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1、1中美化学教材“物质的量”内容编排比较谢兆贵 （江苏省盐城中学，江苏盐城 224005）摘 要： “物质的量”一直是中学化学的教学难点，而教材结构是影响教学难度的重要因素之一。文章以国内人教版化学 1（2006）及美国中学化学教材Chemistry：Concepts and Applications（2005）为研究对象，从内容体系、组织思路及内容呈现三个角度对“物质的量”进行了比较，获得了一些有益的教学启示。关键词：物质的量 化学教材 内容比较“物质的量”作为连接宏观和微观、定性和定量的桥梁，具有重要的认知价值和工具价值。因此，在我国新课程高中化学教材体系中，都将其安排在起始章中。而对于刚刚
2、进入高中阶段的学生而言，尽管“抽象思维逐渐占主导地位，但在很大程度上还属于经验型，他们的逻辑思维需要感性经验的直接支持。 1”学生思维水平的欠缺与“ 物质的量”本身的抽象难懂，形成了一组较难调节的矛盾，也造成了“ 物质的量” 的难学和难教。教材作为教师教学设计的主要依据、学生学习的资源，其内容设计及编排若能弥补学生思维和认知上的不足，则无疑对降低教学难度大有裨益。本文选取国内人教版化学 1（2006）及美国中学化学教材Chemistry：Concepts and Applications（2005）为研究对象，对其中“物质的量”相关内容进行分析比较，以期获得教学启示。1 内容体系比较在人教版化
3、学 1中， “物质的量” 内容主要位于“第 1 章 从实验学化学” 的第 2 节，突出其在实验中的应用；而在美国教材中，物质的量作为重要的化学量单独成章。具体内容组成如表 1 所示。表 1 中美教材中“物质的量”内容体系比较人教版化学 1 美国教材化学：概念和应用第一章 从实验学化学1 化学实验基本方法2 化学计量在实验中的应用2.1 物质的量的单位摩尔2.1.1 物质的量2.1.2 摩尔2.1.3 阿佛加德罗常数2.1.4 摩尔质量2.2 气体摩尔体积2.2.1 物质的体积2.2.2 气体摩尔体积2.3 物质的量在化学实验中的应用2.3.1 物质的量浓度2.3.2 配制一定物质的量浓度的溶液
4、第三章 金属及其化合物1 金属的化学性质1.4 物质的量在化学方程式计算中的应用第十二章 化学量1 计量物质的微粒数1.1 化学计量学1.1.1 摩尔1.1.2 阿佛加德罗常数1.2 摩尔质量1.2.1 单质的摩尔质量1.2.2 化合物的摩尔质量迷你实验 不用计量来确定数量2 摩尔的应用2.1 摩尔质量在化学计算中的应用2.2 摩尔体积在化学计算中的应用2.3 理想气体定律2.4 理论产量和实际产量2.5 计算质量分数2.6 确定化学（分子）式迷你实验 封装气体化学实验 分析混合物联系电话：13601410388；E-mail：2从以上表格可见，在中美教材中“物质的量” 概念系统的核心内容基本
5、相同，皆包含了“摩尔”、 “阿佛加德罗常数”、 “摩尔质量” 、 “气体摩尔体积 ”等核心概念，且都强调了概念的应用。两者不同之处恰恰在于概念的应用上，人教版教材将“物质的量” 置于“实验中的应用”之背景下，故引出了物质的量浓度的概念以及实验室中一定物质的量的浓度的溶液的配制；而美国教材则从 6 个角度全面阐述该概念系统的应用，并在第二节的末尾揭示了概念应用的实质“ 化学计量的相关问题都要用到摩尔的概念，因为物质的反应本质上就是微粒的反应。 ”同时，提示后一章将用摩尔的概念来学习一种混合物溶液（物质的量浓度） 。相比较而言，人教版将物质的量的应用置于实验室“配制一定物质的量的浓度的溶液”中，对
6、于物质的量应用于化学方程式计算则放在第三章第一节“金属的化学性质” 中，这样做虽然分散了难点，却割裂了知识的内在联系，弱化了物质的量概念系统的建构。既不能提供给学生较为完整的知识结构，也未能揭示概念应用的本质（从微粒角度以定量方法研究化学反应） ，与概念引入的意义相去较远，易造成学生认知上的困惑。2 组织思路比较教材以什么样的方式将不同的学习内容组合在一起，将直接影响学生认知结构的构建。两教材对于“ 物质的量” 概念系统的组织思路如图 1、图 2 所示。图 1 美国教材物质的量内容组织思路课前活动：1 摩尔是多少？通过计算 1 摩尔（6.0212 23 个）回形针头尾相连时的总长度，体会1 摩
7、尔的庞大问题：不用数数的方法，如何确定一份样品中物质的微粒是多少呢？类比银行工作人员清点硬币的方法，导出化学家计量分子、原子等微粒的分组量纲和组容量摩尔，阿佛加德罗常数运用摩尔质量计算：样品中元素原子的数目；化合物中所含粒子的个数；不同物质的量的化合物的质量。问题：500 g 的甲醇分子中含有多少个甲醇分子？合成 500 g 的甲醇需要多少克的 CO2 和 H2？将质量(宏观) 与分子( 微观)联系起来，导出摩尔质量，并在小结末点明摩尔质量提出的意义问题：如何通过化学反应推测反应的碳、氢气、氧气的质量以及生成的香叶醇(玫瑰香味的化学成分)的质量呢？导出摩尔的应用推测反应物的质量;推测产物的质量
8、;摩尔体积及应用 ;理想气体定律及应用;计算产率 计算质量分数，确定化学式(经验式)总结及预告：本章每种类型的计算，都用到了摩尔的概念。因为物质反应就是微粒之间的相互作用下一章将运用摩尔概念和物质的微粒本质学习溶液中的物质。展示 1mol 不同物质的质量，导出摩尔质量(M)，以及 n、 m、M之间的关系引言：可称量物质与原子、离子或分子之间有什么联系呢？能否用一定数目的粒子集合体来计量它们之间的关系呢？导出“物质的量” （n）类比长度、时间及其单位导出“摩尔” 、“阿佛加德罗”(N A)常数，以及n、N A、N 之间的关系问题：气体体积与物质的量、物质的质量之间有什么关系呢？讨论 1mol 不
9、同固体、液体、气体的体积，导出气体摩尔体积（V m） ，以及 Vm、V、n 间的关系展示 1mol 不同物质的质量，导出摩尔质量(M)，以及 n、 m、M之间的关系在化学实验室中常用到溶液，知道一定体积的溶液中溶质的物质的量，对于计算化学反应中各物质之间的量的关系非常便利。导出物质的量浓度及公式，以及溶液配制、溶液稀释的相关计算和过程图 2 人教版教材物质的量内容组织思路3从图 1、图 2 的比较中可发现，人教版教材在组织内容时，多以定论的形式直接给出，如引言中提出问题后，直接给出“国际科学界建议采用物质的量将一定数目的原子、离子或分子等微观粒子与可称量物质联系起来。 ”又如对 “摩尔”概念的
10、导出也是直接给出“人们用摩尔作为计量原子、离子或分子等微观粒子的物质的量的单位。概念的出现缺少必要的铺垫，其来龙去脉缺乏清晰的线索，思维跨度大，这无疑会造成学生对概念理解和应用上的困难，不利于学生稳定清晰的认知结构的构建。而美国教材则将概念自然地镶嵌于与学生经验相连的情境中，利用问题引发学生的认知冲突，在问题解决的活动和过程中建构对概念的理解。如通过课前活动体会 1 摩尔数目的庞大，让学生先对摩尔这个单位一定的感性认识。 “正如银行工作人员要计数硬币的数目，化学家要确定微粒的数目。不同的是构成物质的微粒太小而且数目更加巨大，所以不能逐一计数个体单元。那么，你有什么办法可以不数数而确定物质中微粒
11、的数目吗?”这样从学生的日常经验出发提出问题，并通过类比的方法解决问题，从感性认识自然过渡到理性思维。又如对于摩尔和阿伏加德罗常数的适用范围，教材以计数鸡蛋为例，通过学生自己分析，领会要计数的物品的大小与集合单位容量的关系，从而理解概念的适用范围，而不是通过教科书的强硬规定。这样，概念的引入和建立不是外加的，而是在活动中自主构建的，也就自然而然地逾越了思维和理解上的障碍。3 内容呈现比较教材不仅需为学生提供静态的知识，而且需提供情景和活动等素材。情景和活动主要是以栏目、插图和习题的形式表现出来的。表 2 中美教材中“物质的量”内容呈现比较人教版 美国栏目7 种：资料卡片，学与问，科学探究，实验
12、，思考与交流，归纳与整理5 种：课前活动（含起步实验，知识回顾、阅读提示） ，本节预览（含学习目标、知识回顾、关键术语） ，迷你实验，化学实验，知识概要正文插图9 幅：微观粒子与可称量物质之间存在一定关系（1） ，1mol几种物质（2） ，实验装置或仪器（4） ，标况下的 Vm（1） ，体检指标（1）18 幅：生活情景（10） ，1 摩尔是一个庞大的数（1） ，铁和碳的相对质量（1） ，一些物质的摩尔质量（2） ，气体摩尔体积（1） ，实验装置（1） ，香叶醇中各元素的质量分数（1） ，经验式为 CH2O 的化合物（1）例题和习题例题 1 道，习题 7 道 例题 7 道，试一试 5 道，本节复
13、习题 10 道，章复习题 33 道，标准化测试 8 道栏目是教材的重要组成部分，起着提纲挈领的作用。由表 2 可见，两种教材都比较重视以栏目来引导学生的学习活动。人教版教材的栏目种类较美国教材多，且交互性较强，如“学与问 ”、“思考与交流”等栏目的设置。但从栏目整体的设计来看，美国教材栏目贯穿于课前、课上、课后各个环节，较好地体现了对学生学习活动的规划和指导，使学习的指向更为明确；在插图的使用上，美国教材明显多于人教版教材，且图片中有一半多来源于生活场景，多采用实物摄影图片，更具有真实性和亲切感。两种教材皆运用图片来呈现物质的摩尔质量、气体摩尔体积等，使得抽象的概念形象化，降低了理解难度。在例
14、题和习题的设置上，美国教材亦明显多于人教版教材。美国教材通过 7 道例题4提供给学生解题的范例，其每一道例题都包含分析、方案、实施、检查的过程示范，体现了严谨性和规范性，发挥了例题的样例作用。其复习题的要求和类型也是多样的，包括理解概念、应用概念、理性思维、化学应用、技能训练、科技写作、解决问题，从多角度、多层面让学生复习、巩固、理解、运用，这无疑能够促进学生对概念的有效掌握。而人教版教材对例题和习题则稍显单薄，可能教材编者出于弱化计算、降低难度的考虑，但这与物质的量在定量研究及化学计算中的重要作用并不相匹配。4 结论及启示由以上比较可知，在“物质的量” 内容编排上，新课程下的人教版教材注重概
15、念的应用价值、学生学习活动的设计，并且以图文并茂的形式增强教材的可读性。但在内容的组织和呈现上，静态结论较多，概念的呈现跳跃性较大，缺乏必要的概念形成和发展的过程，缺少与“ 物质的量” 概念重要性相匹配的样例和习题，这无疑会造成学生理解和应用上的困难；而美国教材在内容组织上按学科的逻辑顺序，体现了较强的系统性。在知识呈现上以学生已有的经验和知识背景为依托，在问题情境的引导下让学生自主建构概念的意义，并且以多元化的习题方式让学生实现对知识的有效迁移。现行教材对“ 物质的量 ”编排的欠合理性固然是造成 “物质的量”教学难度的因素之一，但在教材结构向学生的认知结构转化的过程中，教师的教学结构起到了至
16、关重要的作用。教师在教学设计过程中应善于从与其它教材的比较中汲取营养，设计与学生认知结构相匹配的教学结构。美国教材化学：概念和应用启发我们在“物质的量” 教学设计中，应注重概念的形成和发展过程。从学生的日常生活经验及已有的知识基础出发，创设能激发有意义学习心向的问题情境，引导学生在问题解决的过程中自主建构概念、理解和应用概念。如此，“ 物质的量 ”也许是化学教师教学设计的难点，却不会成为学生化学学习的难点。参考文献1李秉德,李定仁.教学论M. 北京: 人民教育出版社,1991 :117.2宋心琦主编.普通高中课程标准实验教科书 化学 1 (必修) M .北京: 人民教育出版社,2006.3The McGraw-Hill Companies.Chemistry:Concepts and ApplicationsM. America: Columbus: Glencoe/McGraw-Hill, 200
