初、高中教學銜接背景下“物質的量”的教學設計

摘要：隨著二期課改的深入，初、高中化學教學銜接問題逐漸成為提高課堂教學效率的關鍵。從心理狀態銜接、學習方法銜接、核心內容銜接等方面對初中化學“物質的量”第1課時的教學設計進行研究與實踐探索，旨在縮短師生的教與學適應期，促進學生化學思維能力的快速發展。

關鍵詞：化學教學銜接；物質的量；阿伏伽德羅常數；知識體系

文章編號：1005-6629(2012)8-0036-04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

1 教學分析

物質的量概念的形成是初中化學教學的難點，教學難度比較大。《上海市初級中學化學學科基本要求上》中對這一知識點的要求是：知道物質的量的概念、單位及引入物質的量的意義；能進行簡單的物質的量與微粒個數(分子、原子)之間的轉化。而高中學段的要求是：能夠理解物質的量與微粒個數(分子、原子、離子、質子、中子、電子……)之間的關系，并能夠進行相互的轉化；了解阿伏伽德羅常數(N_A)的含義等。

本節內容屬于基本概念范疇，內容比較抽象、枯燥。對于初三學生來說，抽象思維能力還不是很強，總結歸納水平還比較欠缺，初次接觸此概念時往往比較吃力，心存畏懼。如何利用生活中的經驗抽象出物質的量的概念是要解決的重點，也是難點；在此之前學生們還掌握了微觀粒子的一些基本內容，知道微粒的體積很小、質量很輕，計量起來不是很方便，這也為物質的量的引入做了很好的鋪墊。

2 教學思路

初高中化學教學的銜接歷來是人們關注的熱點問題。初高中之間，在知識上有它的連續性，但在學習能力和思維發展的要求上又有一定程度的跳躍，這導致許多高中化學教師對初中學生現有的知識結構體系、學習方法、學習習慣等明顯不滿意；許多初中生剛跨入高中，就感到難以適應高中化學的學習，對高中教師的教法表現出明顯的不適應。因此，做好初高中化學教學的銜接與過渡，找到初高中學生學習的共同點對化學教學有著十分重要的現實意義。為此，本文將從心理狀態銜接、學習方法銜接、核心內容銜接等方面開展研究與實踐探索。

2.1 心理狀態的銜接

對于初中學生來說是，化學一門全新的科目，幾乎所有的學生表現出他們對化學這門新學科有著濃厚的興趣。但初中學生的思維發展特點是雖然抽象思維逐漸占主導地位，很大程度上還屬于經驗型。遇到像“物質的量”這樣更加難以理解的學科概念之后，如果不給予合理的引導，學生也會在不久后失去學習的熱情和興趣；而高中學生的思維則具有更高的抽象概括性，理論思維已開始逐漸形成。但從初中剛剛跨入高中，學生們要面臨著學習、生活、新舊環境的巨大差異，一時還不能很快的適應。此時學習內容再變得難以理解，認識上又沒有—定的基礎和經驗，學生就會產生諸多的心理不適。

所以，初中階段的啟蒙教學中，我們更應該關注學生心理的發展，創設一些貼近生活、通俗易懂的情境，提高學生學習化學的自信。

如：在“情境創設”這個環節，我選擇以“曹沖稱象”這個典故來導入。對于中學生來說這個典故并不陌生，但放在這里寓意何在?一時之間學生的思維產生了強烈地碰撞，激發了學習的興趣。通過分析，曹沖是利用“化整為零”的思想解決了大象難以稱量的問題，那么反過來“化零為整”的思想又能為我們解決什么樣的問題呢?于是過渡到“物質的量概念的形成”環節。在這個環節，我更是從生活中常用的集合體名詞(如：雙、打、箱、包、袋、世紀等等)人手，讓學生從這些熟悉的集合體名詞中順理成章地抽象出微粒的集合體——物質的量。該環節從個人的生活經驗入手，由淺入深、層層遞進，符合中學生的心理認知水平。

2.2 學習方法的銜接

學習化學，既需要用形象思維來形成化學事物的表象、意象和想象，又需要用抽象思維來進行概括、判斷、推理。除此之外，還有很多其他常用的方法，如：對比、類比、探究、總結、歸納……

如：學生在認知物質的量這一概念時的最大障礙在于其抽象性，我們可以通過一些形象的素材、比喻等，讓學生感受引入物質的量概念的必要性，通過觀看動畫、舉例分析等各種形式，使學生充分體驗這一抽象概念的形成過程。同時用大量熟悉的生活實例進行類比，以生活中經常使用的“集合體”概念為微粒個數“集合體”的引出做鋪墊，使學生在已有認知的基礎上形成新的認知，從而加深已有印象，將知識升華。當物質的量的概念形成之后，立刻配以鞏固性的練習，檢測概念的形成情況。就像那位高中化學同仁說的一樣，及時檢測對于高中低年級的學生來說也是非常重要的。

在充分認識抽象概念的基礎上，學生對于有關微粒個數的計算就不再感到困難。但從解決問題的一般方法，以及為后續學習中摩爾質量的有關計算、溶液的有關計算、化學方程式的有關計算等作好鋪墊的角度考慮，本課的設計一改學生被動接受的學習方式，而是更加注重在學生歸納的基礎上得出物質的量與微粒個數之間關系的計算式，并進一步應用該計算式解決相關計算問題。

3.3 核心內容的銜接

在某些知識點上，高中階段是重點內容，而初中階段卻緊緊停留在表層的教學上，對學生知識體系的建構十分不利。由于學生缺乏堅實的基礎，進入高中階段再深入學習該知識點時自然感覺很艱難，所以知識體系的構建應該是我們初高中化學銜接能否有效落實的關鍵。

一個新知識體系的構建有時候要橫跨初、高中兩個學段。而初、高中化學教師對于學生在相應階段獲得的知識儲備又不是很了解，經常用以往的經驗、標準來衡量，這樣勢必會造成教師埋怨學生基礎差，學生對教師的授課要求無法完成，對化學學習感到茫然。

如：在“物質的量的規定”這個環節中涉及到了阿伏伽德羅常數的問題，但該知識點屬于高中教材內容。初用新教材我還是緊扣考綱上的要求，不敢將此內容下移至初中，只是規規矩矩地用6.02×10²³這個數據進行關系式的構建。后來發現這樣做不僅給自己的教學帶來諸多不便，也給高中物質的量的進一步學習增添了許多障礙。甚至在體現物質的量是連接宏觀與微觀的橋梁的構建上，也顯得不倫不類。

于是我嘗試著將此內容帶進了初中課堂。起初，我還是有些擔心這樣會增加學生學習的負擔。但是這幾年的教學實踐證明，這樣做不僅能很好地解釋6.02×10²³這個常數的由來，還有助于學生對物質的量的理解和認識。同時還可以幫助物質的量在微粒個數(微觀)與物質的質量(宏觀)之間架起一座橋梁，形成了對初高中知識體系的構建。當然，在這個過程中，我們還充分利用化學史實——阿伏伽德羅常數的由來，讓學生們真切地感受到化學先輩們對真理是如何追求、不斷探索的，很好地落實了情感態度和價值觀目標。

3 教學設計

3.1 教學目標

3.1.1 知識與技能

①了解化學中引進物質的量的重要性，懂得阿伏伽德羅常數的含義。

②知道物質的量是國際單位制的七個基本物理量之一，知道物質的量的符號和單位。

③理解物質的量和微粒個數之間的相互轉化，并能夠進行簡單的轉化運算。

3.1.2 過程與方法

①通過物質的量概念的形成，學會用類比的方法從熟悉、具體的概念入手來認識未知、抽象的概念。

②通過生活中集合體概念的使用，學會選用合適的集合體概念來計量物質。

③通過物質的量和微粒個數之間的轉化運算，學會應用數學方法解決化學問題。

3.1.3 情感態度與價值觀

①通過微粒個數與物質的量之間的轉化，形成“化零為整”的科學思想，并培養—定的邏輯推理能力。

②通過宏觀和微觀領域通用“集合體”的概念，體驗引入“物質的量”的概念在化學研究、學習中的重要性和必要性。

③通過阿伏伽德羅常數的由來，感受嚴謹求實、一絲不茍、不懈追求的科學態度。

3.2 教學重、難點

教學重點：物質的量的概念；物質的量和微粒個數之間的相互轉化。

教學難點：物質的量概念的形成。

3.3 教學過程

3.3.1 情境創設

【教師活動】播放《曹沖稱象》的Flash動畫，然后請學生說出這個故事中主人公曹沖是如何聰明地化解了生活中的一些“難題”，主要利用什么思想?

【學生活動】分析之后得出結論：“化整為零”

【教師總結】對，曹沖就是將難以稱量的大象重量轉化為相對較小的可稱量的石頭的重量，化整為零的……

【教師過渡】那請同學們再思考，我們能不能用手中的直尺測量出一張紙的厚度呢?

【學生嘗試】當然不能，直尺的精確度不夠。

【教師追問】那如何破解這個難題?(進一步激化矛盾)

【學生回答】我們可以測量出整十、整百張紙的厚度。然后再除以紙張數……

【繼續追問】這個過程中又利用了什么思想?(“化零為整”的思想呼之欲出，為物質的量概念的形成掃清了障礙)

3.3.2 物質的量概念的形成

【教師總結】“曹沖稱象”的思想是化整為零，而我們測量一張紙的厚度又是利用化零為整的思想。我們不是直接測量一張紙的厚度，而是把一定數量的紙變為一個“集合體”后再測量……

【過渡】其實我們生活中會經常使用很多這樣的集合體名詞。請同學們猜猜看這些集合體的含義是什么?

【舉例】一雙、一打、一個世紀等表示的含義…一

【學生回答】一雙代表2個；一打代表12個；一個世紀是100年……

【追問】我們用“一雙”、“一打”、“一個世紀”等表示有什么好處呢?

【學生回答】使用起來比較方便……

【教師活動】“集合體”在生活時常使用，請同學們找一找自己在哪些方面使用過?

【舉例】我們去超市買餐巾紙：不能說買幾張，應該說買幾包，否則出了笑話。“包”就是一定數量餐巾紙的集合體；我們到米店買米：也不能說買幾粒米，而說買多少斤、多少公斤、一袋、二袋等等，斤、公斤、袋都是一定數量米粒的集合體……)

【學生活動】熱議生活中集合體名詞的使用，體會集合體名詞在生活中的實用價值……

【過渡】化學研究中經常會涉及非常微小的粒子，剛剛使用過的集合體概念在微觀領域是否能夠應用呢?

【引導分析】我們知道分子和原子都是非常微小的，肉眼是無法辨別的。

如：小小的一滴水中大約含有1.67×10²¹個水分子。

【反問】如果一個一個來統計分子、原子的個數方便嗎?(好像數目太多了……)

【追問】要不要利用“集合體”的形式來表示呢?(此時，物質的量的概念水到渠成)

【教師講解】因此在化學上，我們把物質中含有的一定量微粒數目的集合體稱之為“物質的量”。物質的量的符號：n，單位：摩爾(簡稱摩)，符號：tool，是國際單位制中七個基本的物理量之一。

【PPT投影】國際單位制中七個基本的物理量(略)

3.3.3 物質的量的規定

【規定】科學實驗表明，在0.012 kg¹²C中所含有的碳原子數約為6.02×10²³個，如果在一定量的粒子集體中所含有的粒子數與0.012 kg¹²C中所含有的碳原子數相同時，我們就說它為1mol。也就是規定6.02×10²³個微觀粒子為一個“集合體”，稱為1 mol，因此1 tool任何物質都約含6.02×10²³個對應微粒。1 mol任何物質的微粒個數叫做阿伏伽德羅常數。阿伏伽德羅常數的符號為ⅣA，通常使用6.02×10²³mol^-1這個近似值。

【閱讀材料】阿伏伽德羅在化學上的重大貢獻是建立分子學說。阿伏伽德羅的分子學說，解決了道爾頓原子論與蓋·呂薩克定律的矛盾，但是，當時的化學界受柏濟力阿斯的二元說影響很深，認為同一種原子不可能結合在一起。于是，阿伏伽德羅的分子說，遭到泊濟力阿斯為首的，也包括道爾頓在內的化學家的反對，致使這一光輝成就埋沒達十年之久，在他生前未能使該學說取得化學界的公認。直到1860年，阿伏伽德羅的學生康尼查羅把老師的學說寫成《化學哲學教程概要》小冊子，并在德國卡爾斯魯厄歐洲化學家學術討論會上散發，才引起著名化學家邁爾等的注意和承認。之后，阿伏伽德羅學說才被化學界所接受。如今，阿伏伽德羅的同溫同壓下同體積氣體有同數個分子已被實驗證明，故這一假說已成為阿伏伽德羅定律。現在，一摩爾物質所含的分子數已被測定為6.02×10²³，為了紀念阿伏伽德羅的偉大功績，被命名為阿伏伽德羅常數。它是自然科學中的基本常數之一。

【注意】

①物質的量概念只適用于微觀粒子(如分子、原子等)。

(此處可以引入這個推斷：假設我們的地球上有60億人口，每人每天吃一斤米，阿伏伽德羅常數個米粒可以供這60億人吃14萬年，數目如此驚人……)

②使用物質的量時必須指明物質微粒的名稱或符號。(如：1 mol氧分子，2mol氦原子等)

③“物質的量”≠“物質的質量”。

3.3.4 物質的量和微粒個數之間的相互轉化

【教師活動】由于1 mol任何物質中都約含有6.02×10²³個微粒，請同學們完成以下練習。

【形成性練習1】

1 mol O₂約含有________個氧分子；

2molO₂約含有________個氧分子；

3molO₂約含有________個氧分子。

【教師活動】計算過程如下：你們能找出物質的量與微粒個數之間的關系嗎?

1×(6.02×10²³)=6.02×10²³

2×(6.02×10²³)=1.204×10²⁴

3×(6.02×10²³)=1.806×10²⁴

物質的量阿伏伽德羅常數

微粒個數

【追問】你能找到規律嗎?你能寫出已知物質的量計算微粒個數的計算式嗎?

【學生歸納】物質的量與微粒個數之間的換算：物質的量×阿伏伽德羅常數=微粒個數

【講解】一般用Ⅳ代表微粒個數，n代表物質的量，Ⅳ^代表阿伏伽德羅常數：

【板書】N=n×NA

【鞏固性練習2】略

【過渡】由于1 mol任何物質中都約含有6.02×1023個微粒，那么約6.02×10²³個微粒就可以集合成1 mob……

【形成性練習2】

6.02×10²³個氦原子約是

mol He；

1.204×10²⁴個氦原子約是mol He；

1.806×10²⁴個氦原子約是

mol He。

計算過程如下：

6.02×10²³÷(6.02×10²³)＝1

1.204×10²⁴÷(6.02×10²³)＝2

1.806×10²⁴÷(6.02×10²³)＝3

微粒個數

阿伏伽德羅常數

物質的量

【學生歸納】物質的量與微粒個數之間的換算：物質的量=微粒個數÷阿伏伽德羅常數

【板書】n=N÷NA

【鞏固性練習3】略

【教師】將上面兩個過程合并成一個總的關系式：

【教師】我們已經知道：1個氧分子中共含有2個氧原子。那1摩爾氧分子中含有多少摩爾氧原子?

【學生回答】2mol氧原子

【教師追問】請同學們繼續深入思考：1摩爾CO₂中共含有多少摩爾原子?

【學生回答】3 mol原子，因為沒有說明是什么原子，所以應該是原子的總和。

【鞏固性練習4】

(1)2 mol H₂SO₄含有H₂SO₄、H原子、S原子、O原子的物質的量各是多少?

(2)0.2mol O₂有約______個氧分子，______mol氧原子，約______個氧原子。

(3)與0.5 mol的H₂O含有相同氫原子數的是( )

A.0.8 mol HNO₃B.1.204×10²⁴個H₃PO₄

C.3.01×10²³個H₂SO₄D.1 molH₂CO₃

【回顧總結】物質的量的引入很好地將非常微小的微粒集合到了一起，方便了我們的計量；可是微粒的特點是不僅體積小、且質量輕，當然要想一個一個地去稱量微粒的質量也是不現實的事，所以我們要想稱量出微粒的質量，仍然要將一定數量微粒集合到一起，那么物質的量與物質的質量上必然有一定的關系，這個關系是怎樣的呢?我們下節課再分解……

參考文獻：

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