在發現中學習 在應用中理解

文章編號：1005-6629(2007)02-0045-02

中圖分類號：G633．8

文獻標識碼：B

1 教學引入

[師]大象是陸地上最重的動物，大象的體重約為1500－2000公斤，如何稱它的質量呢?

[生]用巨型大秤稱。

[師提問]三國時可沒有這么大的秤，此時的曹沖是怎樣稱象的?

(一生講述曹沖稱大象的故事)

[師強調]我們這樣理解，稱大象的質量相當于對大象的質量進行“記數”(記錄、得出準確數值)。 “曹沖稱象”的主要思路是“將巨大不可直接稱物體(大象)的質量‘分解’成一塊塊可以稱的(石頭)質量”。這個故事啟示我們，在記數時可采取“分解思想”：即將巨大分解成微小、整體分解成部分。

[師提問]生活中，我們如何購買面粉?

[生回答]買面粉是論斤論兩，如買50斤、100斤面粉等。

[師提問]為什么不買一顆或幾粒面粉?

[生笑答]面粉顆粒的質量太小，買“大量”的面粉更方便。

[師強調]“買面粉”的記數思路是“將微小的不可直接稱量的物體(面粉)‘集合’成大量可稱的質量”。這個現象啟示我們，在記數時有時要采取“集合”的思想：即將部分集合成整體、微小匯成多數。

(設計意圖：學生由生活經驗了解科學記數的兩大思路，為構建如何記數微觀粒子作鋪墊。)

2 教學過程

[教師播放錄像：1克水分子所含有分子數、1克鐵所含有的原子數、1克H⁺所含有的離子數]

[師提問]我們如何“數”這么多的微觀粒子?

[生容易回答]顯然不能一個一個地數，應采取“集合”思想記數微觀粒子，即將很多微粒視為一個集合，以此數微觀粒子。

[師提出問題]那我們如何“數”水分子、鐵原子或者H⁺?選擇“集合”的標準是多少?選擇3個、300個還是多少做標準?

[學生困惑]應該選擇多少為一個集合標準來數微觀粒子呢?

(設計意圖：學生已經接受用“集合思想”記數微觀粒子，但對“怎樣數”感到困惑。這為引入阿佛加德羅常數作鋪墊。)

[師提供情景]我們先回顧一個化學方程式：C+O₂=CO₂

提問：該方程式表示什么意義?

[學生互相補充、回答完整]

C + O₂ = CO₂從微觀粒子的角度1個碳原子1個氧分子 1個水二氧化碳分子從宏觀質量的角度 12克碳 32克氧氣 44克二氧化碳

[師提問]無論是表示微粒個數、還是表示質量，一個方程式表示的化學含義應該相同!那么。1個碳原子和12克碳；1個氧分子和32克氧如何才能表示相同意思呢?存在哪些假設?

[生甲]提出假設一：1個碳原子就是12克、1個氧分子的質量就是32克。

[師生評價]該假設顯然不成立(引導學生回顧碳原子、氧分子的質量和相對原子質量的概念)。

[生乙]提出假設二：1個碳原子質量的“若干倍”是12克、1個氧分子質量的“若干倍”恰好是32克；或者說12克、32克氧含有“相同”的微粒數。

[師生討論]要證明假設二，必須算出12克碳含有多少個碳原子、32克氧分子含有多少個氧氣分子?根據以下公式計算：碳原子數=12／一個碳原子的質量、氧分子數=32／一個氧分子的質量(師提供數據：mC=1．9934×10^-23克，mO2=5．3156×10^-23克)。

學生計算發現，12克碳、32克氧含有相同的微粒數，該數值約為6．2x10^-23，故假設二成立。

[師提問]我們再來算一算、找一找規律，學生填表。

[師生歸納]由上表得出規律：在數值上等于物質式量一定質量的物質含有的微粒數為一個常數，其值約為6．02x10²³。

[師講述]為了紀念化學家阿佛加德羅，我們把6．02x10²³稱為阿佛加德羅常數，符號為N_A。再回到上面的問題：如果要你“數”微觀粒子f如水分子)，你會以多大的“集合標準”去數?說出選擇這個標準的理由是什么?

[生討論]多數學生用6．02×10²³為標準，選擇這個標準的好處是“能將微粒數、物質的質量和化學式量聯系起來”，即6．02x10²³個微粒的質量在數值上就是該物質的式量。應用非常方便(注意：討論時還有學生選擇3．01×10²³、6．02×1010²⁴為標準，這樣也可求出一定數目微粒的質量，但求的質量是化學式量的相應倍數，教師可引導學生從簡潔的角度進行優化)。

(設計意圖：學生通過計算、思考、自己發現并歸納出物質質量與N_A的關系，理解選擇標準應該遵循概念承襲性、聯系性和方便性原則。)

[師過渡]其實，化學家們也非常贊成同學們的觀點，我們將上述觀點用概念的形式規定下來。

[師講述]這樣就引入一個新的概念——物質的量，按照概念學習的“3W”程序，我們總結如下：

[師問]Why(為什么要引人物質的量)?[生答]是為記數微觀粒子，師補充，更重要的，是為了在“微觀粒子和宏觀質量”之間搭起一座橋梁，更深入地研究化學反應。

[師問]What(物質的量是什么)?[生答]內容見上表。

[師問]How(物質的量怎么用)?學生回答不全面。

[師講述]物質的量主要有二個方面的應用，一是概念本身的應用問題(即概念的內涵)，二是物質的量與其它概念的聯系問題(即概念的外延)。

(設計意圖：學生通過學習教材內容如長度、時間概念，對物質的量進行類比體會、表格歸納，鞏固本節課的重點知識學習。教師介紹概念學習的“3W”程序，使學生明確概念課學習的一般程序。)

[練習一]判斷下列說法正誤(正確答案D、E)

A．物質的量既表示一定物質的質量，又表示一定微粒的數量。

B．1mol氧氣一定含有6．02x10²³個O₂分子

C．1mol氧約含有6．02x1010²³個O₂

D．0．5mol NH₃分子一定含有1．5mol氫原子

E．1．204×10²³個H₂含有氫原子的物質的量0．4mol

(設題意圖：掌握物質的量的含義、應用要點，熟悉物質的量與微粒數的轉換關系，公式見下圖。)

[練習二]計算并填下列空格(答案：48克、0．4克、1．5tool和1．5N_A)

1．5mol O2的質量是______克?

1．204×10²³個H₂2分子的質量是______克?

84克Fe的物質的量是_______mol?含有Fe原子的數目是_______?

(設題意圖：引出摩爾質量的概念，熟悉物質的量、質量、微粒數的轉換關系，公式見下圖。)

3 教學反思

《物質的量》內容的教學，一直是教師教學的難點、學生學習的難點，其原因主要有三點：一是教學內容本身抽象難懂，物質的量、摩爾、N_A)具有高密度的認知陌生性；二是高一學生身心、智力水平不高，抽象思維和演繹能力不強，對概念的理解模糊；三是教師在組織教學時有畏難情緒、創新精神不夠，有些教師甚至認為，不理解沒關系，只要會做題就行了。筆者結合十余年的教學經歷，重新設計了本節內容的教學。教師創設教學情景，以生活現象為喻，引導學生自行發現探究、最終實現知識的建構，這是本節課的教學特色。課堂上，學生將抽象概念與生活經驗有機地融和，在發現中理解概念、在應用中鞏固概念，順利地完成了教學任務。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。