1、基于学习理论初高中学生化学概念学习的问题及优化策略 以物质的量为例浅议物质的量及其单位摩尔在中学化学计算中处于核心地位，它既是教学的重点更是教学的难点。虽已百家争鸣，却仍有不白之意。 “物质的量”的教学难在何处呢？这是突破难点必须首先解决的问题。正如医家诊病与用药，只有诊明症之所在，才能对症下药，药到病除。困难的症结不在“摩尔”而在于物质的量，只要理解了“物质的量”，“摩尔”亦迎刃而解。1.概念的抽象性概念是对具体事物本质属性的文字概括，抽象性是其特点。而人们认识事物的一般规律是由具体到抽象，由简单到复杂，学习具体的事物总比抽象的概念容易。“物质的量”是对含6.021023个粒子的集合的抽象，
2、且又远离人们的日常生活经验，咋一接触，确有“飞来石之感”，因而学亦难教亦难。2.构成的特殊性与SI制其它物理量(如：长度、质量等)相比，”物质的量”是一个“的”字结构的四字词组，作为一个物理量，显然有悖于汉语言的文字习惯，读之拗口，思之难解，与学生原来关于物理量的认识出现不协调，二者要建立“非人为的实质性”。学习者必须经过认知心理的调适，这对初学者而言却是不易的。3.思维定势的影响定势是心理的一种暂时的准备状态，意指用已形成的思维形式解题策略来解决新问题的一种心理倾向，当新的问题和旧的问题合模时，定势有助于问题的解决，否则，会阻碍新问题的解决。学习”物质的量”就出现了这种现象：按照汉语言习惯，
3、”物质的量”相对/物质的质而言，通常理解为物质(宏观和微观)的多少，与之化学上的含义(仅仅量度微观粒子的多少)是有很大差别的。再者，关于物质的称量，人们习惯直称，比如，实验室称量5g碳，可直接用天平称量；对于很小的微观粒子，直称显然是行不通的。以上两点，都需要学习者克服定势，转变思路，而这种转变对于学生是有难度的。4畏难心理面对困难，有些学生胆怯了：不是知难而进而是遇难而退；不是积极思维而是消极待哺；不是深入理解却是囫囵吞枣机械学习，背有意义学习之道，越行越远，以致越学越难，越难越不想学，进入一个学习怪圈，积重难返。总之，教学”物质的量”的困难既有客观的原因又有主观的原因：客观的原因是”物质的
4、量”本身的特殊性，主观的原因是学习者自身的不良心理。我认为可以采取的解难策略有：1顺应瑞士心理学家皮亚杰认为新知和旧知出现认知冲突(认知心理失衡)不能顺利同化时，必须经过顺应(认知心理调适，重新趋向平衡)才能完成新知的同化。(1)激发学生有意义学习的心向。奥苏贝尔认为学生有意义学习的心向是进行有意义学习的必备心理条件，是学习概念的力源。作为教师要激发学生这种心向，使之自觉地把新知与旧知联系起来，以旧促新，完成新知学习。例如：在学习”物质的量”时，让学生回顾以前学过的物理量及相应单位以及宏观物体的称量方式等，无疑会有助于”物质的量”这一概念的建立。(2)利用转化思想，引入”物质的量”。转化思想是
5、重要的数学思想，作为科学的方法论，其基本含义是：改变问题的形式或解决问题的思路和策略，从而顺利解决问题。例如：数形转化、恒等代换、图文互释等都是转化思想的成功运用。它体现了思想的变通性，有助于克服思维定势。在”物质的量”教学中，隐含着这种思想：粒子-粒子集合-粒子，即把单个粒子的称量转化为粒子集合的称量，从而间接地求得单个粒子的质量，解决了单个粒子不易直称的问题。为了直观形象，我们可以用天平称量10颗黄豆(颗粒均匀)得1颗黄豆质量的形式来类比，从而引入”物质的量”及其单位。”物质的量”是以粒子集合的形式量度微观粒子的物理量。为了方便，科学上规定粒子集合所含粒子数目这12g12C所含12C的原子
6、数目；意大利化学家阿伏加德罗进行较精确的实验测定，结果约为6.021023，人称该数值为阿伏加德罗常数，以示纪念。都是人为的命名，正如父母为了起名，没有为什么可言)。这样既克服了概念的抽象性，又渗透了科学方法教育，循序渐进，通俗易懂。(3)明确内涵，界定外延，完成新知同化。“物质的量”的内涵是以含阿伏加德罗常数个粒子的粒子集合量度微观粒子的物理量，单位为摩尔。它同时量度了微观粒子的两个属性：一是数量多少， 1摩尔任何微粒皆含6.021023个；二是质量大小，例如1摩尔的质量为12g。从而起到了连结微观宏观的桥梁作用。”物质的量”的外延是它作为物理量的下位概念之一，与SI制其它6个基本物理量为并
7、列关系，只能量度微观粒子，不能量度宏观物质。例如说1mo1H是正确的；说1mol黄豆则是错误的。这样就把”物质的量”纳入到学生关于物质量的认知结构中，完成认知的同化。2强化不强化就消退，学习离不开强化。除必要的练习外，用下面三种强化形式，取得了较好的教学效果。(1)类比以加深印象。“物质的量”是典型的集合计量的物理量，与其单位摩尔相似的单位，我们也接触不少，例如：以双为单位，每双皆2；以打为单位，每打皆500等。如此类比，可以加深印象，形成较多的认知联系。(2)图示以明桥梁作用。“物质的量”是联系微观和宏观的桥梁，这是理解”物质的量”的关键，可以图示如下，使学生直观地了解，从而加深理解。(3)
8、猜迷以增强识记。猜迷是学生喜闻乐见的文字游戏，具有激发兴趣活化思维增强识记的作用，能收到寓教于乐的效果。关于“物质的量”及其单位，可用下面两条谜语来强化。一量生来就特异，一个单位大无比，宏观微观两边起；二十三个数量级；生产科研添方便，沟通阴阳两世界，粒子计量以集体。阿氏测定立伟绩。(打一物理量) (打一单位)“物质的量”及其单位“ 摩尔”，是高中化学教学的重点和难点，属于化学量类、定义性表述的概念。现代教育理论认为：用语言准确地表述定义，并清晰地界定概念的外延，是实现“ 概念形成”的途径之一，特别是对定义性表述的概念尤为重要。同时认为，充分利用学生认知结构中原有的、适当的概念图式来学习新概念，
9、是概念学习的又一策略，即“ 概念同化”策略。根据现代认知心理学的有意义学习理论和化学概念学习理论，对“ 物质的量”这一重点教学内容，采用有意义的接受学习，符合学生的认知规律。实践亦证明，对“ 物质的量”这一重点教学内容，采用有意义的接受学习，学生乐于接受，教学效果较为理想。以“ 问题”引发学生的重视和注意以学生熟悉的知识为基础，提出问题以引发学生对所要解决的问题的重视和注意，往往是比较有效的。为此，以学生比较熟悉的“氢气和氧气反应生成水”为知识基础，提出以下问题：氢气和氧气反应生成水时，三种分子的个数比是多少？质量比是多少？若用氢气与氧气反应，应消耗氧气多少克？可生成水多少克？对这两个问题，学
10、生不以为然，都能很快答出。此时，教师紧接着提出如下问题：如果我们还想知道这氢气含有多少个氢分子？这氧气含有多少个氧分子？这水又含有多少个水分子？应该如何解决呢？此问题一出，学生愕然。教师随即指出：为了解决类似的问题，科学上建立了一个“ 物理量”，叫做“ 物质的量”。这就使学生头脑中首先有了一个“ 物质的量”是一种“ 物理量”的初略印象。教师再作简要讲解“： 物理量”是用于描述物质的某种属性的。如“质量”这个物理量，用于衡量物体的惯性大小；“ 长度”这个物理量，用于衡量两点间的距离“； 温度”这个物理量，用于衡量物质的冷热程度。并提出问题：那么“ 物质的量”这个物理量，用于衡量什么呢？至此，问题
11、进入了关键。为了顺利解决问题，此时，非常有必要组织、利用学生头脑中原有的有关知识结构和观念。为此，提出如下问题：“ 我们先看一个问题：有几百公斤大米，让你数出这公斤大米大约有几粒？你将用怎样的方法来较快地完成此任务？工具只有天平，再加上你的手和大脑。”问题一出，学生立即沸腾，都投入到积极的思维活动中。最后，基本达成共识。可以采用如下两种方法：方法一：数出若干粒，称量出这若干粒的质量，再计算出总粒数。方法二：称出一两，数出这一两的粒数，再计算出总粒数。教师 随即指出：这“若干粒（或者“一两”）”是一种“ 颗粒集体”。我们今天要学习的“ 物质的量”，就是科学上建立起来的一种“ 粒子集体”，只不过名
12、称不叫“ 粒子集体”，而叫“ 物质的量”而已。物质的量”是用于衡量一定量物质中含有多少个“ 粒子集体”的物理量“， 摩尔”则是“ 物质的量”的单位名称。接下来，很自然地进入了下一个问题的讨论：科学上如何规定一摩尔中含有多少个粒子？就如同我们数大米时，需要决定是以“粒”还是以“粒”作为“ 一个颗粒集体”一样。以原有的知识结构和观念作阶梯，学习、理解新概念为了建立“ 摩尔是物质的量这个物理量的基本单位”，以及“摩尔的标准是阿伏加德罗常数”等概念，非常有必要为学生搭建理解的阶梯，这个阶梯就是学生头脑中已有的相关知识结构和观念。为理解“ 摩尔是物质的量这个物理量的单位”而搭阶梯：任何物理量都有单位。如
13、“ 质量”这个物理量的基本单位是“千克”。同理，科学上也给“ 物质的量”这个物理量规定了一个基本单位，名称为“ 摩尔”，符号为“mol”。为理解“摩尔的标准是阿伏加德罗常数”而搭阶梯：任何物理量的基本单位都有一个标准（ 基准）。同理，科学上也给“ 摩尔”这个基本单位选定了一个标准，规定：一摩尔粒子（ 即一个“ 粒子集体”）所含有的该种粒子的粒子数为12g 12C所含有的碳原子数，称为“ 阿伏加德罗常数”，表示为“NA”，近似值为6.021023。为使学生更易理解，再作对比“： 物质的量”这种“ 粒子集体”，其实也相似于学校中的“ 班集体”。对比如下：之后，可让学生自己推出“ 物质的量”“阿伏加
14、德罗常数”“粒子数”这三者之间的关系：以“错例”分析，深化以上概念的理解”物质的量”“摩尔”“阿伏加德罗常数”等概念都是学生第一次接触，难免有一些旧知识会对学生的理解和应用产生干扰。例如，把”物质的量”理解为“数量”或者“质量”等。为了消除干扰，把握概念的关键，可用变式学习的方式使学生进一步深化对以上概念的理解，可从多个侧面将某些无关因素或者关键特征设计成错例，要求学生仔细辨别，找出错误的原因。上述的教学设计既强调概念的定义和理解，运用了“概念形成”策略，又充分利用了学生认知结构中原有的、适当的概念图式，重视概念之间的相互联系和应用，运用了“概念同化”策略，最终达到了“以其所知，喻其不知，使其
15、知之”的目的。现代认知心理学认为：学习是建构内在心理表征的过程，学习者并不是把知识从外界搬到记忆中，而是以已有的经验为基础，通过与外界的相互作用来建构新的理解。如果语言文字或符号所表述的新知识能与学习者原有的认知结构中的某些有关的观念发生相互影响，产生同化作用，建立起非人为的、实质性的联系，这种学习就是有意义学习。有意义学习能够真正掌握知识的实质，在知识的理解、保持和应用等方面，效果都较为理想。奥苏贝尔还认为，发现学习与接受学习这二者，都有可能是有意义的，也都有可能是机械的。对于接受学习的方法，如果教师启发、讲授得当，同样可以使学生的学习成为有意义学习；而发现学习的方法如果应用不当，也会成为机
16、械学习。物质的量及其单位摩尔，是高一化学教学的重点和难点，属于化学量类、定义性表述的概念。现代教育理论认为：用语言准确地表述定义，并清晰地界定概念的外延，是实现概念形成的途径之一，特别是对定义性表述的概念尤为重要。同时认为，充分利用学生认知结构中原有的、适当的概念图式来学习新概念，是概念学习的又一策略，即概念同化策略。根据现代认知心理学的有意义学习理论和化学概念学习理论，对物质的量这一重点教学内容，采用有意义的接受学习，符合学生的认知规律。实践亦证明，对物质的量这一重点教学内容，采用有意义的接受学习，学生乐于接受，教学效果较为理想。有些化学概念往往具有高度的抽象性，而且教材通常采用单一的文字描
17、述，以终态的形式呈现，略去了概念的形成和发展过程。基于上述原因，学生理解概念时思维不顺畅，运用概念时不灵活， 辨析概念时不准确，这都是由于学生对概念的理解不深刻、不到位造成的。建构主义认为，知识不只是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境中，借助他人 (包括教师和学习伙伴) 的帮助，利用必要的学习资源，通过意义建构的方式获得的。在进行物质的量这一传统概念教学时，我有意识的创设问题情境，呈现相关的概念的形成过程，化静态为动态，化终态为过程，引导学生在解决问题的过程中学习概念。1创设问题情境，展示概念的形成过程，促进学生对概念的理解物质的量是一个基本的物理量，是在微观层次上计量物质的一种方法。这
18、句话说起来简单，可是学生理解起来却非常费劲。学生不明白为什么要引入一个新的物理量来计量物质的多少，引入物质的量这一概念以后对于他们学习有什么帮助和方便之处？为此我设计了如下的一个问题情境。有了上述生活中的例子，学生理解起来容易多了，而且学习的亲切感和兴趣都有了。学生根据生活中的计量事例，经过讨论很容易得到如下几点启示： 不同的物质可能有不同的计量方法，同一物质也可能有不同的计量方法；不同的计量方法是可以相互转化的； 外观越小的物质用集团的计量方法比较方便。有了日常生活中的计量方法做背景，而且学生对生活中的计量方法做了深刻的总结和分析， 学生从情境素材中挖掘出了深刻的道理。此时，教师马上抛出问题
19、： “化学实验中我们如何计量物质？宏观上我们可以用什么 (质量、体积)？微观上我们可以用什么？ 宏观的计量方法和微观的计量方法如何建立联系？有了上述的铺垫，这些关键性的问题产生得都非常自然，学生带着问题继续研究，思路也非常流畅，兴趣浓厚，学起来不累。建构主义认为， 情境是学生学习环境中的四大要素之一。学习环境中的情境必须有利于学生对所学内容的意义建构， 这就要求教师在设计教学时不仅要考虑教学目标的分析， 还要考虑有利于学生建构的情境问题创设， 并把情境问题的创设看成是教学设计的重要内容之一。一系列良好的问题情境，对学生理解概念可能起到事半功倍的效果。2通过问题情境，巧妙地深化概念、衔接概念，形
20、成知识网络概念之间只有建立了有效的联系，这样才能把概念学活，概念的应用才能自如，知识就会形成网络，能力就会得到提升。在学生学习了物质的量的基本概念以后， 我设计了如下的问题情境：这样不但检查了学生对物质的量、阿伏加德罗常数等的理解程度， 同时教师能非常自然的引出了摩尔质量的概念， 学生能够非常容易的把物质的量、物质的质量和摩尔质量之间建立有机的联系，找出它们之间的数学关系， 弄清楚了摩尔质量这一物理量的来龙去脉。在决上述几个问题的过程中， 学生之间有讨论、有思考、有合作、有会话、有交流。在新的课程理念的指导下， 我们的教学就应该以学生为主体，设计符合学生思维特点的问题，逐渐把学生的思维引向深入
21、，通过转变教学方式，提高课堂的教学效果，切实减轻学生的学习负担。在学生参与解决问题的过程中，等于学生参与了概念的形成过程，学生对概念的产生有了亲临其境、亲身经历的感觉，这样应用就会自然和顺手，也符合建构主义所说的学习的过程就是学生主动建构知识的过程，强调学生学习主动性的发挥。3通过问题情境，强化概念的辨析和应用，提高教学的实效性概念教学有三个最基本的环节，即概念的形成、概念的辨析和概念的应用。对于概念的辨析和应用，就应该让学生在实践中体会和总结，如果老师直接告诉学生，那么就违背了建构主义所倡导的建构原则，学生也不易接受，更不易形成记忆，能力的提高就更无从谈起。对于物质的量的辨析，我提出了这样的
22、问题：物质的量的产生有它的背景和适应范围，这句话为学生辨析物质的量的概念提供了方向，学生结合例题、相互讨论、互相提醒，共同得出物质的量及其单位摩尔使用时应该注意的问题，概念的辨析非常自然，是学生自己辨析得出的结论，记忆自然深刻。对于物质的量这一概念的应用，在小结本节课时，用电脑展示一个装有18 mL水的图片，然后提出问题：“看到这张图片，结合学过的知识，你能得到哪些与计量有关的结论？”，对于这一开放性的问题，学生的思维非常活跃，答案也是丰富多彩。因为所有的一切都是学生通过解决问题自己建构的知识，学生对概念的理解到位了，思维上的障碍清除了，回答问题自然就清楚了。认知心理学认为，教学活动过程中，如果让学生通过假设、观察、实验、交流、归纳、推理等学习活动获取相关知识，经历“发现知识”的过程，不仅有利于学生对概念知识的建构，而且有利于学生自主学习和终身学习能力的培养。
