李小龙 “分子”概念教学在初中化学、物理学科中的对比研究(2015.415)

1、“分子”概念教学在初中化学、物理学科中的对比研究成都市华阳中学 李小龙 邮编610213 不少教师发现，在进行物质构成的奥秘第一课“分子 原子”的实际教学时，预设的问题，学生很容易就能回答，没有半点悬疑可言。但学生的回答，与化学学科的要求，又有些不小的差异，甚至是错误的说法，不能达到理想的教学效果。怎样才能抓住学生好奇、求知的天性，让课堂既生动、又有趣，激发学生的求知？怎样才能纠正学生脑中固有的认知错误，在学生原有的知识基础上建构新知识，落实新的知识目标，落实情感态度价值观？怎样让教学事半功倍，提高教学的效率呢？带着这些问题，做了以下调查研究。一、调查学情，了解清楚学生已有的知识背景1分子知识

2、来源。根据与学生的交谈的方式调查得知，关于分子的知识主要来源于物理课程教学，还有少部分来源于课外阅读。2分子知识掌握程度。通过课堂的提问与学生的回答可知，学生已经知道物质是由分子等微小颗粒构成（或组成）的，而且知道，分子之间存在着引力和斥力、分子在不停地做无规则运动、分子之间有间隔、分子很小等知识。二、基本调查:比较物理教材与化学教材，寻找知识的异同。对比教材的目的，在于厘清分子这一知识在两门学科中的表述差异、知识的侧重点，深入了解学生对分子知识原有认知程度。在两门学科对该知识点的共同点的基础上，弄清楚差异性，寻找学生知识的增长点，有利于教学中对该知识的广度、深度的把握，指导教师的教学，有的放

3、矢，提高教学的有效性，达到事半功倍的效果。1教学内容的章节安排对比学科教材版本教材中所处的章节位置实际教学时间化学2012年人民教育出版社出版九年级上册，第三单元，课题1 分子和原子大约在开学第三、四周（十月左右）。2012年山东教育出版社出版九年级上册，第二单元，第一节 运动的水分子大约在开学第二、三周（九月中上旬）。2012年上海教育出版社出版九年级上册，第三章，第一节 构成物质的基本微粒大约在开学第三、四周（十月左右）。物理2012年人民教育出版社出版九年级 全一册 十三章 第一节开学的第一周进行（九月初）。2005年教育科学出版社出版九年级上册 第一单元 分子动理论与内能 同上2012

4、年上海科学技术出版社出版八年级下册第十一单元小粒子与大宇宙大约在八年级下期（5月中旬）2012年北京师范大学出版社出版九年级物理全一册第十章 二、内能大约在开学第二周（9月上旬）表一2教学内容的比较。（1）比较微观粒子构成物质表述的差异。学科教材版本内容分析物理2012年人教版九年级物理“现代科学研究发现，常见的物质是由极其微小的粒子分子、原子微观粒子构成的。”（第2页）1强调物质由分子、原子构成，没有将离子单独列出来。2012年上海科学技术出版社出版八年级物理“通常，物质是由分子或原子组成的。”（第215页）；2“通常，物质是由大量分子构成的。”（第219页）。21.描述微观粒子与物质的关系

5、用了“构成”和“组成”两个词，没有统一的标准。2.没有考虑离子也是构成物质的微观粒子之一。2005年教育科学出版社出版九年级物理“物质是由大量的分子组成的，分子能保持物质原来的性质。”（九年级物理上册第2页）311.表述“组成”物质的微观粒子只有分子。2.描述微观粒子与物质的关系只用了“组成”这个词。3.分子能保持物质的性质，没有说明物理还是化学性质。2012年北京师范大学出版社出版九年级物理“现在我们已经知道，常见的物质是由分子或原子组成的。”“物质是由大量分子组成的。”“常见的物质都是由大量分子组成的。”（第8页）41. .描述微观粒子与物质的关系只用了“组成”这个词。2.第二、三句话没有

6、包含原子，更没有考虑离子也是构成物质的微观粒子之一。化学2012年人民教育出版社出版九年级化学上册“科学技术的进步，证明了物质是由分子、原子等微观粒子构成的。”（第48页）5强调了物质是由分子、原子“等”粒子构成。言下之意离子也可构成物质！2012年上海教育出版社出版九年级化学上册“科学家长期研究证实，构成物质的微粒有原子、离子和分子。”（65页）6明确的表述构成物质的微粒有三种。2012年山东教育出版社出版九年级化学上册“分子是构成物质的一种基本粒子，他们都是由原子构成的。”（23页）7“原子是构成物质的一种基本粒子，金，金刚石等都是由原子直接构成的。”（38页）7“离子也是构成物质的一种基

7、本粒子。”（42页）71.明确的表述构成物质的微粒有三种。2.物质是由微观粒子构成的。表二（2）有关分子性质表述差异的比较性质之1分子在不停做无规则运动学科教材版本内容分析物理2012年人教版九年级物理“一切物质的分子都在不停地做服务规则的运动，温度越高分子运动越剧烈。由于分子运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动。”(4页) 1突出分子的运动温度有关系，是一种热运动。2012年上海科学技术出版社出版八年级物理“气体和液体中的分子是在永不停息的运动。进一步研究表明固体中的分子也在永不停息地运动着。”（221页）2分固、液、气三态描述，说得比较清晰。2005年教育科学出版社出版九年级

8、物理构成物体的分子都在不停地做无规则运动，分子具有动能。3除了描述分子运动，还从能量的角度进行了描述。2012年北京师范大学出版社出版九年级物理“组成物质的分子处于永不停息的无规则运动之中。温度越高，分子运动越剧烈。我们称这种运动为热运动。”（10页）4同人教版物理教材类似化学2012年人民教育出版社出版九年级化学上册“微观粒子总在不断运动着。受热的情况下，分子能量增大，运动速率加快。”（49页）5与物理表述基本相同。2012年上海教育出版社出版九年级化学上册“构成物质的微粒是在不停的运动的。”（60页）6没有强调温度。2012年山东教育出版社出版九年级化学上册“分子的质量和体积都很小，相互之

9、间有间隔，存在着相互作用，自身有能量，总在不断的运动。”（23页）7与物理表述基本相同。表三2.性质之2分子间有间隔学科教材版本内容分析物理2012年人教版九年级物理“当物体受到拉伸时，分子间距离变大，分子间引力作用更加显著；当物体受到压缩时，分子间距离变小，分子间的斥力更加明显。”(10页) 1描述分子间的间隙的时候，强调引力和斥力。2005年教育科学出版社出版九年级物理“分子间距离变小时表现为斥力，分子间距离变大时表现为引力。”(4页) 3化学2012年人民教育出版社出版九年级化学上册“相同质量的同一种物质在固态、液态和气态时所占体积不同，是因为它们分子间的间隔不同。”（49页）二。5与物

10、理表述基本相同，只是没有分子间作用力的描述。2012年上海教育出版社出版九年级化学上册“微粒之间都有一定的空隙，不同物质微粒之间的空隙大小不同。”（63页）6表四三、拓展调查：分子概念的演变与不同版本化学教材有关分子概念的表述差异。（1）比较不同版本的化学教材有关分子概念的表述差异。学科教材版本概念化学2012年人民教育出版社出版“由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小粒子。”（50页）52012年山东教育出版社出版“分子是构成物质的一种基本粒子，它们都是由原子构成的。”（23页）72012年上海教育出版社出版“分子是构成物质的一种微粒。”（66页）62012年科学出版社、广东教育出版

11、社出版“分子是构成物质的一种微粒。”（41页）8表五（2）比较人教版化学教材有关分子概念演变。学科人教版概念化学1994年10月出版“分子是保持物质的化学性质的一种微粒。”（26页）112001年3月出版“分子是保持物质的化学性质的最小粒子。”（26页）112006年4月出版“分子是保持物质化学性质的最小粒子。”（52页）92012年6月出版“由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子。”（50页）5表六四、结论1共同点（1）对分子性质的描述（表三、表四）有关分子运动的知识化学课本上、物理上的表述基本相同。分子的质量和体积都很小、相互之间有间隔、在不停的运动。学生在学习物理的时候，做的实

12、验已经比较充分，掌握的知识已经比较好，建议在上化学课的时候，应该略讲，或者不讲，让学生来回顾，借用已学的物理知识，提高教学的效率。（2）实验证明分子在不停运动，物理化学都用到了红墨水、品红等色素在水中的扩散。证明分子之间有间隔，部分物理、化学课本都用到了注射器压缩水和空气的对比；部分物理、化学课本都用到了酒精与水互溶体积变小的实验。可根据每个学校所用的教材版本对重合的实验略过或者是采用新的实验来教学。2差异点（1）教材中具体章节的安排（见表一）对比研究发现，物理学科有关分子的教学，不论是人教版，还是沪教版、科教版、北师大版都在化学学科之前。化学一般把该知识安排在九年级上册第三单元，个别安排在第

13、二单元，教学时间一般在每年的10月左右；物理一般安排在九年级第一单元，个别安排在八年级最后一个单元，教学时间一般在九年级开学初（九月初）。物理学科有关分子知识在学生心中的建构，完全可以为化学教学所用。教师在教学中，为了使课堂更生动、有趣，为了提高教学的有效性，不能只囿于本学科教材，忽略了他山之石可以攻玉。同时，值得注意的是，学生脑袋中构建的分子知识是按照物理教材表述构建的，应该与化学有所不同，要防止其对化学学习的干扰。（2）分子与物质的关系（见表二）化学强调分子“构成”物质；物理有的课本描述分子“构成”物质，有的描述分子“组成”物质，还有的二者根本不区分，“构成、组成”混淆使用。在化学学习中强

14、调物质是由分子、原子、离子这些微观粒子构成物质。而在物理学科学习中，比较普遍描述的是分子、原子构成物质，甚少提到离子也可以构成物质。少部分描述的是分子构成物质，或组成物质，没有提到原子和离子。化学上表述微观粒子与物质的关系的时候，用微观“构成” 这个词语。描述物质的宏观概念的时候，才用元素“组成”物质这个词语。物理课本的表述基本上就没有区分“组成”还是“构成”，常常混用，有地方说微观粒子构成物质，有的地方说微观粒子组成物质，区分不是很明显或者甚少区分。（3）微观粒子构成物质化学上明确表示了物质是由分子、原子、粒子构成的，金属、稀有气体等由原子构成；物理一般不区分物质由哪一种粒子构成，有时表述混

15、乱。比如，在描述铅块相互吸引的时候，说明分子之间的引力。在化学学科上，明确说明铅这类物质是由原子构成的。又比如，在绘制微观粒子结构图的时候，用一个一个圆球形的图片来表示水分子。而化学在描述水分子的时候，突出显示了水分子是由一个氧原子两个氢原子构成的。（4）分子运动的描述（见表三）物理侧重于分子的热运动，重点在能量的描述，更多的体现内能的概念；化学重点在于表述分子在不断运动这一点上，很少与温度相联系。（5）分子间有间隔（隙）（见表四）化学上重点在于气态物质易压缩、热胀冷缩、物质的溶解等现象的微观解释；物理重点在于描述分子间的引力和斥力。化学在有关分子之间的间隔这一性质的表述都比较简单。比如鲁教版

16、，只说到“分子之间有间隔”。 物理上除了描述分子之间有间隔，还强调了物质在固态、液态和气态时分子间间隔大小各不相同，分子之间有引力和斥力。化学实际教学过程中，可以利用学生已有的知识进行教学，只需注意引导重点放在分子之间的间隔上，能用从分子的角度解释固、液和气三种状态的变化以及物质热胀冷缩的原因就行。（6）分子引力和斥力化学课本上没有这一点的表述；物理学科作为一个重点描述。（7）实验在实验设计中，物理学科重点用铅块验证分子间的引力与斥力；而化学没有关于引力与斥力的描述。在药品的选择上，化学学科选择的器材药品“更化学”，如酸碱指示剂酚酞、氨水、胶头滴管等，给后面的酸、碱、盐的知识学习做了铺垫；物理

17、上选择的器材大多为铅块、空气、水等。五、教学建议1精炼课堂，学生已知的不再赘述关于分子的教学，物理学科的学习在化学学科内容之前，在化学课堂上，直接使用物理上已学的分子的一些知识，如：“常见的物质是由大量的分子、原子构成的，物质内的分子在不停的做热运动”。能根据分子的知识解释日上村日常生活中的一些现象，无论物理现象，还是化学现象。任何有利于化学教学、有利于学生成长的的物理知识为我们化学教学所用。2精简实验物理课上已经做过的、类似的，可以不做，重点突出有化学“味”的实验，如氨水的扩散等。元素铁、汞、金刚石等构成构成构成氧气、氢气、氨水等硫酸铜、氯化钠等分子原子离子组成3使用适当的教学策略，防止干扰

18、注意纠正物理与化学的描述差异，有目的的纠正与强化，防止学生思维定势的干扰。比如在讲物质的“构成”和“组成”、微观粒子与物质的关系是，结合课本P60页的图片进行教学。4合理进行概念教学分析表五、表六中有关分子的概念，发现都是一些描述性语言，很简单，只有人教版的表述理解起来还有一定难度。这也印证了化学教学改革的指导思想，轻概念的教学，重实践探究的教学，所以我们今后的教学过程中，大可不必纠结一些的概念细节的表述，没有必要让学生死记硬背分子的概念，更不应该编制纠结概念的考题。六、展望如果物理、化学两学科有关分子的概念能够统一，可减少在学生在认知上产生混乱。比如：物质由微小颗粒“构成”还是“组成”，这一个说法应该统一；物质由分子构成，还是原子构成等等。其次应该加强各个学科对同一部分内容的整合，让学生从多个角度了解、理解和掌握同一概念。参考文献【1】彭前程.物理九年级全一册【M】，北京；人民教育出版社，2012,2-6【2】廖伯琴.物理八年级全一册【M】，上海；上海科学技术出版社，2012,214-222【3】刘锋.物理九年级上册【M】，北京；教育科学出版社，2005,2-5【4】闫金铎.物理九年级全一册【M】，北京；北京师范大学出版社