个用于对物质进行计量的物理量。“物质的量”的英文全称是amount ofsubstance，意思就物质的数量。笔者认为有些教学辅导资料特别强调“物质的量不能理解为物质的数量”是没有道理的。此次调查中，优、中、困生描述“物质的量”的正确率分别是435、417、545，笔者发现优秀生、中等生与困难生对概念描述的准确性与他们能力水平呈负相关(见图6、图7、图8
22、)，通过与学生的进一步沟通，证实产生负迁移的原因很大程度上与教材过早强调“物质的量”的桥梁作用以及没有正面给出“物质的量”的定义有关。图6优秀生概念描述分布 图7 中等生概念描述分布佳确18 1曙图8困难生概念描述分布4如何化解“物质的量”的新授难度万方数据，_。|、 专题研究【课改前沿卜一根据调查结果和学习困难成因剖析，要化解“物质的量”的新授难度，应着重从下列几方面着手：41注意让学生理解为什么要学习“物质的量”应通过具体事例让学生体验解决化学问题时，常常需要含有确定数量微粒的物质，而物质的实际计量以质量称取最方便、最常用。这样，就需要有一个特别的量能够将原子、分子、离子等微观粒子的_定数
23、目与其可称量的集体质量联系起来，实现从微观研究到宏观操作、应用的结合。42注意让学生明了“物质的量”是表明物质多少的基本量引导学生通过比较，明了表示物质多少的基本量有多种，例如质量、体积等。“物质的量”也可以表示物质多少，不过它是用一定数目的微粒集体做单位来计量物质多少的，对于化学研究和化学学习更为方便。43注意让学生了解为什么选用6021023这个数可以通过让学生计算18克水中H：0分子的个数，以及计算602x1023个H：0分子、H2SO。分子、C0分子、0，分子、H：分子、Fe原子的质量等活动，发现6021023这个数的特殊意义。然后启发思考：“我们知道微观粒子数目巨大，用个作单位计数很
24、不方便，如果让你选择用一个大的单位来计数，是选择100个?10000 7 1亿个?还是多少?”实践显示，多数学生会脱口回答：6021023个；若追问“为什么这么选?学生会争先恐后抢着发言，课堂的气氛也会达到沸点。这时再说明国际上把602 x 1023这个数称为“阿伏伽德罗数”，从而可以使学生理解为什么要选用这个数。实践证明，通过主动发现，学生领悟“物质的量”概念的必要性会更透彻。44 注意让学生体验“物质的量”的“桥梁作用”，而不是灌输几乎所有版本的教材中，都会强调“物质的量”是一定数目的微观粒子与可称量的宏观物质之间联系的桥梁与纽带，并因此引入“物质的量”的概念。但是摩尔质量、气体摩尔体积以
25、及利用“物质的量”进行化学方程式计算等内容还没有介绍，“物质的量”的概念本身也正处于建立阶段，此时学生对这种桥梁、纽带作用根本无法领会。因此如何让学生弄清“为什么物质的量会成为微观与宏观之间桥梁的?”成为教材处理最棘手的问题。事实表明，与其被动证明“物质的量”是微观与宏观之间的桥梁，不如让学生自主发现微观与宏观之间需要这样一座桥梁，通过一系列计算让学生主动发现“物质的量”的“桥梁作用”。45启发学生自主学习客观上讲，“物质的量”的相关要素很多，如单位、阿伏伽德罗常数、公式、符号、与摩尔质量的关系等等，杂而琐碎，教师处理起来会很麻烦且费时费力。相反如果把它交给学生自已处理，却事半功倍。在经历活动
26、“意外发现”之后，强烈的成就感和好奇心会驱使他们去积极思考、主动探究。自主学习是学生在已有的知识基础上主动探究的学习过程陋】。当学生强大内驱力被激发，当学生思维有了正确的方向后，我们应当毫不犹豫地把自主学习权交给学生，通过学案帮助学生自主地阅读、理解、实践(计算)、体验、概括，把时间还给学生，让学生积蓄的心理势能得到尽情的释放，让学生成为学习的真正主人。例如，用计算和类比的方法让学生感知微观粒子之“微”，让学生主动发现并接受“宏观物质所包含的微观粒子数目十分巨大”的客观事实。活动一，实验探究一滴水的体积(仪器：lOmL量筒、50mL烧杯、胶头滴管)；得出一滴水的体积是005mL左右。活动二，计
27、算1滴水中H：0的个数(已知1个H20分子质量近似为29910之39)；得出一滴水中的分子个数为16721021爪。活动三，用类比的方法加深学生对微观粒子数之“巨”的体验。例如：1个H：0分子相当于1元钱，1滴水有16721021个H，0分子，相当于16721021元钱，全世界有70亿(7109)人口，每人每年发1亿(108)元红包，可以发2389年16721021(7x 109108)一2389。46通过正误比较和应用促进理解“物质的量”的内容杂而碎，及时反馈、巩固不仅十分必要，而且效果显著。在学生正确理解“物质的量”的桥梁作用和了解“物质的量”的相关概念后，教师应趁热打铁通过正误比较和应用
28、来促进理解。事实证明大量的应用练习，会很好促进和巩固学生的理解。限于篇幅这里不再举例。参考文献：【1】1恩格斯著于光远等译编自然辩证法【MI北宸人民出版社，1984：275【2】方婷，王祖浩国内外关于“物质的量”概念的研究及启示U】化学教育，2008，(5)：2023【3王祖浩主编普通高中课程标准实验教科书化学1(第1版)【M】南京：江苏教育出版社，2004：79【4】人民教育出版社等编著普通高中课程标准实验教科书化学1(第t叛)MI北京：人民教育出版社，2004：1114【5】王磊主编普通高中课程标准实验教科书化学1(第1版)【M】济南：山东科学技术出版社，2004：1921【61吴冰，王伟群化学教学中自主学习实验策略初探U1化学教学，2011，(6)：12-14化学教学 2014年第10期万方数据
