基于發展化學學科能力的教學實踐探討
——以“質量守恒定律”專題復習教學為例

■周曉蕓

基于化學學科本質及特殊要求，我們將化學學科能力要素確定為實驗能力、符號表征能力、模型思維能力、定量化能力。作為有著啟蒙性質和基礎性質的初中化學，在平時的教學中也要著力發展學生的這些能力。然而，從化學教學現狀看，特別是中考化學復習的教學，“知識的簡單羅列加試題的操練講評”仍然是許多教師進行中考化學復習的主要模式，“被動記憶和機械訓練”仍然是不少學生復習的主要方式。筆者于今年5月在江蘇省教學新時空“名師課堂”中進行“質量守恒定律”專題復習課的展播，以下是對這節課的回顧與思考。

一、教學目標設定

1.教學內容。

質量守恒定律是自然科學最基本的定律之一，與能量守恒和轉化定律具有同等的重要性。質量守恒定律在《義務教育化學課程標準》中的“物質的化學變化”一級主題中呈現。從課程標準看，本節內容對學生學習提出的要求是：認識質量守恒定律，能說明化學反應中的質量關系；能正確書寫化學方程式；能根據質量守恒定律進行簡單的計算；認識定量研究對于化學科學發展的重大作用。

2.目標定位。

（1）通過重現科學家對質量守恒定律的發現過程，體會質量守恒定律的發現是建立在大量實驗基礎上的一個嚴謹的探索過程。

（2）通過實驗回顧，深化對質量守恒定律內涵的認識，歸納總結實驗探究質量守恒定律的方法，進一步體驗科學探究的過程。

（3）通過微觀探析，從化學反應的微觀解釋質量守恒定律，并建立宏觀→微觀→符號的思維方式，形成“變化觀”和“元素觀”。

（4）通過質量守恒定律的應用，提高用定量方法分析和解決問題的意識和能力，體會定量研究對于化學科學、生活及工農業生產的重要意義。

（5）通過科學家對質量守恒定律發現及發展的再認識，形成質量守恒定律作為科學定律是在不斷發展的觀念，養成用發展的眼光看問題的能力。

3.教學重點、難點。

重點：質量守恒定律的含義及實質再探究；質量守恒定律在化學科學和生產生活中的應用。

難點：認識定量研究對于化學科學發展的重大作用。

二、教學流程

環節一：溫故知新，明確復習內容。

【圖片】鎂條燃燒、鐵絲燃燒。

【設問】學生說實驗現象并用化學方程式表達。

設計意圖：選擇鎂條和鐵絲燃燒這兩個實驗，讓學生回顧實驗現象，一是因為這兩個實驗在教材中第二章，相隔時間有點長，現在回憶正好起到復習鞏固的效果；二是因為在初中的化學實驗中，這兩個實驗的現象是比較明顯的，在學生的頭腦中留下過深刻的印象，更容易引起學生的共鳴。通過對這兩個實驗的符號表達，學生在書寫化學方程式過程中，更深刻感受到化學方程式是建立在客觀事實基礎上的，同時遵守質量守恒定律，從而明確今天的復習主題。

環節二：歷史再現，重現發現過程。

【圖片文字】回顧波義耳和拉瓦錫的研究。

【學生閱讀】羅蒙諾索夫的研究。

【設問1】通過3段文字信息，討論交流3位科學家的研究有哪些相同之處和不同的地方。

設計意圖：教材中介紹波義耳和拉瓦錫對質量守恒定律的發現史，在本節課中，增加了羅蒙諾索夫對質量守恒定律的研究。通過重現多位科學家對質量守恒定律的發現過程，學生意識到質量守恒定律的發現經歷了漫長和曲折的過程，是科學家在對參加化學反應的各物質的質量進行定量研究的過程中總結出來的。這一定律發現是建立在大量實驗和非常嚴謹探索過程的基礎上的。此目的是為了培養學生樂于探索、善于質疑、精益求精的科學精神。

【設問2】為什么波義耳的結論是裝置中物質的總質量增加？

設計意圖：波義耳實驗使學生得到啟示，用實驗探究質量守恒定律時，對于有氣體參加的反應應選擇密閉的裝置。由此可見，科學家對化學反應中物質的質量關系的發現經歷了從模糊到清晰并臻于嚴密的過程。

環節三：實驗回顧，總結提升。

【設問1】回顧新授課所做實驗，說出實驗探究過程中經歷了哪些主要操作步驟。

【設問2】通過裝置和圖片，討論交流3個實驗有哪些相同之處和不同的地方。

【實驗探究】氣球作為緩沖裝置，能否影響最終稱量結果呢？

【交流討論】用實驗探究質量守恒定律時，應該考慮哪些因素？

設計意圖：質量守恒定律的發現是化學發展史上的一個里程碑，為從定量角度研究化學變化提供了基本依據，所以在實驗探究過程中，用稱量儀器稱量的操作至關重要，而稱量的是裝置和藥品的總質量，那么兩次稱量的結果是什么？如何從稱量相等得到反應中各物質的質量關系呢？這一系列問題的提出，讓學生由表及里地思考，學生會更加清楚地認識質量守恒的含義和實質。通過對比3個實驗的相同點和不同點，學生總結出用實驗探究質量守恒定律時所要考慮的因素，提高了分析問題、解決問題的能力，培養了嚴謹求實的科學態度，同時發展了他們基于證據推理的學科思維能力。

環節四：宏微結合，整合認識。

【學生活動】畫出氫氣在氧氣中燃燒反應前和反應后的微觀示意圖。

【設問1】通過微觀示意圖，解釋質量守恒定律。

【設問2】通過微觀示意圖，你能獲得哪些信息？

【設問3】從定量角度，你對于這個反應又能獲得什么信息？

設計意圖：畫出微觀示意圖，學生在動腦、動手過程中，更直觀感受到化學反應的實質是原子重新組合形成新的分子的過程。接著通過一連串的問題的提出，學生在分析和解決問題過程中，逐步建立宏觀→微觀→符號的思維方式。

不僅如此，在設置問題時，還應引導學生從定性分析到定量研究從而解決問題。在對氫氣燃燒進行定量分析時，學生認識到對于一個化學反應，不僅可以得到參加反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質質量總和這個結論，還能得到在反應中，各微粒數比是固定的，各物質質量比也是固定的，這正是化學方程式進行定量計算的依據。

環節五：定律應用，能力提升。

應用一：

【學生活動1】回顧氫氣在空氣中燃燒現象。

【設問1】此實驗能證明水的組成嗎？

【學生活動2】回顧電解水實驗。

【設問2】此實驗證明水組成的依據是什么？

設計意圖：通過氫氣燃燒生成水以及電解水兩個實驗都能證明水的組成。學生利用化學變化過程中，元素的種類不變來進行分析總結，建立“元素守恒”思想的。

【練習】有3.2g某純凈物X在氧氣中完全燃燒，生成二氧化碳和水的質量分別為8.8g和7.2g，請問物質X中含有哪些元素？

設計意圖：通過定性的方法證明水的組成，而在實際生活中，通常還需要通過定量計算來確定元素的組成，從定性到定量也是認識物質的一般過程。此題設計旨在培養學生多角度看問題，多方位思考問題。

應用二：

【學生活動】回顧物質的制備。

【設問】制備這些物質的藥品和原料的選擇。

設計意圖：這個問題的提出，既回顧了所學知識，將實驗室制備的物質以及工業制備物質進行羅列整理，同時也培養了學生利用質量守恒定律對這些物質所具有的特點進行分類，從而指導我們在進行物質的制備時合理選擇藥品和原料的意識。通過化學知識的探究學習，學生在今后面臨真實情境時，具備解決實際問題的能力。

應用三：

【學生活動】產物的推斷。

設計意圖：化學是創造新物質的科學，但這種創造并不是點石成金的，需要符合質量守恒定律。通過活動，提高學生從微觀視角利用質量守恒的本質來分析問題和解決問題的能力。

應用四：

【學生活動】化學方程式的計算。

設計意圖：隨著社會發展，汽車成為人們出行的主要交通工具，汽車排放的尾氣會給環境造成污染，在汽車尾氣處理系統中安裝催化轉化器，通過發生化學反應減少汽車尾氣的污染，學生從中認識到化學在環境保護中的重要作用，增強環境保護的意識。同時通過化學方程式的計算，還需要多少g的NO才能將剩余的CO全部反應完？質量守恒定律單元知識內容最核心的功能是引導學生主動使用化學方程式解決實際問題，并在過程中體會定量分析的應用價值。學生也能主動認識定量研究對于化學科學、生活及生產的重要意義。

【視頻播放】質量守恒定律的發現。

設計意圖：通過對科學家質量守恒定律發現過程的再認識，學生認識到質量守恒定律作為科學定律是在不斷發展的。這可以培養學生用發展的眼光看問題，同時培養學生樂于探索、嚴謹思考和善于質疑的科學精神。

三、教后反思

本節課是質量守恒定律的專題復習，通過這節課，筆者將復習過程變成問題解決過程；以學科觀念的建構和學科能力提升為最終目標，突出宏觀、微觀和符號的三重表征的思維方式。通過對質量守恒定律含義、實質的再探究，以及質量守恒定律在化學科學和生產生活中的應用的整合再認識，體會定量研究對于化學科學、生活及工農業生產的重要意義，提高用定量方法分析和解決問題的意識和能力。將知識的學習上升為觀念、思想方法的學習，學生的綜合分析知識的能力、應用知識的能力和解決實際問題的能力都得到提高。