關于物質的量、摩爾質量的教學思考——精熟教學策略與概念的模糊化

季正宇（無錫市輔仁高級中學　江蘇無錫　214123）

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關于物質的量、摩爾質量的教學思考——精熟教學策略與概念的模糊化

季正宇
（無錫市輔仁高級中學江蘇無錫214123）

摘要：以精熟教學策略為指導，嘗試探討物質的量、摩爾質量這一知識點的教學。文中提出了一種新的思路，即摒棄傳統課堂教學中重概念輕練習的做法，而是反其道行之重練習輕概念，甚至“消滅”物質的量這一概念。雖然可能會導致在某一階段解題時出現概念上的誤判，但是從長遠來看這點誤判完全不是問題。因為那些學生出現誤判的題目，純粹是就概念而考概念的題，根本不符合化學用于解決實際問題這一思路。

關鍵詞：物質的量；摩爾質量；教學策略；精熟法

作為一種教學策略和教育體系，精熟教學法（Mastery Learning）最早由Benjamin S.Bloom于1968年正式提出[1]。精熟教學法的核心思想是：學生必須對前一知識達到必要的熟練度才可進入后續有關知識點的學習。若是學生未達到所要求的熟練度，則需要對他們進行額外輔導和復習前一知識，然后再次測試。循環這一過程直到他們達到所需要的熟練程度為止，最后再進入下一階段的學習。

物質的量、摩爾質量作為高一新生的必學內容，其地位無疑是非常重要的。新入學的高一新生在這一部分的確遇到了很多困難。首先是概念較多難以較快掌握，其次，課后作業中的計算題一時難以下手，再次，如何將課上所學的概念快速轉變為解題技能存在很大的困難?！敖獭焙汀皩W”的分離，“學”和“練”的分離是學生學習物質的量這一概念遇到的最大問題。同時，學生在課后作業中反映出來的問題還有化學計算時對微粒觀的掌握不是很到位，很多學生不能很好地判斷特定微粒內的質子數和電子數的關系，也無法清楚地指出某微粒的原子總數和其中某一種原子數之間的關系，甚至有學生無法指出該物質的構成微粒是什么，是原子、分子還是離子。以上這些問題都給學生課后練習帶來了巨大的困難，因此在教學中必須合理運用各種教學策略和手段。

精熟教學的理念很適合這一部分的學習，核心思想是弱化概念部分，突出實踐計算部分。概念的教學只要讓學生知道有這么個東西即可，關鍵在于如何應用這東西進行高中化學的常見計算。在教學時，應該立足于學生已經擁有的知識，與學生已有知識相結合，把這節課上成他們已知的合理生長點，而非新嫁接上去的知識。圖1是初高中關于化學計算的銜接示意圖。

從圖中可以看到，物質的量的有關計算是高中化學計算的靈魂，也是初高中化學計算的銜接之處，更是初中化學計算的合理生長點。物質的量是讓學生在更高的層次，更深的維度上認識化學學科，認識宏觀可觀測的物質與微觀原子尺度之間關系的一座橋梁。接下來我們來對物質的量及摩爾質量分別進行教學探討。

物質的量的物理意義和概念應該被弱化，甚至“消滅”。學生如果不說出“物質的量”這個名詞對他們以后的學習會有什么影響呢？哪怕是大學或是更高層面的研究我想均無影響。而且寫論文時，用英語寫的話，基本不會出現“物質的量”這個詞，英文中幾乎都是用mole這個字眼[2]直接代替說物質的量?；蛘吒鼑栏褚稽c的說法是用amount of substance代替，這里的substance必須用一個很明確的物質名稱代入[3][4]。同時也有很多替代的字眼被提及[5]，反正是各種字眼都有。也有以前化學工作者最喜歡用的摩爾數（number of moles）這種說法，而mole這個字眼的起源[6]也有點復雜。

摩爾是什么？想像一下去買菜，從來不說買一顆菜，一根蔥多少錢之類的，一向都是按斤、克、千克這類質量單位來計算費用的。那么摩爾也是類似的，只不過它表示的是數量，而且限定于描述微觀物質的數量。微觀物質往往是指原子、分子、離子、質子、中子、電子等等。日常生活中，我們常用的數量單位是“個、只、件、粒、顆”等，而在微觀的化學世界中這些單位的使用就不是很合適了。我們不敢想像，當氫氣和氧氣反應時，我們需要去計算多少個氫氣分子和多少個氧氣分子發生了反應。因為這些分子實在是太小了，如果真的去數的話廢眼廢神不說，還容易出現漏數、錯數，最關鍵的是在劇烈的反應發生時，我們如何做得到在短時間內數清那些分子呢？所以摩爾出現了，它是拯救這個難題的唯一方法。我們將一定數目的微觀粒子打包處理，定義為1mol，這個數目就是阿伏加德羅常數。含阿伏加德羅常數個微粒的集合體就是1mol，所以如果這個集合體的數目只有阿伏加德羅常數的一半，那就可以記作“0.5mol”。如果是兩倍的集合體數目，那就記作“2mol”。瞧，復雜的計數問題就解決了。在此可以引入一些簡單的計算小練習，比如2個氫氣分子是多少摩爾，2個水分子有多少個氫原子（氧原子），原子總數是多少；換算為對應的物質的量又分別是多少摩爾這一類的問題。有助于學生更好地學會如何通過數目來計算出是多少摩爾。

當我們買1斤蘋果的時候，從來不會去刻意關心蘋果應該是多少個，因為這個問題是與蘋果的大?。ㄒ簿褪琴|量）有關的。今天買的蘋果大（重），那數量就少；反之，則數量變多。同樣道理，1mol微粒的質量也有可能不同，因為這跟每個微粒的質量有關。而我們已知單獨一個微粒，比如分（原）子的質量是非常微小的，為了計算方便，在初中我們學習了相對原（分）子質量這個概念。在此，我們可以簡單復習一下初中所學的計算相對原（分）子質量的公式，然后再進入下一階段引入摩爾質量的學習。

圖1　初高中關于化學計算的銜接示意圖

學生已有知識是初中以質量為主的化學計算，這一點無法改變，也不需要改變。我們只是要學生多學習一種利用物質的量進行計算的方法。教學中首先需要引起學生的疑問，為什么初中的計算可以直接將系數乘以相對原（分）子質量，得到該物質的質量。

學生初中教的就是方程式中的系數可以代表參與反應的各物質的計量數或者直接說個數比。那結合上面所講的新的計數工具摩爾，現在這些系數也就可以代表參與反應的各物質的物質的量。而相對原（分）子質量乘以物質的量得到質量的話，說明這個相對原（分）子質量看上去沒那么簡單。我們給它加上單位g·mol-1，這就成了我們高中的摩爾質量這個概念。也就是說，摩爾質量在數值上其實就是相對原（分）子質量，差別在于有單位，及物理意義不同。我的觀點是，不要在這些毫無意義的概念問題上要求學生一定搞清楚它們的差別，重要的地方在于學生能不能利用這些工具進行高中化學計算和學習。因為關于摩爾質量也存在著新的定義[4]。接下來，我們有必要讓學生進行一些計算進行印象加深。比如讓他們計算1mol水分子質量是多少，其中氫原子質量是多少。0.25g氯原子構成氯氣分子時，其質量是多少，氯原子物質的量，氯氣分子物質的量等。此處最容易犯的錯誤就是，求解摩爾質量時會按初中做計算題的方法乘以系數?？梢栽O計這樣的題目，氯酸鉀受熱分解，已經知道氧氣的物質的量，求氯酸鉀質量?；蚯舐然浀馁|量。另外可以寫下銅與稀硝酸反應的方程式，已知銅的質量，求硝酸物質的量，NO質量，水中氫原子質量這樣的復雜問題，讓學生認識到物質的量用于化學計算的方便之處。

可能有的老師會覺得這樣的講法充滿了所謂的科學性錯誤，概念模糊不清，對學生以后成長不利。的確，在很多情況下如此，但是作為老師我想應該能夠判斷哪些概念是無意義的“元概念”，哪些是必須弄清楚的概念。所謂“元概念”是我個人的想法，我認為那些無需過多解釋，對以后更高層級的學習基本無影響的就可以稱其為“元概念”。比如語文老師今天要求查字典，解釋詞語。課文里有個詞語“問題”，然后我們去翻字典找答案，卻發現這個“問題”是一個很難被解釋得清的問題。又比如英語字典中，有種字典是以英文解釋英文，如柯林斯字典。你去翻翻單詞“a/an”怎么解釋，你就會發現答案了。到最后，這些解釋總會陷入一種“死循環”。所以這一類的“元概念”根本沒必要多加解釋，將其當作一種工具直接使用即可。我想說，任何一門學科都是存在這類“元概念”的，數學、物理、化學等都有。數學中“過直線上一點與此直線垂直的直線有且僅有一條”，如果脫離了平面幾何這個基本框架我想也無從談起。而平面幾何的定義及其空間的數學模型就是一種“元概念”的表現形式。其實可以將“元概念”認為是談論一種東西的前提設定，即你必須先認可我的一些說法，然后我們才能坐下來談后面的東西。

我們經常把教學搞得很復雜，在一堂課中總想著盡可能貫徹落實各種情感、態度、價值觀、科學觀、計量觀等等“觀”，而忽視了一個最根本的問題——學生不理你的這些“觀”。他們想的是今天的作業怎么辦，然后考慮怎么應付。這無可厚非，我們無需怪學生，因為現行的考試制度決定了這一切。所以，我想教學最關鍵的還是落實為學生通過學習，有沒有掌握技能，學會一種知識或是一種思考問題的方式方法。但一堂課我想不可能讓學生把技能、知識、思考方法全學下來，我們應該有所側重，按照知識點的特點分類。有些知識是技能型的，比如物質的量、摩爾質量這一類的，作為計算工具是合格的，非要把它們提到一個很高的“觀”的高度，我看還是免了。還有一些知識是認識型的，比如元素化合物這一類的以記憶為主的知識，那就是變著方法讓學生能加深印象，記牢記好。還有一些像氧化還原反應這樣的理論型的，那就應該提升到思考方式或方法的層面上?！坝^”的教學，是融合在長期的教學過程中的，不是幾堂課就搞定的事情。甚至我覺得，可能需要到更高層級的學習中才會讓學生養成“觀”這個東西，高中就提可能有點超前了。

最后，我想說，對于我們現行教材中的很多概念上的東西，應該回過頭翻翻英文文檔了?；靖拍畈煌５卦谧?，同時我們的教材是否也應該做出相應的改變呢？而且面對物質的量這種純粹是一個生硬的英文翻譯，而帶來的后果是學生感覺學習起來很困惑，我們作為老師是不是應該主動地做點什么呢？該“消滅”的概念就應該被消滅。參考文獻

[1]https://en.wikipedia.org/wiki/Mastery_learning

[2]The mole and Avogadro＇s number https://www.khanacademy.org/science/chemistry/atomic-structure-and-properties

[3]http://goldbook.iupac.org/A00297.html

[4]Amount of Substance and the Mole，Chemistry International Vol.31 No.2 March-April 2009 by Ian Mills and Martin Milton http://old.iupac.org/publications/ci/2009/3102/1_mills.html＃authors

[5]Quantities，Units and Symbols in Physical Chemistry，3rd ed.，RSC Publishing for IUPAC，2007

[6]Cerruti，L.“The Mole，Amedeo Avogadro，and Others.”Metrologia，1994，31，159-166；McGlashan，M.L.“Amount of Substance and the Mole.”Metrologia，1994/95，31，447-455

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.01.018

文章編號：1008-0546（2016）01-0047-03

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B