摘要：學(xué)生理解氣體壓強(qiáng)存在困難，造成學(xué)習(xí)障礙的因素主要來自于教材中缺乏知識背景、教學(xué)理念陳舊、教學(xué)手段單一、學(xué)生錯誤地理解知識和遷移知識，教師運(yùn)用多種教學(xué)手段幫助學(xué)生突破困難。
關(guān)鍵詞：氣體壓強(qiáng)、教材的知識背景、學(xué)科互助
在實(shí)際教學(xué)中，教師在學(xué)生遇到知識理解障礙或解題障礙時(shí)，最常用的措施是將自己講解過的內(nèi)容反復(fù)講解，但有時(shí)學(xué)生始終無法理解或掌握。這種情況下，教師需要從多個角度尋找障礙形成的原因，并盡可能用各種教學(xué)手段幫助學(xué)生突破障礙。教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)初三學(xué)生在學(xué)習(xí)氣體壓強(qiáng)的相關(guān)知識時(shí)，存在許多障礙。文章結(jié)合教學(xué)實(shí)踐中的體會、初中物理教材的相關(guān)背景知識和對學(xué)生和初中物理教師的的訪談，從學(xué)生原有的知識儲備、教師教學(xué)過程中對知識的闡述和教學(xué)手段的運(yùn)用來分析障礙的產(chǎn)生，從分析微觀氣體分子的運(yùn)動特點(diǎn)來嘗試解決學(xué)生知識理解上的障礙，對宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行深入淺出的解釋。
一 學(xué)生氣體壓強(qiáng)學(xué)習(xí)的具體困難
初中化學(xué)涉及氣體壓強(qiáng)運(yùn)用的重要實(shí)驗(yàn)是空氣中氧氣體積的測定。利用紅磷燃燒測空氣中氧氣體積時(shí)，即便教師已經(jīng)做了解釋和分析，許多學(xué)生仍然無法理解為什么最終進(jìn)入瓶中的水的體積就是氧氣在空氣中所占有的體積。另外，該實(shí)驗(yàn)還涉及到許多現(xiàn)象分析，比如點(diǎn)燃后伸入太慢將導(dǎo)致進(jìn)入水偏多、未冷卻至室溫或裝置氣密性不好將導(dǎo)致進(jìn)入水偏少這些問題的分析部分學(xué)生表示難以理解，然而，對于紅磷用量少無法充分消耗氧氣導(dǎo)致進(jìn)入水偏少這個問題，能夠理解的學(xué)生比例還是較高的。
二 影響學(xué)生理解知識的障礙因素
二（一） 缺乏必要的知識背景
美國著名教育心理學(xué)家奧蘇貝爾認(rèn)為影響學(xué)習(xí)的最重要因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么，教師要根據(jù)學(xué)生的原有知識狀況進(jìn)行教學(xué)，可見對學(xué)生知識背景的研究是重中之重。但是，在進(jìn)行學(xué)情分析時(shí)，某一門學(xué)科的教師往往只會對本學(xué)科的教材和課程目標(biāo)進(jìn)行研究，很少重視其它學(xué)科教材和課程目標(biāo)對該知識點(diǎn)的教學(xué)以及對學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)生的影響，它們對本學(xué)科的學(xué)習(xí)有沒有幫助或起到何種程度的幫助。
初二物理教材對氣體壓強(qiáng)的介紹主要是對大氣壓的描述：“大氣對處在其中的物體有壓強(qiáng)，這種壓強(qiáng)叫大氣壓強(qiáng)�！眱H此而已，教材對于氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因并沒有多做闡述，影響因素也簡單介紹了流速對流體壓強(qiáng)的影響。初三化學(xué)教材僅僅在介紹物理性質(zhì)沸點(diǎn)時(shí)順便提到了大氣壓強(qiáng)：“實(shí)驗(yàn)證明，液體的沸點(diǎn)會隨著大氣壓強(qiáng)的變化而改變，如大氣稀薄的地方，大氣壓強(qiáng)變小，這時(shí)水的沸點(diǎn)就會降低。由于大氣壓強(qiáng)不是固定不變的，人們把101KPa規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓�！备鶕�(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，在物理教學(xué)和練習(xí)中，比較側(cè)重固體和液體壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)，對氣體壓強(qiáng)的要求很低。由此可以看出，僅從教材要求來說，學(xué)生對氣體壓強(qiáng)的認(rèn)識是非常有限的，學(xué)生有理解障礙的主要原因是初中物理對氣體壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)深度沒有達(dá)到初中化學(xué)的要求。
二（二） 教師的教學(xué)理念陳舊、教學(xué)手段單一
授課的初三化學(xué)教師常認(rèn)為氣體壓強(qiáng)學(xué)生在初二物理已經(jīng)學(xué)習(xí)過，點(diǎn)到即可，無需多講，教學(xué)中往往只要求學(xué)生記住實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論。另外，由于反復(fù)的練習(xí)和識記，部分因果關(guān)系學(xué)生雖然只囫圇吞棗式地接受，卻也能用于大部分解題，這更讓化學(xué)教師確定學(xué)生已經(jīng)清楚
地掌握了氣體壓強(qiáng)知識。根據(jù)訪談，部分同學(xué)認(rèn)為自己已經(jīng)理解了測定氧氣體積實(shí)驗(yàn)的原理，分析問題的方法卻是教師給出的既定結(jié)論，無法用氣體壓強(qiáng)的變化來解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。由此可見，不恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方式也造成了學(xué)生學(xué)習(xí)上的困惑，當(dāng)某實(shí)驗(yàn)有實(shí)驗(yàn)儀器或?qū)嶒?yàn)手段上的改進(jìn)時(shí)，學(xué)生很難通過自身獨(dú)立思考得出正確結(jié)論。
二（三） 學(xué)生將錯誤的或不合理的經(jīng)驗(yàn)遷移到新知識的學(xué)習(xí)上
通過與學(xué)生的交流，發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在這樣一些錯誤認(rèn)識：⑴認(rèn)為氣體受熱體積膨脹是因?yàn)闅怏w分子的體積變大。他們內(nèi)心構(gòu)建的解釋是金屬等固體物質(zhì)的體積受熱膨脹遇冷收縮，所以氣體體積的膨脹就是氣體分子的膨脹。⑵認(rèn)為容器內(nèi)氣體減少導(dǎo)致氣體的質(zhì)量減少，根據(jù)公式G=mg推導(dǎo)出壓力減小，再根據(jù)公式P=F/S，得出壓強(qiáng)減小的結(jié)論。⑶認(rèn)為某容器體積不變，溫度升高，壓強(qiáng)會變大的原因是容器內(nèi)氣體受熱分子間間隔一定變大，所以需要膨脹，而該容器體積不變，所以導(dǎo)致壓強(qiáng)變大。
由此可知，學(xué)生在學(xué)習(xí)中對氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的原因和影響因素有很大的誤解，從學(xué)生分析來看，有這樣幾點(diǎn)原因：⑴、對初二物理學(xué)知識的學(xué)習(xí)原本就是錯誤的。⑵、將氣體壓強(qiáng)等同于固體或液體壓強(qiáng)。⑶、不理解氣體分子的微觀運(yùn)動從而不理解氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生的微觀原理。
建構(gòu)主義知識觀認(rèn)為，知識不能精確地概括世界的法則，不能拿來便用，而是需要根據(jù)具體的情境進(jìn)行再創(chuàng)造。學(xué)習(xí)者是以其自身的經(jīng)驗(yàn)，包括從學(xué)校中接受的科學(xué)教育和生活中的日常經(jīng)驗(yàn)，來理解和構(gòu)建新的知識，如果這些知識本身不科學(xué)，那么構(gòu)建的新知識就會存在錯誤。學(xué)生解釋中犯的明顯錯誤是將宏觀壓強(qiáng)的知識簡單遷移到微觀壓強(qiáng)的知識中。
3 循序漸進(jìn)，運(yùn)用多種教學(xué)手段幫助學(xué)生突破困難
三（一） 立足本學(xué)科教材，尋求學(xué)科之間的互助
教師不能一味地依賴其它學(xué)科的教學(xué)，想當(dāng)然地認(rèn)為學(xué)生已經(jīng)具備必須的知識儲備，給本學(xué)科的教學(xué)制造困難。初三化學(xué)教師在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該幫助學(xué)生建立科學(xué)的微粒觀，既要關(guān)注教材的編排結(jié)構(gòu)和新課程的教學(xué)目標(biāo)又不能把教材當(dāng)圣經(jīng)，可以大膽地在教材之外尋求新的教學(xué)資源，靈活地、有創(chuàng)造性地組織教學(xué)。大部分初中化學(xué)教師在壓強(qiáng)教學(xué)上有先天知識和后天經(jīng)驗(yàn)上的欠缺，需要多與物理教師進(jìn)行交流，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)背景，加強(qiáng)自身氣體壓強(qiáng)知識的深度和廣度。學(xué)生在初二物理已經(jīng)學(xué)習(xí)了分子的特性，即分子間有間隔、分子處在永不停息的無規(guī)則運(yùn)動等，在此基礎(chǔ)上組織有效教學(xué)，不會有太多困難。
教師首先需要幫助學(xué)生理解氣體分子微觀運(yùn)動與氣體壓強(qiáng)之間的關(guān)系：氣體分子的運(yùn)動規(guī)律是雜亂無章的，朝各個方向都有運(yùn)動，可以到達(dá)封閉容器的任何位置，而氣體分子運(yùn)動是氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生源頭。氣體壓強(qiáng)的微觀實(shí)質(zhì)是大量氣體分子頻繁碰撞器壁的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，氣體壓強(qiáng)的大小就是單位時(shí)間內(nèi)作用于單位面積的碰撞力的大小。由此可知，在相同條件下，氣體分子密度越大或分子熱運(yùn)動的平均平動動能越大，單位時(shí)間內(nèi)撞擊單位面積的力就越大，壓強(qiáng)就越大，反之則越小。
學(xué)生對氣體壓強(qiáng)有了基本認(rèn)識，教師才能夠進(jìn)一步分析影響氣體壓強(qiáng)的各個因素。考慮到初三化學(xué)主要涉及到封閉空間內(nèi)的氣體壓強(qiáng)變化，涉及到的基本是沸點(diǎn)較低的、接近理想氣體的氣體，如氫氣、氧氣、氮?dú)獾�，教師備課時(shí)可以借鑒理想氣體狀態(tài)方程中各狀態(tài)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。譬如，在空氣中氧氣含量測定實(shí)驗(yàn)中，燃燒前和燃燒后恢復(fù)室溫時(shí)，容器體積沒有變，溫度沒有變，但是氣體分子數(shù)目減少，導(dǎo)致密度減少，因此容器內(nèi)壓強(qiáng)減小，打開止水夾大氣壓將水壓進(jìn)來，水的體積即填補(bǔ)了氧氣的體積。若紅磷點(diǎn)燃后伸入太慢，由于燃燒放熱，使瓶內(nèi)大量空氣受熱膨脹逸出，當(dāng)容器塞好時(shí)，瓶內(nèi)氣體已大大減少，減少的不僅有消耗的氧氣，還有部分空氣，因此，當(dāng)溫度冷卻至室溫，進(jìn)入的水體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氧氣的體積。若未冷卻至室溫就打開止水夾，則此時(shí)溫度比實(shí)驗(yàn)初始溫度高，由于溫度是分子熱運(yùn)動平均平動動能的標(biāo)志，溫度越高氣體分子熱運(yùn)動越劇烈，動能越大，所以壓強(qiáng)是比室溫時(shí)偏大的，這樣容器內(nèi)外的壓強(qiáng)差就小，進(jìn)入水的體積就偏小，在此處解釋時(shí)必須提醒學(xué)生注意控制變量，溫度就是一個重要的變量，反應(yīng)前后溫度必須是一樣的，在這個前提下再來比較壓強(qiáng)的變化。對于裝置氣密性不好，許多學(xué)生理解為裝置漏氣，瓶內(nèi)有空氣泄露出去，最后進(jìn)入水的體積偏大，實(shí)際上在冷卻過程當(dāng)中瓶內(nèi)壓強(qiáng)由于小于外界大氣壓強(qiáng)，瓶外的空氣慢慢會滲透進(jìn)來，填補(bǔ)氧氣減少造成的分子減少，使瓶內(nèi)外壓強(qiáng)趨向一致，最后打開止水夾可能沒有水進(jìn)入，即便有，進(jìn)入瓶內(nèi)的水一定小于容器內(nèi)空氣體積的五分之一。
為了增強(qiáng)學(xué)生對氣體壓強(qiáng)的理解，教師還可以帶入更多實(shí)例，比如裝置氣密性的檢查，有時(shí)會通過針筒的推拉來檢測，實(shí)際是由于推拉過程中封閉體系的體積發(fā)生增減，從而導(dǎo)致氣體分子密度增減，進(jìn)而導(dǎo)致了壓強(qiáng)的變化。
三（二） 創(chuàng)設(shè)有效情境，使用形象化手段
氣體分子無法用肉眼觀察到，為了幫學(xué)生掃除障礙，真正領(lǐng)會氣體分子運(yùn)動與壓強(qiáng)的關(guān)系，教師可以借助多媒體工具，用FLASH等工具形象地進(jìn)行演示，也可以結(jié)合實(shí)際條件采用其它行之有效的方法。在解釋進(jìn)入水的體積等于減少的氣體體積時(shí)可以借用空水杯，倒入一定體積的水，必然有相等體積的氣體被排出，反之，排出氣體的體積等于進(jìn)入的水的體積。介紹氣體分子產(chǎn)生壓強(qiáng)的原理時(shí)，教師可以用拳頭模擬氣體分子在黑板壁上撞擊，氣體密度大小可以用單拳或雙拳撞擊的頻率表示，溫度改變導(dǎo)致分子運(yùn)動動能改變可以用撞擊的力度大小來表示。甚至可以設(shè)計(jì)生動的游戲請學(xué)生模擬分子運(yùn)動及對容器壁的撞擊，將學(xué)生帶入氣體壓強(qiáng)“現(xiàn)場”，在“做中學(xué)”，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性，將知識內(nèi)化，進(jìn)行更有效的學(xué)習(xí)。
為了有效地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，教師在微觀粒子上的教學(xué)需要更多的情境化處理，將抽象的氣體壓強(qiáng)概念轉(zhuǎn)變成具體的、形象的微觀粒子運(yùn)動情形，充分調(diào)動學(xué)生的想象力進(jìn)行新知識的構(gòu)建，學(xué)習(xí)過程中，教師與學(xué)生通過分析、歸納、演繹等方法來形成概念，使學(xué)生對氣體壓強(qiáng)的認(rèn)識從感性進(jìn)入理性，從形象上升為抽象，從而形成正確的科學(xué)概念。
可見，教師在教學(xué)中注意學(xué)科之間的交叉和銜接，注意與物理、生物等學(xué)科的融會貫通，幫助學(xué)生形成統(tǒng)一正確的科學(xué)觀，不能總埋頭在自己的一方小天地里。教師還應(yīng)該多研究學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)障礙的原因，在知識儲備方面有哪些欠缺，思維方式上有哪些錯誤，教師本身的教學(xué)手段存在哪些不足，如何將各個障礙逐個擊破，幫助學(xué)生解決困難。許多教師受課程標(biāo)準(zhǔn)要求或考試要求限制，會省略掉許多教學(xué)上的鋪墊，這樣也可能對學(xué)生理解知識造成困難，實(shí)際上，在學(xué)生理解能力范圍內(nèi)做一些必要的知識鋪墊也是必備的一種教學(xué)手段。總而言之，教師要做一個善于思考的教育者，才能解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的各種疑難雜癥。
�。ㄗ髡撸捍迯V瑾 無錫市鳳翔實(shí)驗(yàn)學(xué)校）
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來源：江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究室
本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.douzifanli.com/chuzhong/274364.html
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