基于國內外化學教科書有關“物質的量”概念比較的教學啟示

劉 平 陳 燕

（1.福州第七中學，福建 福州 350025；2.福建師范大學化學與材料學院，福建 福州 350007）

“物質的量”一直是高中教學難點之一。不少研究指出“物質的量”教學的難點之一是由于這個由“Amount of substance”翻譯過來的名詞過于抽象、拗口，教材中給出的定義也不夠明確。如何表述這一概念以及怎樣進行這一概念的教學是一個長期的話題。教師在實際教學中也十分注重對“物質的量”概念的建立和剖析，在教學設計和教學策略上進行了不斷的探索。然而通過對“物質的量”相關試題的分析可以發現：單獨考察物質的量及其相關概念的題目一般只出現在中國大陸的一些單元練習中，大型考試一般都是結合其他化學知識考查綜合運用能力。對概念的過多剖析是否是人為制造難點？本文嘗試通過研究國內外教科書有關“物質的量”概念表述的區別及其處理差異，并結合學生有關“物質的量學生學習情況”問卷調查結果重建“物質的量”教學的重點。

一、國內外教科書“物質的量”概念及功能的表述

國內外教科書中“物質的量”概念及其功能的表述如表1 所示。

表1 “物質的量”概念及功能對比

（續上表）

從以上教材的對比可知，在“物質的量”概念的功能上，各個教材都提及物質的量是聯系微觀和宏觀的橋梁；但是在概念的表述上，國外教材較少闡述“amount of substance”（物 質 的 量），更 多 使 用“substance of moles”（物質的摩爾數）。這說明西方教材沒有把重點放在如何定義這個概念上，而是傾向于聯系生活中常用的計量單位，把物質的量、摩爾，以及阿伏伽德羅的數值這三個概念同時呈現出來，通過大量實例幫助學生理解三者之間的關系。

二、“物質的量”學習問卷調查

由于“物質的量”概念的抽象，對剛剛升入高中的學生的學習能力有較大的挑戰性，這會對學生的學習造成怎樣的影響？本研究通過問卷對福建省某市8 所中學高一年級學生進行了“物質的量學習成效、學習興趣、學習困難及教學建議”四個方面的調查和探討，以促進學生進行有效的自評并幫助教師調整教學策略。調查共發放問卷5000 份，回收有效問卷4856 份，回收率為97.1%，結果如下：

（一）學習成效調查

34.6%的學生認為對“物質的量”掌握較好；超過半數的同學覺得自己“會做題，但不會靈活運用”。這一調查結果與實際教學情況相近，學生在知識運用上問題較大。

（二）學習興趣調查

對于物質的量一課，19.6%的學生認為“容易”，55.1%認為“較難，但是隨著后面相關內容的學習，會慢慢理解”。29.1%的學生學習完本節課對高中化學產生了畏難情緒，28%的學生表示沒什么感覺，35.4%的學生表示很期待后面章節的學習。45.7%的學生認為“物質的量”知識點“有趣，有用”，35.4%的學生則認為“枯燥，有用”。

由以上分析結果可見，部分同學在“物質的量”的學習上存在畏難情緒。雖然在高中階段學生的抽象思維逐漸占據主導地位，但很大程度上還依賴于形象思維。許多學生剛跨入高中，遇到像“物質的量”這樣抽象的概念就會感到難以適應高中化學的學習，對教師的教法表現出明顯的不適應。如果不給予合理的引導，學生很容易產生消極情緒繼而對化學學習失去熱情和興趣。因此，做好初高中化學教學的銜接與過渡對化學教學有著重要的現實意義。

（三）學習問題診斷調查

在造成“物質的量”學習困難的原因上，42.5%的學生認為是“概念抽象不好理解”，35%的學生則認為是“名稱拗口難記”“字母繁多混亂”，以及“個人的畏難情緒”，另有部分學生認為“計算繁瑣復雜”“公式不會運用”等造成了“物質的量”學習的困境。

（四）教學建議調查

調查結果顯示，對于“物質的量”的學習，學生更傾向于“師生共同討論”和“類比生活實例”的教法，反對教師一味地灌輸，或是題海戰術。化學上有很多抽象的知識，學生在已有的認知基礎上理解起來可能會有些困難。此時，教師反復強調，強行將知識點塞給學生的方法是不可取的。

三、“物質的量”學習困難的成因分析

通過比較國內外的教材并分析學生的調查問卷，筆者認為在物質的量相關學習中學生的學習難點來自以下幾個方面：

（一）教材編排

在教材編排上“是否通過有代表性的實例詳細闡釋了概念定義”“是否使用多種形式圖片，對圖片、照片曲線圖等表象工具的說明”“是否進行了圍繞概念的翔實剖析”“是否表述注意糾正學生可能有的錯誤概念或者易混淆的地方”？研究發現，國外大部分化學教材注重減少教材的抽象性難度，減少學生認知上的困難。

國內高中化學教材在編寫時應該豐實該部分內容，借鑒國外教材的經驗，增加相關習題范例以及應用情境，提高對學生的學習要求，從而幫助學生形成更加系統的知識框架。

（二）初、高中對化學知識掌握程度的要求

初中課標對學生“微粒觀”的要求僅僅是客觀存在的直觀層面上，而高中階段的要求則是：認識化學計量的基本單位——摩爾，能運用于相關的簡單計算，體會定量研究的方法對研究和學習化學的重要作用。新高一的學生要從最低等次的“知道”水平跨越到“運用、體會”這樣的較高水平，這無異于是要求剛學會走路的學生馬上跑起來。

（三）化學知識的綜合運用

從調查結果來看，本節課的教學最大的難點在于如何使這個抽象的概念具體化以及幫助學生理解并記憶公式。這就需要教師高度利用學生的已有認知和直接經驗，使抽象難懂的概念“豐滿”起來。“物質的量”不同于“時間”“質量”等生活中常見的物理量，但是可以利用生活中熟悉的“集合體”的概念以及常見物理量進行類比。配以相應的練習的基礎上促進物質的量的概念形成。此外，要及時解決學生出現的問題，否則會造成惡性循環。

四、“物質的量”教學啟示

國內外的教科書在“物質的量”上的不同處理以及調查問卷結果，啟示教師在物質的量教學中需要注意如下幾點：

（一）弱化物質的量概念解析、不人為制造難點

“物質的量”及相關概念是解決化學計算問題的“萬能鑰匙”，因此物質的量是一個“工具性知識”?？v觀歷年高考試題，有關物質的量的考查都是與鹽類水解、氧化還原等重難點知識相結合并設置在實驗題中摻入計算的成分，且有些試題對物質的量濃度的計算，常常用字母代替實際數值，因此從評價角度來看，對物質的量的考查主要在于運用其解決問題，而非概念本身。在做學生問卷調查時，有位同學寫道：“物質的量是一個抽象的工具，可以通過類比來理解，將抽象的工具具體化，再多做練習熟悉幾個公式?！边@位同學很好地理解了引入“物質的量”的意義——化學量之間轉化的工具。一些教師也同意這種說法，認為教學不用過于刻意地強調“物質的量”到底是什么，就像某種工具一樣，雖然不知道它叫什么，但是我們會熟練地使用它就可以了。因此在教學過程中不建議過多地剖析概念，人為制造難點。

（二）應用多種手段化抽象為具體，促進物質的量概念理解

從調查結果來看，物質的量的教學最大的難點在于如何使這個抽象的概念具體化以及幫助學生理解。這就需要教師利用學生的已有認知和直接經驗，使抽象難懂的概念形象具體起來。例如，讓學生數出一定數量的綠豆或黃豆后，再以這些數量的豆子為單位進行稱量估算一堆豆子的個數，來體會物質的量的宏微觀橋梁作用；或者使用卡通畫展示“如果一個原子的大小和一粒沙一樣大，那么一摩爾的沙子則能將整個澳大利亞的陸地覆蓋至2 米厚”，使學生感受物質的量單位摩爾的數量級；或者多指引學生關注教科書中以對比圖的形式展示的碳、硫、紅磷等1mol 不同物質的質量，以增加直觀的體驗。

此外，還可以利用生活中熟悉的“集合體”的概念以及常見物理量進行類比，配以相應的練習，促進物質的量的相關概念形成。例如，可以告訴學生：在計數數量較多的物體時，用“打”這樣的單位總是顯得方便一些。化學家也使用類似的計量單位，它就是摩爾。然后讓學生使用刻度尺測量一個回形針的長度，并問學生“假設1 摩爾是6.02×1023個，那么將回形針頭尾相連，1 摩爾的回形針的總長度是多少？”然后讓學生將計算出的回形針的總長度折合為光年（1 光年等于9.46×1015m），并與一些已知的天文距離（地球離除太陽之外最近的恒星為4.3 光年，離銀河系的中心為30000 光年，離最近的其他星系為2×106光年）相比較，從而讓學生對摩爾的數量級有一個感性的認識。

（三）強化練習應用，夯實物質的量計算

調查研究及對學生作業分析，發現學生雖然記住了相關計算公式，卻不會運用或胡亂套用。已有研究表明，在物質的量相關計算方面，如果對物理量的來龍去脈交代較少且缺乏相應的計算示范的話，則容易使學生陷入死記硬背套用公式的境地。［9］因此，國內外教科書在物質的量的內容編寫上，使用了大量嵌入式評價習題，且常常呈現相關習題范例以及應用情境，從而幫助學生學會應用。例如，我國化學教科書以市場上銷售的一種“加碘食鹽”包裝袋上的部分文字說明為問題情境，讓學生計算每千克加碘鹽中KIO3的物質的量和碘的質量，并說明成人每天使用6.0g 這種加碘鹽是否能獲得所需要的碘；國外教材則讓學生將不同數量的抗酸藥片的碎片放到相同材質規格的氣球中，使用注射器使其溶解釋放二氧化碳氣體后，對氣球進行定時測量體積并繪制表格，計算每個氣球最大膨脹時所含二氧化碳的質量和摩爾數。所以，在物質的教學中，可以借鑒此類趣味迷你實驗，讓學生在活動中夯實物質的量的計算應用。