对物质的量及其单位教学环节的探索

摘 要： 本文对物质的量引入的方式及摩尔质量与相对式量关系的讲解教学环节进行了探讨。

关键词： 物质的量 物理量的创设 比例法 高中化学教学

物质的量是高中化学中一个很重要的基本概念，它是摩尔质量、摩尔体积、物质的量浓度、平均摩尔质量等概念的母体。从纯化学知识点上看，它是贯穿整个高中化学计算的灵魂。从生活生产中看，它广泛地应用于工农业生产和科学研究中；它的重要性是不言而喻的，而新教材的编写又把这部分内容放在了第一章第二节，对于这时期学生的学情来说，他们的化学知识总体较浅，没有丰富的元素化合物知识，对微观世界的认识只是停留在简单的原子、分子构成层面上。客观从化学知识结构角度上说，此时引入物质的量的概念有点早，对学生来说是一个巨大挑战。如何由浅入深、循序渐进地讲解；如何合理地分化难点是摆在化学教师面前的一个重要任务。如果学生一开始在这里没学好，就会对学生学习化学造成心理障碍，产生畏难情绪，对以后学习化学产生严重的影响。针对以上问题我对物质的量的教学谈谈心得体会。

一

首先，对教材中物质的量的引出我有不同的看法。先看物质的量引出的两个范例。

范例1：

[引出基本概念] 18克水可以用托盘天平称量，但1个水分子却无法称；1把大米可以称量，1粒大米却无法称，但1粒大米质量可以计算，同理，1个水分子的质量也可以计算，通过物质的量进行换算。科学上用“物质的量”这个物理量把一定数目的原子、分 子或离子等微观粒子与可称量的物质联系起来。

范例2：

[教学过程设计]

[引言]

同学们，我这里有一杯水。请问，我们可以通过哪些物理量来描述有多少水呢？请同学们从多角度来分析。

[生]展开分析讨论。质量，体积，水分子的个数……

[师]引导学生回答，水的质量可以用天平称量，水的体积可以用量筒来量取。那么水分子的个数呢？可以直接用仪器测量吗？如果不能直接测量，那么我们怎样才能知道这杯水中含有多少个水分子呢？

[激思]请同学们相互讨论设计解决问题的方案。

[学生讨论，提出研究方案]不能直接用仪器测量，但如果已知一个水分子的质量就可以通过计算求出一定质量的水中所含水分子的个数。

[师生评价] 同学们提出的方案很好，下面我们就来完成。

[投影]我们由以下几个物理量来描述烧杯中水的多少：

[学生练习]略

[师]我们注意到，我们是用已知的水分子的质量来计算的，那么，我们在实验室中能否称出一个水分子的质量呢？其他的微观粒子也是如此，那么如果没有已知一个微粒的质量，我们又能不能知道一定质量的物质中含有的微粒数目呢？宏观质量与微粒数目之间到底有什么样的联系呢？大家和我一起学了今天的内容后就会知道了……

以上两个范例引出物质的量的概念手法虽然繁简有别，但本质是一样的，都是从为什么要创设“物质的量”为知识背景引入。这是学习一个新物理量正常思维方式，彻底理解一个物理量在自然科学研究领域或生活领域中的创设需求，就等同于掌握这个物理量的根源，学起来就会很轻松。有的物理量创设非常贴近我们的生活，如 “速度” “长度”和“体积”等物理量，这些物理量只要一提出来，学生很快就会理解为什么要创设它们。但与上述物理量相比，物质的量的创设需求却非常深奥：它是联系宏观与微观粒子的桥梁，表面上是计量微观粒子的多少，实际上是通过这种计量方式达到微观粒子数与宏观物质的质量建立联系的目的。这是化学学科发展到一定程度才意识到的一个需求。如果一开始就这样给学生讲其引入背景，学生就会“丈二和尚——摸不着头脑”，根本不会理解其本意。所以每每这样讲起来总觉得不是很顺。那么，如何处理这个环节呢？

根据知识认知的螺旋上升性，我认为物质的量的第一个课时先不要急于把物质的量的引出与物质质量联系起来，仅仅把它作为一个统计微观粒子的数目为目的的物理量出现，就会降低物质的量的学习难度，使学生更易接受；等学习完了摩尔质量之后，明白物质的量与物质质量的关系，在此时教师稍加引导，学生自然就会领悟到物质的量创设的真实需求：物质的量不仅仅是一个统计微观粒子数目的集体，更是联系微观粒子数与宏观物质的质量的桥梁。我讲解的一个范例如下。

范例3：

[教学过程设计]

[引言]

同学们，我们今天学习第一章第二节：化学计量在实验中的应用。

“计量”是我们常用的词，什么需要计量呢？我们仔细想一想，每一种计量方式都是针对一个物理量而提出。如：速度、时间、长度等它们都是物理量，都需要用特定的方式去计量。但每个物理量的提出都会涉及科学研究领域或生产实践领域中遇到的问题。如要研究机械运动时要描述物体移动的快慢便产生了“速度”这个物理量、要研究物体的长短及所占空间的大小便产生了“长度”及“体积”等物理量。我们已经学习了许多物理量及其计量方式，它们能用来解决我们身边的许多问题。今天为什么又要提出“化学计量”在实验中的应用呢？

我们首先要了解在化学实验研究上遇上什么需要计量的问题。化学学科的定义中可知道从物质组成上认知物质是化学的一个重要内容，任何一个肉眼能看到的宏观物质，从组成上说都是由许许多多看不见的微观粒子聚集而成。我们能见到的一滴水，是由很多水分子聚集而成，到底有多少水分子呢？要不要计量呢？要计量是肯定的，但如何计量？如用常规的计量方式表示，它们大概有15万亿个水分子。显而易见这种计量方式是很繁琐的。对于像水分子一样粒子很多，它们的特征是体积小、质量小、数量又很庞大，我们采取什么方式来计呢？通过我们今天学习我们就彻底知道了……

以上的开头并没有提出质量与物质的量有关联，把物质的量引出仅仅限定在解决计量微观粒子的多少的范围之内，学生就不难理解用阿伏伽德罗常数为一个单位计量微观粒子的方式。至于接下来如何进一步讲清楚物质的量这个概念，我就不再赘述了。

二

其次，对课本上摩尔质量的讲解我也提出不同的看法。一般情况下对摩尔质量的讲解是先给出一些原子、离子和分子的真实质量，然后让学生分别计算出它们1摩尔的质量是多少，从而让学生发现1摩尔任何物质的质量（以克为计）在数值上等于它们的化学式量。基本形式如下：

范例1：

填写下面的表格，看是否可以从这些数据中得出有用的结论。

结论：

[归纳]一、摩尔质量

这样处理给学生的感觉只是对上述的结果感到惊讶、觉得很神奇；然而老师没有继续讲出这种神奇的结果与物质的量的单位摩尔设定的必然联系。让学生只是在神奇的感觉中接受了它、使用了它。我觉得这恰恰抹杀了科学家苦心创设物质的量及巧妙设置其单位的大智慧，使学生无法真正地理解阿伏伽德罗常数的规定，失去了一个化学史教育的大好时机。

那么，如何突破这一难点呢？下面就是我创意的一个范例。

范例2：

[教学过程设计]

[引言]

同学们，我们上节课学习了一个新的物理量——物质的量，学习了它的单位。请一位同学回答物质的量的单位摩尔是如何规定的？

学生回答：略。

我们先看看用下面比例法的推导：

从上面的推导中不难看出：1摩尔铁原子的质量如果以克为计在数值上必然等于铁的相对原子质量（56）、我们也不难以此方法为基础推出：1摩尔任何物质的质量如果以克为计在数值上恰好等于其式量。

[归纳] 一、摩尔质量

到此，让学生终于明白了科学家对阿伏伽德罗常数的规定起到了一石二鸟的作用，体会到科学家如此规定显示出来的大智慧；它不仅仅解决了物质的量的单位问题，最主要的是把物质的量与物质的质量相关联；让学生很自然地理解出物质的量不仅仅是一个统计微观粒子数目的集体，更是联系微观粒子数与宏观物质的质量的桥梁。