學科核心素養背景下“質量守恒定律”有效教學的探索

鄭俊香

摘 要 為了培養學生具備能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力，筆者深入挖掘教材內涵，設計了一節關于《質量守恒定律》的探究式課堂，通過五個環節：“以化學史為依托，熏陶化學人文精神;以科學探究為主導，培養學生探究能力;以分組實驗為載體，提升化學實驗能力;以微觀游戲為輔助，滲透微粒觀思想;以求真辨為檢測，貫徹化學生活觀”，對如何在初中化學課堂中培養學生的核心素養進行探討。

關鍵詞 核心素養 科學探究 化學史 微粒觀

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A

近年來，隨著《中國學生發展核心素養》文件的正式發布，如何培養學生具備能夠適應終身發展和社會發展需要的必備品格和關鍵能力成為當前教育研究的熱點話題。化學作為一門在初三開設的特殊科目，面臨著升中考的壓力，如何在傳授課堂知識的同時，培養學生的化學核心素養，成為初中化學教師一種考驗。基于這種教學改革的理念，筆者結合自己開設公開課的實踐經驗，深入挖掘教材內涵，更注重培養學生的化學核心素養，設計了一節關于《質量守恒定律》的探究式的課堂，主要操作如下：

1以化學史為依托，熏陶化學人文精神

在本節課的學習過程中，筆者以質量守恒定律發現過程的化學史貫穿這個學習過程，旨在培養學生的人文精神。在新課學習之初，以化學史創設問題情境：1673年，英國科學家波義耳將金屬汞放在一個密閉的容器中加熱一段時間后，取出固體進行稱量，與反應前汞的質量對比，得出了反應后質量增加的結論。而在1774年，另外一位科學家拉瓦錫也做了同樣的實驗，卻得出反應前后物質的總質量相等的實驗結論。波義耳和拉瓦錫都是著名的科學家，同樣的實驗，截然不同的實驗結論，到底哪位科學家的結論才是正確的呢？這樣的問題情境，一方面引起了學生的關注，激發學生的思維;另一方面，也讓學生明白，科學家的理論不一定是完全正確的，在學習過程中我們要敢于質疑，敢于挑戰權威。

2以科學探究為主導，培養學生探究能力

質量守恒定律的學習是初中學生開始從定量的角度認識和研究化學變化的轉折點，具有十分重要的教學意義。在傳統的課堂中，一般采取演示課本實驗、得到實驗結論、練習鞏固的形式，學生較難理解，也不利于知識體系的構建，因此，我將本節課的內容設計為科學探究實驗，主要教學環節及設計意圖如下：

【提出問題】在前面的學習中，我們接觸過很多化學變化，那么你是否注意過化學反應前后物質的總質量是否改變？反應后物質的總質量是增加？減少？還是不變呢？

【進行猜想】以小組為單位進行思考、討論出下列猜想：

小組1：我們小組認為化學反應后物質的總質量增加了，比如鐵釘放置一段時間后生銹了，表面多了鐵銹，質量就增加了。

小組2：我們小組認為化學反應后物質的總質量減少了，比如蠟燭越燒越短，質量肯定是變小了。

小組3：我們小組認為化學反應后物質的總質量不變，因為物質是守恒的。

【設計實驗思路】反應前測總質量→反應→反應后測總質量→進行比較

【實驗驗證】測定紅磷燃燒前后物質的總質量。

【實驗結果分析】（1）實驗現象及數據記錄：

（2）數據分析：

【實驗結論】：參加反應的紅磷和氧氣的質量總和等于生成的五氧化二磷的質量。

【實驗反思】：

（1）實驗過程反思：

①燃燒時，為什么在錐形瓶瓶底鋪一層細沙？

②紅磷燃燒時，為什么要在玻璃管上系一個小氣球？

（2）實驗結果反思：在紅磷燃燒的實驗過程中，我們測得反應前后物質的總質量相等，這只是個案，還是普遍規律呢？

對于初三剛剛接觸化學的學生，雖然對化學實驗充滿興趣，但自己設計、操作實驗的能力較弱，且學生是首次進行定量的化學實驗活動。因此，我先引導學生進行思考，并以小組為單位進行分析、討論，可以培養學生的合作意識，同時也有利于思維的碰撞、發散。

接著以教師演示紅磷燃燒反應前后各物質質量總和測定實驗的方式，并通過表格的形式引導學生對實驗數據進行處理，摒除實驗過程的干擾因素，引導學生認識質量守恒定律是針對參加化學反應的物質和生成的物質的質量總和。最后，設置一系列的反思問題，讓學生理解實驗過程中的一些細節“細沙”及“氣球”的作用，培養學生分析問題、解決問題的能力;也讓學生感受質量守恒定律的得來不是通過單一的一個實驗就能得到的，是科學家通過大量的實驗驗證得到的。

3以分組實驗為載體，提升化學實驗能力

學生在初步感知了質量守恒定律后，且學生在前面紅磷燃燒實驗中已經掌握了一定分析實驗、解決實驗的能力，為了進一步突破教學重難點，我又設計了三個學生分組實驗，提升學生化學實驗操作、分析問題、解決問題的能力，主要操作如下：

【分組實驗】

（1）測定鐵釘和硫酸銅溶液反應前后各物質的質量;

（2）測定碳酸鈉和鹽酸溶液反應前后各物質的質量;

（3）測定鎂條燃燒前后各物質的質量;

【實驗現象及結果記錄】

【合作交流】

（1）上述反應前后天平都平衡嗎？為什么？

（2）天平不平衡時能否證明該反應不遵守質量守恒定律？該如何改進？

通過測定密閉容器和敞開體系中化學反應前后的質量變化情況，讓學生感受矛盾的實驗結果，并以小組交流的方式進行分析思考，使學生能夠透過不同情況下測定結果的表現，更為深入的認識化學反應前后的質量關系的本質，讓學生在探究的基礎上，通過比較、判斷，不斷的揭示矛盾和解決矛盾，激起學生更強烈的求知欲。

4以微觀游戲為輔助，滲透微粒觀思想

學生通過一系列的實驗探究，雖然已經對質量守恒定律有了宏觀的認識，但是心中仍有疑問：為什么所有的化學反應都遵循質量守恒定律呢？為了解答這個問題，我設計了以下的角色扮演游戲：請6個學生上臺表演，在4個學生后背貼上“H”的標簽，代表氫原子，2個學生后背貼上“O”的標簽，代表氧原子。以每2個貼有“H”和1個貼有“O”學生手牽手結合的的方式式模擬2個水分子，上演“牽手”、“分手”、“重組”的戲碼，從微觀角度模擬水分子通電發生變化的過程。

接著，引導學生發現化學變化的實質是分子分為原子、原子重新結合的過程。在一切化學反應中，反應前后原子的種類沒有改變，原子的數目沒有增減，原子的質量也沒有變化，因此反應前后物質的總質量是不變的。

憑借這樣的游戲形式，極大的提高了學生興趣，使更多的學生參與課堂，同時也將微觀問題宏觀化，抽象問題具體化，更有效地幫助學生理解質量守恒定律的微觀本質，在教學中滲透化學微粒觀的思想。

5以求真辨偽為檢測，貫徹化學生活觀

在新課學習之后，我設計了“求真辨偽”環節，讓學生運用所學知識來解決生活中遇到的以下問題：（1）某大師說他能發功使鋁發生化學變化變成黃金。他的說法是否有科學道理？（2）蠟燭燃燒后質量變小，這一事實不符合質量守恒定律，你認為對嗎？為什么？

這些與生活息息相關的習題，既能很好的檢驗學生對新課知識的掌握程度，又將學生從枯燥的題海中解放出來，讓學生明白學習化學并不僅僅是為了考試，而更多的是幫助我們去理解并創造更好的生活環境。

參考文獻

[1] 姜鵬，鄭長龍，袁緒富.關于“質量守恒定律化學史教學的幾個問題”[J].化學教育，2018（09）：77-78.

[2] 趙亞蘭.質量守恒定律教學的研究[D].北京：首都師范大學，2012.