物质的量的单位—摩尔.doc

第二届全国化学教育硕士教学技能大赛——教学设计

“物质的量的单位——摩尔”的教学设计

一、教学设计思路分析
（一）学习内容特征分析：
学 习
背 景
“物质的量的单位——摩尔”是人教版《化学》必修1第一章第二节的第一版块。第一章《从实验学化学》共两节内容，第一节 化学实验基本方法中共两版块内容：化学实验安全、混合物的分离和提纯（过滤和蒸发、蒸馏和萃取）。在实验中，学生思考到的一个矛盾是：实验中，取用的药品无论是单质还是化合物，都是可以用器具称量的，而物质间发生的化学反应是原子、离子、或分子之间按一定的数目关系进行的。那么，可称量物质与原子、离子或分子之间有什么联系呢？
学生由认知矛盾产生认知需求。
学
习
内
容
自然资源
开发利用的手段
代表性举例
金属及其化合物
非金属及其化合物
有机化合物
物质结构
元素周期律

结构

变化
能量变化
举例
物质变化
举例
离子反应
氧化还原反应
化学能与电能
化学能与热能

简单分类
分散系及其分类
常用操作
对象
分类
化学
研究方法
研究对象
实验
物质
化学计量
微粒
构 成
前
后
联
系
“物质的量”概念系统位于第一章，以实验需要导入，服务于重要定量实验——配置一定的物质的量浓度的溶液。同时，也为学习元素化合物知识提供了定量的工具。如，在物质及性质、化合物的学习中，“物质的量”概念系统可用于基于化学反应方程式的计算、量化物质浓度等方面。

学习内容的地位与作用
化学计量作为沟通化学的研究方法——实验与化学研究对象——物质的桥梁，其重要意义在于使得化学研究更加科学，对宏观物质的称量直接与微观离子数目相对应，促进了化学科研向精准、量化的方向发展。从人教版必修1、必修2的逻辑结构中可以发现它提升了化学实验的地位，体现了新课程中化学教育提升学生的科学素养的宗旨，重视学生学习的过程与方法，注重科学探究能力的培养。
（二）学情分析
学生对化学实验有着强烈的兴趣，在教科书的第一节中接触了基本化学实验操作之后，学生的学习积极性得到了充分调动。学生的热情和实验中产生的认知矛盾是学生学习物质的量概念系统的强大动力，但该概念系统本身较抽象，学生的微观想象能力尚不够强，对于学生而言，这将是高中化学学习过程中遇到的第一个较大挑战，所以单纯的抽象概念教学可能会打击学生的热情。
（三）教学设计重点
在教科书的设计和教师的教学过程中应注重合理运用学习理论，帮助学生完成有意义的知识建构学习。以简便易行的实验将物质的量概念系统的抽象概念的获得生动化，注重概念形成与发展的思维过程，即知识建构的动态过程。
（四）基本思路
基于建构主义理论，创设丰富的情境，以计数硬币、回形针等生活经验和简便易行的实验为知识迁移、同化的基础，促进学生的协作与交流，最终实现意义建构，基本立足点是重视概念形成与发展的思维过程，即知识建构的动态过程。
运用迁移，提出化学计量的分组量纲和组容量，即摩尔和阿伏加德罗常数的概念。
（经验迁移，解决问题，同化概念）
类比每组硬币的质量，呈现摩尔质量概念。对于气体，观察规律，提出摩尔体积概念。
（继续迁移，同化相关概念）
从基于化学方程式的计算、摩尔体积、理想气体定律等多个角度设置概念系统的应用。
（应用概念，巩固强化）
以计算回形针、计数硬币等为学生创设学习情境。
（通过类比，发现问题，建立概念的意义。）
以过渡式呈现化学计量学的概念；对于计数硬币，调动学生讨论可行方法，发现分组法的优势。
（探讨思路，得出方法）
情境创设
合作交流
意义构建，形成体系
多角度强化，完善知识结构
图1“‘物质的量’概念系统”编排顺序示意图

二、 教学设计方案
课题
“物质的量”的单位
——摩尔
课型
新授
课时
1课时
教材目次
人教版普通高中课程标准教科书
化学1（必修）第一章第2节第一课时
教 学

目 标
【知识和技能】
1、知道“物质的量”是描述微观粒子集体的一个物理量，摩尔是物质的量的基本单位
2、知道摩尔质量的概念和不同粒子的摩尔质量的计算方法
3、学会有关物质的量的简单计算，理解物质的质量、摩尔质量、物质的量、物质的粒子数之间的相互关系及有关计算
【过程与方法】
1、通过学习，了解概念的建构过程及形成条件
2、在化学概念的学习过程中，体验类比、迁移的学习方法，培养思维能力以及研究问题的能力，提高抽象思维能力和归纳概括能力。
3、通过建构主义理论引导的学习过程，学会利用已有图示同化、顺应新的学习内容的方法。
【情感、态度与价值观】
通过学习，激发对新问题的探究兴趣，体验概念发展的必要性和重要性。
教学内容
物质的量概念系统中物质的量、摩尔、阿伏伽德罗常数、摩尔质量等概念及概念间的联系、相互转化关系
教学重点
“物质的量”概念系统中物质的量、摩尔、阿伏伽德罗常数、摩尔质量等概念及相互转换关系。
教学难点
用建构主义理论进行教学；引导学生用类比迁移的方法获得概念。
教学方法
实验迁移建构法、讨论法、讲授法、多媒体演示法
学习方法
结合本教材的特点及所设计的教学方法，用“实验迁移建构法”开展学习活动，以学生自己为主体，以生活经验为起点，利用“抛锚式”建构主义教学法教学，联系生活实际问题并进行探究，把学习过程和认知过程有机地统一起来，化被动接受转化为主动探索，使学生自主完成知识建构，感受到学习的乐趣。学生在教师帮助下顺利完成知识建构，对原有知识经验进行改造和重组，使科学认知与原有经验之间达到平衡，实现学习的有效迁移，从而获得意义建构的成功，培养自己的探究能力。
教学媒体
实验
仪器：电子秤
药品：同一发行年份的相同面值、质料相同的硬币若干（500枚以上），小塑料桶1只
多媒体
教 学 过 程 设 计
教师活动
学生活动
设计意图
【导入】
“不积跬步，无以至千里，不积小流，无以成江海”，积少成多的道理大家都知道，今天就通过亲身计算来感受一下。回形针是我们平时常用的办公用品，小小的一枚回形针可以帮助整理文件。回形针之间可以连接，串成一串，相信大家都这样做过。一般而言呢，一个回形针的长度是3cm，现在我的问题是：6.02ⅹ1023个回形针首尾相连，总长度是多少呢？
如果这串回形针在太空中伸展开来，相当于多少光年呢（1光年=9.46ⅹ1015米）？我们知道，离我们最近的恒星（除太阳外）有4.3光年，离银河系中心有30000光年，离最近的星系有2ⅹ106光年，那再来比较一下回形针串的长度，有怎样的结论呢？

体会积少成多的道理，通过计算获得对6.02ⅹ1023数目之巨大的初步认识。

以数学、天文知识为背景的课堂导入激发学生学习兴趣，促进学科间融会贯通。在渗透情感、态度与价值观教育的同时让学生对阿伏伽德罗常数数目之巨大形成感性认识。
【新课】
积少成多可能很让你有出乎意料的收获，但同时也可能成为一个难题。
【多媒体展示】
1.展示硬币图片
2.展示一则新闻
（广西新闻网-南国今报 2009-5-23）
唐先生是做鸡蛋批发生意的，一日，他用包装着1200多元的硬币来到某工商银行声福国际分理处存款，工作人员说银行有规定，点硬币要收点钞费，每点100枚收取1元。唐感到不解：从没听说过存钱还要收点钞费的，于是与对方理论，可工作人员坚称点硬币要收费，否则每次只能存200元。唐对这样的解释表示不满，遂拨打本报热线投诉。
最终在媒体干预下，问题得以解决，银行工作人员没有收取点钞费而且帮唐先生办理好了存款业务。
银行工作人员要逐个清点硬币，需要耗费大量的时间和人力，如果客户一次拿大量的硬币来银行存，势必会耽误到其他客户办理业务，所以银行建议客户最好分多次到银行存。
现在假如你是一名银行的工作人员，面对如此繁多的硬币要如何计数呢？充分发挥你的想象力，能不能设计更好的计数方法。
进行角色扮演，分析实际问题并设计解决办法。
提出先将硬币按类别分类。
让学生体验辩证唯物主义思想，进行价值观培养；通过角色扮演，让学生体会分析问题、解决问题的决策过程。
将此计数硬币作为“物质的量”概念学习迁移的基础。

先分类是对的，我们现在假定一种理想状态，即仅就其中的一类，同个年份生产的面值相同、质地相同的一大堆硬币，用怎样的方法计数呢？
请学生设计实验方案。

表面看来，分组法是比较方便快捷的。但是否可行呢，现在准备了电子秤和硬币，有哪个同学愿意来实施一下你的实验方案呢？

引导学生类比联想：“就像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。但是不同的是构成物质的微粒太小而且数目更加巨大，所以显然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的数目吗？”

利用教师提供的仪器和材料，实施实验方案，验证自己的设想。
通过引导学生思考、讨论，分析、比较，确定硬币总数的两种方法（方法一：依次数；方法二：分组法，即称3次质量（空桶质量m1；100个硬币质量m2；空桶和全部硬币的总质量m3）。

思考计数硬币与计量微粒之间的联系，迁移分组的方法。

体会分组法的优势及意义。

引导学生在领会的基础上对现有认知图式进行扩展和精炼，将计数硬币的思路迁移到化学计量当中。
【主板书】
一、物质的量（amount of substance）
1.定义：含有一定数目粒子的结合体，符号为n。
2.意义：可以将一定数目的原子、分子或离子等微观粒子与可称量物质联系起来。
【副板书】

对
象
维
度

计数硬币
计数微粒
操作人员
银行职员
化学家
操作方法
分组

及时呈现规范化的概念，对学生的发散思维适当的给予肯定和归纳总结，帮助学生巩固知识，完成构建。

对于计数硬币，这个“一定数目”是“100”；对于计数毛巾，这个“一定数目”是“12”（一打）；
启发学生思考、交流并解决问题：要数原子，这个“一定数目”应该是多少，怎样的分组容量才合适？
讲述“分组容量”——阿伏加德罗常数以及计数微粒的化学计量单位——摩尔。

经教师引导，学生明白因为原子极其微小、物质中所含微粒数目极其巨大，以“百”、“千”分组是不行的，以“百万”分仍不能满足。

启发学生对概念定义的缘由进行思考，而不是直接给出结论性的规定。
【主板书】
二、物质的量的单位——摩尔
1.摩尔（mole）：
摩尔是计量原子、离子或分子等微观粒子的“物质的量”的单位，简称“摩”，符号为mol。
2.阿伏伽德罗常数
1mol粒子集体所含有的粒子数与0.012 kg 12C中所含的碳原子数相同，约为6.02ⅹ1023，把6.02ⅹ1023mol-1叫做阿伏伽德罗常数，符号为NA。
3.概念间的联系：n=N/NA
【副板书】

对
象
维
度

计数硬币
计数微粒
操作人员
银行职员
化学家
操作方法
分组
“组”名称
桶
摩尔
组容量
100
6.02ⅹ1023（阿伏加德罗常数）

注重概念与迁移基础（计数硬币）的联系，主板书与副板书相互补充、对应。
对于摩尔和阿伏加德罗常数的适用范围，以鸡蛋为例，让学生想象能否用摩尔来计数鸡蛋。
试着计算用摩尔计数鸡蛋的话，重量、体积等数据，体会摩尔的适用范围。
通过学生自己分析，领会要计数的物品的大小与分组的容量的关系，从而理解概念的适用范围，而不通过强硬规定。
【板书】
注意事项：
1.摩尔的适用范围：微观粒子（原子、分子、离子、原子团、电子、质子、中子等）
2.摩尔计量的微粒类型必须用元素符号表示，而不能用汉字，如1molFe。
及时强化概念的适用范围及注意事项，注重细节。

“物质的量”是国际单位制（SI）的七个基本单位之一，所有的7个基本单位如下。
【多媒体展示】
国际单位制（SI）的七个基本单位

了解七个基本单位
打开思路，从全局把握概念，加深理解。

以新同化的概念作为新一轮的知识生长点，提出问题：“假设老师现在有1克金子，而大家手里有一亿个金原子，大家愿意和我换吗？”以一个问题为桥梁，将质量（宏观）与原子（微观）联系起来。
承接硬币之例，引导学生提出认知需求：分组后一组硬币的质量。通过迁移，学生自然想到要解决问题，需要知道1摩尔原子的质量。

对实际问题跃跃欲试，热情被调动，但同时发现自己认知结构尚未完善。自发提出对“摩尔质量”的认知需求。
以生活实例激起学生兴趣，巧妙设问引发新的认知需求，引导知识在原生长点上继续迁移。

【主板书】
三、摩尔质量（molar mass）
1.单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量，符号为M，单位为g/mol（或g·mol-1）。
2.摩尔质量以克为单位时，其数值都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。
如：Mg的摩尔质量是24g/mol。
3.概念间的关系：n=m/M
4.意义：测定质量即可得到微粒数目

【副板书】

对
象
维
度

计数硬币
计数微粒
操作人员
银行职员
化学家
操作方法
分组
“组”名称
桶
摩尔
组容量
100
6.02ⅹ1023
（阿伏加德罗常数）
每组的质量
一桶硬币的质量
1摩尔微粒的质量
（摩尔质量）

注重概念与迁移基础（计数硬币）的联系，主板书与副板书相互补充、对应。

用表格的形式，对比维度、相似点与不同点展示的清晰明了。
所以，1mol不同物质中所含的粒子数相同，但由于不同粒子的质量不同，1mol不同物质的质量也不同。那现在同学们查一下元素周期表，回答我的问题，是否愿意和我交换呢？
将新获得的概念及计算关系加以巩固运用，回答问题。
及时巩固概念，强化应用，同时教学设计前后呼应。
【结课】
通过本节课的学习，我们通过作为银行职员的角色扮演，把计数硬币的方法迁移到计数微粒中来，用建构主义的学习方法，自己探究学习，得到了物质的量、摩尔、阿伏伽德罗常数、摩尔质量等概念以及概念间的相互转换关系，获得了宏观量（质量）与微观（粒子）间沟通的桥梁。

上一节我们学习了化学实验的基本操作，我们发现取用药品是用器具称量的，如称量质量，而我们又知道化学反应的实质是原子、分子或离子之间按一定得数目关系进行的，对于这个矛盾，我们今天学的内容就可以解决了。但是，对于气体参加的化学反应，称量质量难以办到，经常是量取一定的体积，那么体积和微粒之间有什么关联呢，大家可以做出一些猜测与假设，我们下节课来解决这个问题。
在教师的引导下对本节课内容进行梳理归纳，明确学习的意义。

关注新的认知矛盾，获得学习的持续动力。
对学习内容进行归纳总结、获得升华。

联系后续内容，提出新的知识增长点。
板
书
设计

【主板书】
一、物质的量（amount of substance）
1.定义：含有一定数目粒子的结合体，符号为n。
2.意义：可以将一定数目的原子、分子或离子等微观粒子与可称量物质联系起来。
二、物质的量的单位——摩尔
1.摩尔（mole）
摩尔是计量原子、离子或分子等微观粒子的“物质的量”的单位，简称“摩”，符号为mol。
2.阿伏伽德罗常数
1mol粒子集体所含有的粒子数与0.012 kg 12C中所含的碳原子数相同，约为6.02ⅹ1023，把6.02ⅹ1023mol-1叫做阿伏伽德罗常数，符号为NA。
3.概念间的联系：n=N/NA
4.注意事项：
（1）摩尔的适用范围：微观粒子（原子、分子、离子、原子团、电子、质子、中子等）。
（2）摩尔计量的微粒类型必须用元素符号表示，而不能用汉字，如1molFe。
三、摩尔质量（molar mass）
1.单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量，符号为M，单位为g/mol（或g·mol-1）。
2.摩尔质量以克为单位时，其数值都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。
如：Mg的摩尔质量是24g/mol。
3.概念间的关系：n=m/M
4.意义：测定质量即可得到微粒数目

【副板书】

对
象
维
度

计数硬币
计数微粒
操作人员
银行职员
化学家
操作方法
分组
“组”名称
桶
摩尔
组容量
100
6.02ⅹ1023（阿伏加德罗常数）
每组的质量
一桶硬币的质量
1摩尔微粒的质量（摩尔质量）

【多媒体展示】中的图片部分

自主性教学评价
本节课设计的最大特点是基于建构主义理论，创设丰富的情境，以计算回形针长度、计数硬币、鸡蛋等生活经验和简便易行的实验为知识迁移、同化的基础，促进学生的协作与交流，最终实现意义建构，基本立足点是重视概念形成与发展的思维过程，即知识建构的动态过程。
本教学设计在实施过程中注意了学生思维的发散，同时应该引起注意，并有意加强的是核心内容的“收聚”，在学生自主类比迁移的基础上，教师应及时总结归纳，给出正确、严密的概念表述，并说明使用概念的注意事项。并且，可以通过适量的练习题让学生及时巩固思维成果。
参考文献
及
教学资源链接
[1]外国化学课程教科书的改革.:801/Resource/Book/Edu/JYLL/TS012037/0011_ts012037.htm.
[2]中华人们共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）[S].北京:人民教育出版社,2003:2.
[3]占小红.中学生“物质的量”概念系统认知发展研究.华东师范大学硕士学位论文,2006:1.
[4]Chemistry:Concepts and Applications©2005.
[5]The McGraw-Hill Companies.Chemistry:Concepts and Applications[Z].Columbus:Glencoe/McGraw-Hill,2005:404～405.
[6]周青，杨玲，杨辉祥.对美国化学教科书中批判性思维培养的思考[J].课程.教科书.教法,2006,(9):87～91.
[7]郑长龙.国际理科课程改革的思考[J].外国教育研究,2002,(6):26.

华中师范大学 化学教育研究所 2008级化学教学论硕士 梁德娟