“質量守恒定律”的教學設計

文章編號：1005－6629(2008)03－0037－01中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

幫助學生適當理解科學本質是科學教育的重要目標之一，也是培養學生科學素養的核心成分之一。化學教學理應承載科學本質教育的任務，主動幫助學生樹立科學本質基本觀念。本文以課題《質量守恒定律》為例，詳細說明了化學教學中滲透科學本質教育的思路和方法。

設計思路：

通過教師引導下的思維活動和科學探究， 讓學生體驗化學反應前后物質的質量關系，認識、理解質量守恒定律，并通過教師顯性的教學話語來幫助學生體驗在有關“定律”產生和發展過程中呈現的科學本質。

學生已有知識：

1. 學習了一些化學反應。

2. 在化學變化中，發生變化的是分子，原子沒有發生變化。原子是化學變化中的最小微粒。物質發生化學反應的過程就是構成物質的原子重新組合的過程。

教學目標：

1. 認識質量守恒定律，認識常見化學反應中的質量關系。

2. 能用微粒的觀點解釋質量守恒定律。

3.回顧人類發現質量守恒定律的歷程，說明該定律產生和發展的實質。

教學策略：

反思性探究活動和科學史料顯性教學相結合。

教學過程：

［問題引入］

通過前面的學習，我們對化學反應已經有了一定的認識。比如，我們已經知道，在點燃的條件下，磷和氧氣可以發生反應生成五氧化二磷；在電解池中水通電可以分解為氫氣和氧氣等等。但是在實際生活中，僅僅知道這些是不夠的。比如，雖然我們知道水能電解成氫氣和氧氣。但卻不知道，如果我們要制備1千克氧氣，需要消耗多少千克水才可以滿足我們的要求。因此，我們需要知道反應物與生成物之間量的關系。

那么，在化學反應中，反應前后各物質的質量之間到底是一種什么樣的關系呢？反應后物質的總質量是增加？是減少？還是不變呢？

第一階段：運用已有知識推測得出參加化學反應的各物質的質量總和可能是守恒的。

［在教師的引導下，回顧已有知識，推理得出結論］

從下面“水分子分解示意圖”中，（可以動畫演示）

我們可以知道：

1. 在化學變化中，發生變化的是分子，原子的種類沒有變，數目也沒有增減。

2. 物質發生化學反應的過程就是構成物質的原子重新組合的過程。

3. 在化學反應中，組成物質的元素的種類沒有發生變化。

在化學反應中，參加反應的物質的質量總和可能等于反應后物質的質量總和。

第二階段：檢驗我們的推測是否合理。

［過渡］

根據我們所學的知識，我們推測化學反應前后，物質的質量總和保持不變。下面我們就用實驗來驗證推測是否正確。

［學生活動1］

教材中的活動與探究1（白磷燃燒、鐵與硫酸銅溶液作用）

［教師小結］

從這兩個實驗的結果可以看出，反應前后天平都是平衡的。這說明這兩個反應前物質的總質量跟反應后物質的總質量相等，與咱們的推測一致。

科學家也做過實驗，得出一致的結論。請閱讀“資料（拉瓦錫氧化汞分解與合成實驗）”。

第三階段：運用質量守恒定律解釋一些實驗現象。

［探究與解釋］

1. 蠟燭燃燒前后，天平左邊質量的變化情況（增加、減少或不變）？

2. 鎂條燃燒前后，天平左邊質量的變化情況（增加、減少或不變）？

［學生活動2］

教材中的活動與探究2（蠟燭燃燒、鎂條燃燒）

［反思討論］

1. 實驗結果符合咱們的結論嗎？說明理由。

2. 請從微粒的角度，解釋上述現象。

［教師小結］

點燃蠟燭后，質量減少；鎂條燃燒后，質量增加。不符合我們的結論。

蠟燭燃燒后，質量之所以減少，是因為我們不能直接觀察到的、但已經參與反應的氣體（反應物氧氣和生成物二氧化碳、水蒸氣）沒有被稱量所造成的。鎂條燃燒后，質量之所以增加，是因為我們不能直接觀察到、但已經參與反應的另一種反應物氧氣的質量。如果我們考慮到這些因素，那么反應前后物質的質量還是守恒的。

第四階段：反思比較我們的認識過程與定律產生的過程。

［學生活動3］

反思自己認識質量守恒定律的過程，并將其與人類發現質量守恒定律的歷程進行比較，說明“定律”產生和發展的實質。

［閱讀資料］

質量守恒定律的發現與發展

［教師小結］

我們認識質量守恒定律過程是：

科學家得出質量守恒定律，與我們認識的過程是不一樣的，他們是直接從大量的實驗事實中歸納總結出的。后來人們運用精密儀器進行測量，發現反應前后物質的質量之差僅小于0.0001g，誤差很小，從而使質量守恒定律確立在嚴謹的科學實驗的基礎上。隨著愛因斯坦相對論的提出和質能轉化的發現，人們對質量守恒定律的認識又有了新的發展，現時科學家把質量守恒定律和能量守恒定律合二為一，稱為質能守恒定律。

［反思小結］

經過比較，我們可以發現：

教材中提到的、科學家在經驗事實基礎上，總結出來的經驗定律、知識，并非是一成不變的，也需要不斷的修正和完善。

［反思作業］

1. 在定律形成的過程中，實驗、推理所起的作用是什么？實驗、定律和推理三者之間有何關系？

2. 科學家把質量守恒定律和能量守恒定律合二為一，稱為質能守恒定律。你從這個定律的發展得到什么啟示？

參考文獻：

[1]畢華林、劉 冰. 基于科學本質教育的化學教科書設計[J]. 化學教育，2007（5）：11.

[2]課程教材研究所、化學課程教材研究開發中心編著. 義務教育課程標準實驗教科書《化學》[M]. 北京：人民教育出版社，2001：87-95.

[3]蔡亞萍. 以多元智力理論為基礎的化學教學策略[J]. 化學教學，2007（8）：13-15.