美国中学化学教材关于摩尔概念的处理及对我们的启示，本文主要内容关键词为：美国论文,启示论文,概念论文,教材论文,中学化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、引言
摩尔是中学化学教学的重要概念，在整个中学化学计算中处于核心地位。由于摩尔概念本身较为抽象，加上涉及到物质结构、物理量、化学史等知识，因而它又是中学化学教学中的一个难点。国内外化学教育工作者曾就如何教好、学好摩尔概念，如何准确地理解其科学意义进行了许多有益的探索[1]-[4]。但关于这部分的教材研究却不多见。其实，摩尔概念引入中学教材的历史并不长，大约始于70年代初期。尽管在过去的二十多年里各国的化学教材编著者对如何写好摩尔这部分内容做过许多尝试，但就目前情况来讲，这个问题仍然是广大化学教师和教科书编著者所关注的。我们认为，研究、借鉴国外教材的处理方式并与我国教材相比较对于摩尔概念教学和相关教材的编写是大有裨益的。
二、美国中学化学教材关于摩尔概念的处理
美国学者Staver和Lumpe曾对美国29种化学教科书中关于摩尔概念的部分进行了内容分析[5]，他们试图研究的问题是：(1)摩尔概念是如何定义的？(2)在摩尔概念之前介绍了哪些有关原子的概念？(3)教材是否指出阿伏加德罗常数由实验测定？(4)摩尔概念是在什么背景下介绍的？他们把这些教材分成3组：高中教材（7种），大学预科教材（7种）和大学教材（15种）。为了便于和我国中学化学教材比较，下表引用的是第一组教材的有关信息。这7种高中化学教材在美国广泛使用，具有较强的代表性（其中有些教材笔者手中就有）。从表中可以看到：
(1)有5种教材(1,2,3,5,7)把摩尔定义为6.02×10[23]个微粒，并指明6.02×10[23]系阿伏加德罗常数。其中有3种教材(1,2,7)提到阿氏常数由实验测定。
(2)另外两种教材(4,6)把摩尔定义为含有与12克碳-12相同的微粒个数。它们在摩尔概念之后都介绍了阿伏加德罗常数，并说明这个常数由实验测定。
(3)有一种教材(1)先把摩尔定义为6.02×10[23]个微粒，再根据碳-12定义。这本教材也提及阿伏加德罗常数的实验性质。
(4)有5种教材(1,3,4,6,7)在摩尔概念之前介绍了原子模型、质量数、原子质量、原子量等概念。其余两种教材(2,5)未全面地介绍这些概念，它们采用6.02×10[23]个微粒数目给摩尔下定义。
三、给我们的启示
1.关于摩尔概念的定义
美国现行高中化学教材关于摩尔概念的定义有两种方法：一种是以6.02×10[23]下定义，另一种是以12克碳-12所含的微粒个数下定义。其中多数教材采用的是第一种方法。由于第二种定义涉及到基本单元（原子、分子或它们的集合体）以及同位素的概念，难度要大些。我国现行高中化学教材[6]（第37页）关于摩尔概念的定义是：摩尔是物质的量的单位，每摩尔含有阿伏加德罗常数个微粒。它实际上包含两层意思，即“摩尔是物质的量的单位”——定性描述；“每摩尔含有阿伏加德罗常数个微粒”——定量规定。这个定义中出现的是“阿伏加德罗常数”而不是6.02×10[23]这个数值，使之具有较强的科学性。但是，难度也相应地增加了。在这一句话中就包含有6个名词：摩尔、物质的量、单位、阿伏加德罗、常数、微粒（其中有3个是刚刚接触的，有的看似普通名词，如微粒，但有其特定的含义）。在一句定义中涉及到如此多的名词，在中学化学教材中恐怕唯有摩尔这个概念了。笔者认为，如果把课文中的一句话改为两句话，简单地说，把逗号改为句号，分2个层次，应该便于学生理解。
2.关于阿伏加德罗常数的实验性质
我们知道，阿伏加德罗常数是由实验测定的，它的近似值是6.02×10[23]。尽管绝大多数化学教材（包括我国化学教材）都提到这一点，但事实上很多中学生把6.02×10[23]看成一个固定的数值或阿伏加德罗常数的同义词。为什么呢？笔者认为有3个原因：(1)教材中虽然提到阿伏加德罗常数的实验性，但并未强调，更没有通过实验去验证；(2)大量的练习作业强化了这一错误观念(misconception)；(3)类比方法的运用。这里重点谈谈第三个原因。由于摩尔概念比较抽象，难以理解，以上7种化学教材都采用“打比方”（类比）的方法来介绍这个概念。例如，《健康化学》（Herron等，1987）在介绍摩尔概念之前有这么一段话：“一打是我们经常使用的数量单位。然而一打或两打原子还是太小了，即使在高倍显微镜下也看不到。正像我们说一打鸡蛋，一打桔子，一打炸面饼，摩尔这一名词是用来描述一定数目的原子、分子、离子或电子的”（第98页）。《社会中的化学》（Chemcom，美国化学会，1988）也有类似的比方：“你们知道计数单位‘双’，‘打’等。正像一打水分子即12个水分子，对化学家来说，一摩尔水分子就是6.02×10[23]个水分子”（第11页）。我国化学教材中虽然没有采用类比方法来讲解摩尔概念，但在实际教学中很多化学教师还是喜欢用它。应该注意的是可类比的事物之间只是相似，而不是相同，如果教材或教师在讲解“摩尔”时过分强调它与“打”，“双”的相似点，对学生正确理解摩尔概念，尤其对正确认识阿伏加德罗常数的实验性是不利的。
3.关于引入摩尔概念的背景
现代学习理论告诉我们，只有明确了学习的意义才能产生学习的动力。国内外化学教材在介绍摩尔概念之前都强调它的实际意义：把微观粒子同宏观可称量的物质联系起来。但与上面的几种教材相比，我国现行通编化学教材的“开场白”似乎有些生硬（同上书，第36页）。请看《社会中的化学》（Chemcom，美国化学会，1988）是怎样“开场”的：“一分子的硫化亚铜和两分子的氧气反应生成两分子氧化铜和一分子的二氧化硫。但是，如果一个金属冶炼厂的厂主想知道焙烧一定数量的硫化亚铜矿能产生多少污染空气的二氧化硫，这条信息对他没有太大的帮助。怎么办呢？化学家设计了一种计数单位，即摩尔……它有助于解决这个厂主的问题”。
上面提到，摩尔概念涉及到多个概念和名词。按照奥苏贝尔的认和学习理论，那些被称作“先前组织者”的概念和名词在学生头脑中组织得好坏直接影响新概念——摩尔的形成。就笔者接触到的外国化学教材而言，摩尔概念大都比较靠近原子、分子、离子等物质结构知识，相比之下，我国现行化学教材中的摩尔概念与这些知识“相隔”较远，有“孤立”之感。当然，这是由我国教材的初高中分段的特殊情况带来的。但是，如果教材在介绍摩尔概念之前对物质结构的初步知识能有个比较完整的提示或归纳，想必能给学生一个较好地“铺垫”，有利于理解摩尔概念。现行教材似乎也有这个意图，但有关的叙述过于精简（同上书，36页），难以起到“组织者”的作用。