“物质的量”概念难点成因分析及教学建议

乔静

摘要：“物质的量”概念是高中化学的重点和难点.在高中化学教学中，教师要通过生活中的实例类比“摩尔”概念，在此基础上引出“物质的量”，将“阿伏加德罗常数”的教学延后一课时，以补充材料的形式加以介绍，化解教学难点.

关键词：物质的量 摩尔 阿伏加德罗常数

“物质的量”是高中化学中的重要概念.它是连接微观与宏观、定性与定量的桥梁，贯穿于高中化学知识学习的始终.“物质的量”概念抽象难懂，在实际教学中与“摩尔”“阿伏加德罗常数”等以概念群的形式出现，导致教师难教、学生难学.

一、“物质的量”概念成为教学难点的原因

1.“物质的量”相关知识与技能难度较大.学习“物质的量”，前序知识有分子、原子、质量、碳-12原子、相对原子质量、相对分子质量等；并序知识有“摩尔”“阿伏加德罗常数”；后续知识有“摩尔质量”“气体摩尔体积及标准状况”“物质的量浓度”“阿伏加德罗定律”等.化学技能方面，化学式、化学方程式的书写与计算，不仅是“物质的量”概念学习的基础，而且是学生深入理解概念的有效途径.以“物质的量”为核心的计算，是高中学习的重点和难点.与“物质的量”相关的概念和知识抽象、难懂，教学中以概念群的形式密集出现，产生叠加效应，加大了“物质的量”的学习难度.

2.学生认知能力的局限.初中阶段的化学学习，是以“质量”为核心的定量系统，而“物质的量”相关概念对于高一学生来说是全新的定量系统.“质量”是宏观层面的，是学生生活中经常接触到的物理量；“物质的量”是微观层面的，是一个将质量、体积等宏观物理量与原子数、分子数等微粒世界联系起来的物理量，对抽象思维要求较高，认知发展水平仍处于具体运算阶段的学生很难将宏观与微观联系起来.

3.教材中概念的呈现方式，不利于学生理解.“物质的量”一词在汉语的语法分析中是一个偏正短语，中心词是“量”.究竟是什么量，是我们熟知的质量、长度、体积吗？概念十分模糊，在某种程度上加大了概念理解的难度.“物质的量”对应的英文是“amount of substance”，中心词是“amount”意为“数量、总数、总额”.在英语中“物质的量”的意义是明确的，就是指的数量.而在翻译过程中，直接译为“量”，给学生理解概念造成了困难.

二、“物质的量”概念的教学建议

人教版高中化学必修1呈现“物质的量”概念群的顺序是，先介绍“物质的量”，而“摩尔”是作为“物质的量”的单位被直接引出的，阿伏加德罗常数则是解释1mol粒子集体所含的粒子数约为6.02×1023.按照这样的方式进行教学，无疑是生硬地将几个概念的叠加灌输给学生，学生很难将知识内化，死记硬背概念成为大多数学生学习的现状.这与改变过去接受式学习、死记硬背、机械训练，倡导学生主动参與、乐于探究、自主建构的新课程理念背道而驰.笔者建议应由较好理解的“摩尔”引出“物质的量”概念，淡化并延后“阿伏加德罗常数”的教学.具体教学过程如下.

1.情境创设.教师播放《曹冲称象》的 Flash短片，引导学生思考：这个故事中主人公曹冲是如何聪明地化解生活中的一些难题，主要利用了什么思想？学生分析之后得出结论：化整为零的思想.教师小结：曹冲就是将难以称量的大象重量转化为相对较小的可称量的石头的重量，化整为零进行称量的.教师再引导学生思考：我们能不能用手中的直尺测量出一张纸的厚度呢？学生：当然不能，直尺的精确度不够.教师追问：如何破解这个难题？（进一步激化矛盾）学生：我们可以测量出整十张、整百张纸的厚度，然后除以纸张数……教师追问：在这个过程中，利用了什么思想？（化零为整思想呼之欲出，为“物质的量”概念的理解扫清了障碍）

2.类比“摩尔”概念.“曹冲称象”的思想是化整为零，而我们测量一张纸的厚度是利用化零为整的思想.我们不是直接测量一张纸的厚度，而是把一定数量的纸变为一个“集合体”后再测量……其实，我们生活中经常使用很多这样类似的集合体名词，如一双（2个）袜子、一打（12个）鸡蛋、一筐石头、一包餐巾纸、一火车皮物资等.“集合体”在生活中时常使用，给我们的计数带来了便利.化学是在分子、原子层面上进行的研究，我们知道分子和原子都是非常微小的，肉眼是无法辨别的.PPT展示：人教版初中化学教材“分子和原子”中的部分内容：1个水分子的质量约是3×10-26kg，1滴水中大约有1.67×1021个水分子.如果10亿人来数一滴水中的水分子，每人每分钟数100个，日夜不停，需要3万年才能数完.由此可见，原子、分子等微粒的数目是巨大的，在计数过程中一个一个数是不可取的.那么，是否可以利用“集合体”的形式来表示呢？（此时，引出“摩尔”的概念水到渠成.）因此，在化学上引入“摩尔”概念，我们将“0.012kg 12C 中所含的碳原子数”这个集合体规定为1 mol，通过精密的计算约为6.02×1023，称为阿伏加德罗常数（这里可以淡化阿伏加德罗常数的介绍，以突出“摩尔”概念的教学）.

3.引出“物质的量”概念.在理解了“摩尔”是表示物质微粒个数的单位，对“物质的量”即物质所包含微粒的数量的理解便迎刃而解.需要注意的是，“物质的量”仅是对于微观粒子而言的，不能表示宏观物质.

4.“阿伏加德罗常数”教学.“阿伏加德罗常数”是学生理解的难点，给“摩尔”和“物质的量”的学习带来了障碍.实际上，教材中回避使用“阿伏加德罗常数”，并不会影响学生对粒子集合体的理解.回避或延后“阿伏加德罗常数”概念的教学，能够降低“物质的量”概念群的理解难度.可以将其延后一个课时，以补充材料的形式对“阿伏加德罗常数”进行讲解.补充材料：阿伏加德罗，意大利化学家，在化学上的重大贡献是建立分子学说，这在化学史上具有里程碑的意义.阿伏加德罗于1811年提出分子假说，由于当时学术权威的反对，致使这一光辉成就埋没近半个世纪，在他生前未能使该学说取得化学界的公认.直到 1860 年，阿伏加德罗的学生康尼查罗将老师的分子假说在德国卡尔斯鲁厄欧洲化学家学术讨论会上大力宣传，才引起著名化学家迈尔等的注意和承认.之后，阿伏加德罗分子学说才被化学界所接受.如今，阿伏加德罗提出的同温同压下同体积气体有同数个分子已被实验证实，被称为阿伏加德罗定律.现在，1摩尔物质所含的分子数量已被测定约为6.02×1023.为了纪念阿伏加德罗的伟大功绩，被命名为阿伏加德罗常数.它是自然科学中的基本常数之一.历史上测定阿伏加德罗常数的具体数值的方法有单分子油膜法、电解法、量气法.即使在当下，阿伏加德罗常数具体数值的测定仍是现代计量学的前沿课题.

总之，“物质的量”概念是高中化学教学的重点和难点.在高中化学教学中，教师要通过生活中的实例类比“摩尔”概念，在此基础上引出“物质的量”，将“阿伏加德罗常数”的教学延后一课时，以补充材料的形式加以介绍，化解教学难点，帮助学生理解和学习“物质的量”概念群.

参考文献

龙琪.“摩尔”概念难点成因及化解策略[J].化学教学，2015（4）.

龙琪.关于“阿伏加德罗常数”的历史考量.化学教育，2015（17）.