基于發展化學學科能力的教學實踐探索
——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，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。作為有著啟蒙性和基礎性的初中化學，教師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”仍然是許多教師授課時的主要模式，“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2019 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

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。

其中，“認識質量守恒定律，能說明化學反應中的質量關系”主要是對質量守恒定律這一概念本體的學習和理解，主要包括兩個方面：一是基于史實分析與實驗探究的概念建立，二是基于化學反應實質對質量守恒定律的微觀解釋?！澳苷_書寫簡單的化學方程式，能根據質量守恒定律進行簡單的計算”主要是關于質量守恒定律的具體應用?！罢J識定量研究對于化學科學發展的重大作用”強調的是對質量守恒定律研究的一種價值認同，關注的是學生在學習時應有的態度與情感。

通過本節課學習，學生從宏觀到微觀、從定性到定量等層面深入思考，全面再認識質量守恒定律的科學性、嚴謹性以及應用于化學科學、生活及工農業生產的實際意義，進一步建立“變化觀”和“元素觀”，同時邏輯思維能力、信息加工處理能力和問題解決能力都得到提高。

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一個建立在大量實驗基礎上的嚴謹的探索過程。

（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，從化學反應的微觀層面解釋質量守恒定律，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）通過對質量守恒定律的發現及發展的再認識，形成質量守恒定律作為科學定律是不斷發展的觀念，養成用發展的眼光看問題的習慣。

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學科和生產生活中的應用。

難點：認識定量研究對于化學學科發展的重要作用。

二、教學過程

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：教師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是教材中第二章所學，相隔時間有點長，現在回憶正好起到復習鞏固的效果；二是因為在初中化學的實驗中，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的過程中，更深刻地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】回顧波義爾和拉瓦錫的研究。

【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之處。

設計意圖：教材中介紹波義爾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又曲折的過程，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。這一定律的發現是建立在大量實驗基礎上的、非常嚴謹的探索過程。此環節培養了學生樂于探索、善于質疑、精益求精的科學精神。

【設問2】為什么波義爾的結論是裝置中物質的總質量是增加的？

設計意圖：通過波義爾實驗，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 個實驗的相同之處和不同之處。

【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，學生由表及里思考，便更加清楚地認識了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，讓學生在動腦、動手的過程中，更直觀地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。接著通過一連串問題的提出，學生在分析和解決問題的過程中，逐步建立“宏觀—微觀—符號”的思維方式。

不僅如此，教師在設置問題時，還要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，還能得到反應中各微粒數之比是固定的，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的現象。

【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】此實驗證明水的組成的依據是什么？

設計意圖：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，初步建立了“元素守恒”思想。

【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，也培養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的意識，從而指導我們在進行物質的制備時合理選擇藥品和原料。通過化學知識的探究學習，學生在今后面臨真實情境時，就會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，而是需要符合質量守恒定律。通過此題產物的推斷，學生提高了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：隨著社會的發展，汽車成為人們出行的主要交通工具。汽車排放的尾氣會造成環境污染。在汽車尾氣處理系統中安裝催化轉化器，通過化學反應可以減少汽車尾氣的污染。學生通過化學方程式的計算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。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，主動認識定量研究對于化學科學、生活及生產的重要意義。

三、教后反思

如果說平時的教學像“栽活一棵樹”，那么復習就似“育好一片林”。本節課是質量守恒定律的專題復習，筆者將復習過程變成問題解決過程。本節課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的含義、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，學生體會到定量研究對于化學科學、生活及工農業生產的重要意義，提高了用定量方法分析和解決問題的意識和能力。學生只有將知識的學習上升為觀念、思想方法的學習，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才都能得到提高。