“物质的量”教学中“先行组织者”的设计

徐天荣

许多教师认为江苏版高一化学中的“专题1第一单元物质的量”很难教,学生普遍反映很难学,从课堂教学的实际效果及学生的作业、检测等情况也得出同样的结果,我们不仅思考,是什么原因造成的呢?!是高一新生的基础越来越差?还是教师的认识以及对教材的处理问题?笔者深思后认为是后者所致。虽然随着高中教育的逐步普及,大量的学生进入了高中学习,学生的基础水平有所下降是不争事实,但没有达到天壤之别的程度;而且学生在初中阶段所学习的知识,属于非常简单、基础的化学内容,学生的基础差别没有达到影响学习困难的主因素程度。[1] 在分析了本处教材的特点后,我认为高中教师没有将初中知识贮备有效再现是最大的原因:近年来初中教材已经发生了翻天覆地的变化,知识内容作了大量的删减,教学要求大幅降低,作为没有经历此变革的高中教师,认识还停留在自己的原有经验上,缺乏真正了解学生掌握知识的程度,以为用老一套方法教学仍然有效。没有根据学生的实际及时调整教学,就无从谈及有效地再现学生初中知识贮备,学生的学习就变成了空中楼阁,这才是导致学生学习出现困难的真正原因。

一、“物质的量”教学难点分析

1. 教材特点

(1)概念多。本处教材概念有物质的量、摩尔、摩尔质量、阿伏加德罗常数、气体摩尔体积、物质的量浓度等,而物质的量与物质的质量、物质的量与摩尔、质量与摩尔质量、摩尔质量与相对分子质量或相对原子质量、质量分数与物质的量浓度等概念属于组合关系,易混淆,所以造成了学生学习的困难。

(2)理论性强。如气体摩尔体积学习中的“相同的温度和压强下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子”理论及阿佛加德罗常数的得出等。

(3)内容抽象。本处教材主要解决微观粒子数目与可称量的质量之间的关系,所以涉及大量微粒知识,如:微粒数与物质的量的关系;物质的体积大小与构成这种物质粒子数目、粒子的大小和粒子之间距离的关系;气体体积和温度压强的关系;等等,所以内容抽象。

(4)符号杂。本处教材出现了大量的符号,有n、mol、NA、N、M、g/mol、m、V、ρ、Vm、L/mol、ω、c、mol/L,除m、V、ρ外,共有十多种符号是第一次出现,机械学习的成分多,易造成死记硬背结果,增加了教学的难度。

(5)计算难。本处教材光计算公式就有8个之多,计算常游离于微观粒子与宏观物理量之间,且许多计算还要考虑适用条件等外部因素,所以极易犯错误。

2. 教材分析

虽然本处教材知识存在概念多、理论性强、内容抽象、符号杂、计算难等问题,给课堂教学带来不少的难度,然而笔者发现“物质的量”知识与初中《科学》中的化学相关性有密切关系,大多内容是在初中微观粒子的基础上构建而成,初、高中知识联系较其他章节来得明显而丰富。如学生明确:1个氢分子由2个氢原子构成此初中知识,即可类推出1mol H₂由2mol H构成,就不会出现有些学生提出的“1mol怎么会变成2mol”的疑问。同理,物质的量浓度是在初中溶质质量分数基础上演变而来,气体摩尔体积与初中分子运动论紧密相连等,它们之间存在着许多上、下位及组合关系。因此教学中一定要做好学生初中知识贮备的有效再现,帮助学生度过学习难关。

3. 突破思路

微观粒子的知识是初中科学八年级所学,内容已逐渐生疏,因此要借助于奥苏贝尔的“学与教”的理论来突破,采用先行组织者设计的方法进行教学实为上策。

二、先行组织者设计的意义

戴维·奥苏贝尔是美国认知心理学家,他曾认为:“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话,我会说:影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。弄清了这一点后,再进行相应的教学。”

有意义言语信息学习理论的核心思想是,学生能否习得新信息,主要取决于他们认知结构中已有的有关概念;意义学习是通过新信息与学生认知结构中已有的有关概念的相互作用才得以发生的;由于这种相互作用的结果,导致了新旧知识的意义的同化。

为了提高学习效果,促进学习的有效迁移,奥苏贝尔提出了所谓“先行组织者”教学策略。先行组织者教学策略就是在向学生传授新知识之前,给学生呈现一个具有概括性和引导性的说明材料。这个概括性或引导性的说明材料用简洁、清晰和概括的语言介绍新知识的内容和特点,并说明它与哪些旧知识有关,有什么样的关系,这种引导性材料,就是先行组织者。[2]

三、先行组织者设计构想

在“物质的量”教学中,教师要对初中物质结构理论这一先行组织者采用网络化呈现方式进行复习,再辅以相关练习,教学效果明显。具体内容如下:

练习1. 下列说法正确的是( )

A. 水是由水分子构成的

B. 1个水分子由2个氢元素和1个氧元素组成

C. 水由氢气和氧气组成

D. 1个水分子由2个氢1个氧构成

E. 水是由水元素组成的

F. 1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成

G. 水是由氢、氧元素组成的

H. 水由2个氢原子和1个氧原子构成

练习2. 填空

(1)1个2氧化碳分子由_________构成;(2)10个二氧化碳分子由_________构成;(3)二氧化碳由_________组成;(4)二氧化碳由_________构成。

练习3. 填空

(1)1个水分子中含有_________个原子,含有_________个电子,6.02×10²³个水分子中含有_________个电子,含有_________个氢原子;(2)1个SO₂分子与1个SO₃分子中的原子数比为_________;(3)1个OH^-含有_________个质子,_________个电子,同理,1个SO₄^2-含有_________个质子,_________个电子;(4)1个镁原子失去_________个电子变成镁离子,在此变化中,质子数从_________个变成_________个,电子数从_________个变成_________个。

练习4. 填空

氧的相对原子质量为_________,硫酸的相对分子质量为_________,它们有无单位?

另外要学生会背诵1~18号元素,并能按顺序默写元素名称与元素符号。

在“气体摩尔体积”教学中,教师应先对初中的“分子运动论”,密度、质量、体积三者的关系,固体、液体、气体的密度大约相差多少数量级等先行组织者用设疑提问的方式来引导;在讲解“物质体积大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离这三个因素”时,用夏天的中午挤公交车时来了2个胖子与2个瘦子以及在空旷的运动场上来了2个胖子与2个瘦子的想象方式来教学,学生很容易从日常生活中找到先行组织者。

练习1. 填空

(1)分子的大小为很_________;(2)分子的轻重是很_________;(3)分子是否在运动?分子_________;(4)分子之间是否有空隙?分子之间_________;(5)分子之间有无作用力?分子之间存在着_________力和_________力。

练习2. 在标准状态(0℃、1标准大气压)下,2克氢气的体积为22.4L,2克水的体积为1mL,2克铁的体积为0.2564 mL ,求氢气、水、铁的密度?

在“物质的量浓度”教学中,应通过对溶液的概念、溶液的组成,溶液中溶质质量分数的计算公式回忆,并对如何配制一定质量分数的溶液实验操作开展讨论,从实验步骤(1. 计算,2. 称量,3. 溶解)、实验注意事项(天平、量筒的使用及读数、溶解搅拌的方法等)、实验误差分析等方面全面设计先行组织者。

练习1. 10%NaCl溶液的含义。

练习2. 实验室如何配制100克5%的NaOH溶液?写出操作步骤与所用仪器。

根据有意义言语学习理论,机械学习的迁移量最小,有时可能是零。在本章总复习时,要将符号的机械学习通过“关系式”[3]转化为有意义的知识内容,使机械学习变成有意义的学习,具体如图1。

网络化、关系式教学及练习的目的:使初中知识贮备得到有效再现的同时,为新知识的有意义学习提供讲述性先行组织者,比如高中常见练习“1mol Mg失去 mol e-变成1molMg2+”就是上述这节练习3中(4)题的类推。连续不断地用练习为新知识意义学习提供可利用的固定点,促进了知识的有效迁移。

笔者通过几年的摸索,在重视初中知识有效再现的基础上,使用“先行组织者”进行高中化学的教学,提高了课堂教学的效率,使知识的联系更加密切,取得了比较明显的效果,上述是课堂教学的一例,谨请专家批评指正。 ■

参考文献:

[1] 王建林.高一化学教学应全面关注学生的“已知”[J]. 中学化学教学参考,2003(8-9):24-26.

[2] 魏建方. “先行组织者”在高中化学教学中的运用策略[J]. 化学教学,2005(11):12-14.

[3] 壮亚峰. 浅谈化学教学中先行组织者的设计[J]. 化学教学,1997(8):19-22.