抽象化学概念的教学方法概述.docx

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抽象化学概念的教学方法概述

抽象化学概念的教学方法概述

——以“物质的量”教学为例

方舟

（华南师范大学化学教学与资源研究所广东广州510006）

摘要本文主要以从三大核心期刊《化学教育》、《化学教学》、《中学化学教学参考》上搜索到的文献为分析对象，通过整理分类，总结了我国“物质的量”概念的教学方法的特点。

最后与台湾地区相比较，得出对今后教学的建议。

关键词物质的量，摩尔，教学方法，抽象概念

1.抽象化学概念的界定

中学化学中有这样一类概念：

分子、原子、离子、化学键、物质的量等。

它们的共同特征是：

学生无感性认识基础，不能用直观的演示实验来完成认知过程。

因此而可以称之为抽象概念[1，2]，它们集体构成了教学中的一个难点。

在这些抽象化学概念中，物质的量是一个十分重要的概念，它起着连接化学中微观与宏观，定性与定量的作用，贯穿于整个高中化学学习的始终。

学习并掌握这个概念有助于激发学生学习化学的兴趣和动力。

但对中学生而言，它却是相当抽象的一个概念。

学生在学习该概念时，普遍感到相当困扰且不容易了解或接受，教师也感觉难教。

本文总结了“物质的量”的教学方法，以期对教师的教学有所帮助。

2.我国“物质的量”教学方法概述

2.1经验总结性的教学方法

“物质的量”概念引入中学教材的时间并不长，大约始于上世纪70年代。

这一类的教学方法多是由一线教师，教研员等教育工作者根据自身教学经验总结出来的[4-7]，比较零散。

2.1.1运用类比思维的方法进行教学

很多老师在进行“物质的量”教学时，都会用到类比的方法[6,9,10,17]。

将其与质量，时间等其它物理量进行比较，减少学生对概念的陌生感。

类比思维,是指根据两个（类）对象之间在某些方面的相似或相同从而推出它们在其它方面也可能相似或相同的一种推理形式。

[3]

刘晨明从四个方面详细阐述了“物质的量”教学过程中的类比方法[4]。

（1）量的类比：

揭示“量”的含义，有了对“量”这个上位概念的理解，再把同处下位的“物质的量”与其他熟悉的基本量进行类比阐释，有利于增强对陌生概念的熟悉感和亲切感；

（2）单位的类比：

在理解了量的含义的基础上，通过定量类比其他计量单位的方法，来认识摩尔这个物质的量的单位，就能够理解得深刻；（3）集合思想的类比：

物质的量及其单位摩尔是具有集合思想的概念，这完全是由于认识客观物质的需要而提出的，与生活中的“打”，“盒”相似；（4）摩尔质量的类比：

运用类比方法来推出1mol其他物质的质量，这样的处理会使问题的解决更简单一些。

杨云昌[5]认为新旧知识的联系点总是有的，问题在于能不能找到它，利用它。

利用类比其它物理量的方法，能调动学生已有知识，从中获得对新知识的启示，达到同化理解新知识的目的。

谭重宁[6]认为，在讲解“摩尔”这一概念时，很难用图表和实验加以反映，教师要精心设计与概念内涵密切相关的感性材料。

为了讲清“摩尔”的基本属性，可以用比喻推理：

比喻

推理

一打铅笔有12支铅笔

一摩尔分子有6.02×1023个分子

一打圆珠笔有12支圆珠笔

一摩尔原子有6.02×1023个原子

一打钢笔有12支钢笔

一摩尔离子有6.02×1023个离子

一打笔有12支笔

一摩尔微粒有6.02×1023个

结论：

摩尔是物质结构微粒的数量单位，1摩尔物质中含有6.02×1023个结构微粒。

比喻

推理

一个碳原子的相对质量是12

6.02×1023个碳原子的质量是12g

一个氧分子的相对质量是32

6.02×1023个氧分子的质量是32g

结论：

1摩尔物质的质量叫做摩尔质量，数值等于原子量或分子量，单位为g/mol。

经过这样的类比，学生对摩尔这个概念的内涵就清楚了。

崔业平认为[7]，很多化学老师喜欢用“打”等来类比,但“打”与“摩尔”只相似,不相同。

这样类比学生易把6.02×1023与阿伏加德罗常数看成同义词,对正确理解摩尔概念,尤其对正确认识阿伏加德罗常数的实验性不利。

他提出用“千克”来列表类比,不但严谨,而且可以区别“物质的量”与“物质的质量”这两个对初学者极易混淆的概念,还为下节课学习摩尔质量的计算埋下伏笔。

物理量

单位

单位标准

物质的质量

千克

4℃时1L水的质量

物质的量

摩尔

12gC-12中所含碳原子

数目（约6.02×1023）

附表　物质的质量与物质的量的单位及单位标准比较

但用类比的方法也存在一定的问题。

例如，很多学生把阿伏伽德罗常数看成一个固定的数值，认为就是6.02×1023的同义词，即使教材中明确提到阿伏伽德罗常数是由实验测定的。

应该注意的是可类比的事物之间只是相似，而不是相同。

如果教师在讲解“摩尔”时过分强调类比，对学生正确理解摩尔概念，尤其对正确认识阿伏伽德罗常数的实验性是不利的。

[8]

2.1.2运用建立集合的方法进行教学

杨明生认为[11]，单纯介绍阿伏伽德罗常数，讲授摩尔质量，气体摩尔体积难以取得理想的效果。

但如果先让学生建立“基准量”概念，进行模式化教学，效果将大不一样。

即把NA，M，VM分别看成为从微粒数，物质质量，气体体积出发求物质的量的“基准量”，并让学生认识到摩尔质量在数值上等于NA个微粒集体的质量。

学生“基准量”的概念建立后，余下的工作就是让学生的知识接受模式化。

肖中荣，邓熙蓉[12]通过创设情景，使学生认识到在称量巨大物体的质量时可采取“分解思想”:

即将巨大分解成微小、整体分解成部分；在称量微小的不可直接称量的物体时要采取“集合思想”:

即将部分集合成整体、微小汇成多数。

学生了解了科学记数的两大思路,为引入阿佛加德罗常数作好铺垫。

曹俐[13]通过设计活动，让学生对200g芝麻计数，确定80000粒芝麻为计量任意质量芝麻或任意数目芝麻的单位和标准。

再将其迁移到化学领域里，使学生体会建立概念的必要性、意义，探求概念建立的方法，让学生从整体上建立物质的量的概念，收到了良好效果。

另外其他教师也提出了类似的方法（如巫显会[14]，2008；蒲贺[15]，2007；张竹云[28]，2003；苏履强[27]，2004）

2.1.3运用化学史的方法进行教学

对抽象概念,教师有时靠打比喻也很难讲清楚,为了让学生能够理解此类概念,在教学时教师最好提供一些感性材料,并尽可能采取各种直观的教学手段,如实验、模型、图像、图表、幻灯、多媒体等,使抽象的概念具体化、形象化,从而帮助学生理解概念。

[16]

“摩尔”概念最初是由霍夫曼于1865年引入到化学中的,而且最初是打算用来表示宏观质量,经过一系列发展过程,才有了今天的“摩尔”概念。

在摩尔作为SI单位以前,克分子、克原子、克当量等曾经普遍用作表征化学元素或化合物的单位,1971年第十四次国际计量大会接受国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的建议，决定增加一个基本物理量——物质的量，并严格定义摩尔作为物质的量的国际单位单位，起着统一克分子、克原子、克当量等许多概念的作用。

马艳秋[17]认为应使学生了解化学史知识,领会科学上引入物质的量的必要性,诱发学生的学习动机。

教师可在讲授新课的前一段时间,布置学生去查阅有关原子、分子、电子等发现的化学史知识。

这不仅提高了学生的学习兴趣,而且对学生进一步探讨科学进入微观领域,具备相应的物理量的基础有着很重要的意义。

黄献秋[18]从化学发展的实际出发，利用化学方程式的含义，引导学生思考如何将可称量的物质与所含的微粒数联系起来，即多少个微粒才可以称量。

朱为民[19]，吴中英[20]也分别提出了类似的方法，从探讨方程式的意义入手，引入物质的量和摩尔的概念。

2.1.4运用逻辑推导的方法进行教学

魏锐[21]采用推导的方法,由已知的物理量及化学计算方法一步步推导出摩尔、阿伏加德罗常数、摩尔质量等概念,使学生能清楚地认识到它们之间的逻辑关系。

在引入阿伏伽德罗常数时，从利用方程式2H2+O2=2H2O的计算入手，设H、O原子的质量分别为m（H）、m（O），H、O的相对原子质量分别为M（H）、M（O），H2、O2、H2O的式量分别为M（H2）、M（O2）、M（H2O），推导出对于任何物质也成立的式子：

=……

若取M（H2）（g）H2作为参考对象,则表示M（H2）（g）H2含有的H2分子的数目，其他物质同理。

由推导可看出,在数值上与式量相等质量的物质,含有微粒的个数都相等,是一常数，即2gH2、32gO2、18gH2O都含有相同的微粒个数，从而很好地引入了阿伏伽德罗常数。

2.1.5使知识结构化的教学方法

要使学生真正的掌握知识还必须要形成良好的知识结构，学习概念更应该如此。

不少教师在完成一定章节的知识教学后，对一些相邻、相对、并列或从属的概念，可用点或线把他们进行类比、归纳，从而加深学生对概念的认识。

姜琦[22]在《摩尔》一章的教学中，设计了如下的结构图，取得了好的效果。

附图1物质的量与有关化学概念之间的关系图

颜建河[23]也认为讲解每一个概念，应尽量结合学生已学过的知识加以理解。

这样，既知概念间的联系，又知概念间的区别；既知共同特征，又知本质的属性及个性。

2.2新教育理论指导下的教学方法

进入90年代以来，人们逐渐认识到光凭经验已经难以解决教学中的新问题了。

随着西方教育理论特别是建构主义学习理论的引进，人们在新教育理论的指导下提出了一些新的教学方法。

2.2.1利用结构定向教学理论进行教学

结构化教学观点指教学应首先确定以构建学生的心理结构为中心的观点。

定向化教学观点指的是为提高教学的成效,必须依据心理结构形成、发展的规律,实施定向培养。

[24]

齐红涛等[25]分析了传统的结构化，网络化教学，认为存在下列问题：

1.认为知识的结构化就是一章的小结图,是静止的。

没有注重其形成过程。

2.对知识的结构功能认识不足,只注重了形式,忽视了内涵。

因此，在教学实验中，他们改变教学常规，进行了结构化、定向化单元教学的崭新尝试。

将整个教学过程分为以下几个阶段:

（1）设置章导入，使学生明确本章的学习动机。

（2）结构化地设计教学内容。

通过下面4个阶段的教学互动过程,帮助学生完成外部知识结构向内部认知结构的转化

附图2结构化教学过程

（3）组织学生,完成小结。

让学生将自己对本章内容的理解运用不同形式的概念图或者文字说明表现出来。

（4）单元测查及考试分析。

实验结果表明，这种教学方法有利于学生内部认知结构的形成。

2.2.2利用有意义学习理论进行教学

有意义学习理论是由美国心理学家奥苏贝尔创立的。

该理论认为:

新知识的学习必须以已有的认知结构为基础。

认知结构就是一个人观念的全部内容和组织,或是一个人在某一知识领域的全部观念和组织。

人类之所以能够进行有意义的学习,就是因为他所学的新知识同原有认知结构中的某些有关的观念相互发生了影响,产生同化作用,进而形成新的认知结构。

当学生把教学内容与自己的认知结构联系起来时,有意义学习便发生了。

龚正元[26]调整了教材的教学顺序，指出摩尔的定义牵涉到阿伏加德罗常数的概念,应先让学生学习阿伏加德罗常数的概念,以便为摩尔的引出打上一根“桩”。

苏履强[27]运用了“概念形成”策略，以原有的知识结构和观念作阶梯，学习理解新概念。

并通过对“变式”的分析，深化对概念的理解。

张竹云[28]根据有意义学习理论，分析了学生的原有知识与新知识之间的三种基本关系:

上位的、下位的和并列组合的关系。

将摩尔质量、气体摩尔体积组织为并列组合关系进行教学，即：

阿伏伽德罗常数——单位物质的量的物质所含粒子数（不妨称它摩尔粒子数）

摩尔质量——单位物质的量的物质所具有的质量

气体摩尔体积——单位物质的量的气体所具有的体积

三个物理量都对应每摩尔物质所具有的数量。

由此导出的公式学生将非常容易接受:

N=n×NA（粒子数=摩尔粒子数×物质的量）