突出“宏微符”化學(xué)思維的課堂構(gòu)建

化學(xué)是在原子、分子的基礎(chǔ)上研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的基礎(chǔ)科學(xué)。本文以粵教版九年級(jí)上冊(cè)“質(zhì)量守恒定律”為例，利用實(shí)驗(yàn)探究、歸納總結(jié)等多種方法引導(dǎo)學(xué)生理解“質(zhì)量守恒定律”知識(shí)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生“宏微符”化學(xué)思維。

一、教材分析

“質(zhì)量守恒定律”是粵教版九年級(jí)上冊(cè)第四章第三節(jié)的內(nèi)容，既是化學(xué)學(xué)科的重要知識(shí)點(diǎn)，也是中考高頻考點(diǎn)。教材不是單純從“質(zhì)量守恒定律”定義講解著手，而是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究，引導(dǎo)學(xué)生思考化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物質(zhì)量與生成物質(zhì)量間的關(guān)系，提出猜想假設(shè)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、交流討論、得出結(jié)論等探究過(guò)程。學(xué)生可依據(jù)以往所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，親自參與到實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)果思考等過(guò)程中，從宏觀、微觀層面認(rèn)知“質(zhì)量守恒定律”知識(shí)，并熟練運(yùn)用符號(hào)加以表達(dá)。

二、學(xué)情分析

初中生正處于化學(xué)學(xué)習(xí)的起步階段，對(duì)化學(xué)現(xiàn)象并不敏感，僅能分辨化學(xué)變化以及物理變化，但對(duì)化學(xué)變化本質(zhì)的理解程度不高，尤其是化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和。初中生的思維正從形象思維轉(zhuǎn)向邏輯思維，對(duì)化學(xué)現(xiàn)象的理解并不深入，只能掌握淺顯的化學(xué)知識(shí)，但對(duì)質(zhì)量守恒定律難以靈活運(yùn)用。學(xué)生要想達(dá)到核心素養(yǎng)“宏微結(jié)合”的要求，應(yīng)在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—提出假設(shè)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案—驗(yàn)證假設(shè)—總結(jié)規(guī)律—揭示本質(zhì)這一探究過(guò)程中理解新知。在探究過(guò)程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、小組合作學(xué)習(xí)等活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生“宏微符”化學(xué)思維的有效培養(yǎng)。

三、教學(xué)目標(biāo)

1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究理解“質(zhì)量守恒定律”概念；總結(jié)化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系；微觀角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)前后原子種類、質(zhì)量、數(shù)目的變化情況。

2.觀察實(shí)驗(yàn)探究現(xiàn)象，總結(jié)規(guī)律，探究本質(zhì)；參與實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，鍛煉學(xué)生的積極性以及動(dòng)手操作能力；通過(guò)剖析化學(xué)典型題型，加強(qiáng)對(duì)“質(zhì)量守恒定律”概念的理解，并靈活運(yùn)用在習(xí)題解答中。

3.培養(yǎng)學(xué)生“宏微符”化學(xué)思維；鍛煉學(xué)生問(wèn)題解決能力；感受化學(xué)變化美；通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究，樹(shù)立透過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的辯證唯物主義觀點(diǎn)。

四、教學(xué)過(guò)程

（一）新課導(dǎo)入

準(zhǔn)備多媒體課件（銅片加熱過(guò)程、鐵絲生銹過(guò)程、高錳酸鉀加熱過(guò)程）。

教師通過(guò)課件播放視頻，并設(shè)問(wèn)：視頻中銅片加熱、鐵絲生銹、高錳酸鉀加熱發(fā)生了化學(xué)變化，這些物質(zhì)在化學(xué)變化前后總質(zhì)量有沒(méi)有變化呢？又有哪些變化呢？

學(xué)生A：我認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)前后總質(zhì)量發(fā)生了變化，反應(yīng)前的總質(zhì)量大于反應(yīng)后的總質(zhì)量。

學(xué)生B：我有不同意見(jiàn)，我認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)前的總質(zhì)量小于反應(yīng)后的總質(zhì)量。

學(xué)生C：我認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)前后的總質(zhì)量是不變的。

（二）實(shí)驗(yàn)探究

準(zhǔn)備若干錐形瓶、膠塞、注射器、天平、粉末狀石灰石、稀鹽酸。

教師：讓我們看一下教材第111頁(yè)的實(shí)驗(yàn)4-7和實(shí)驗(yàn)4-8。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是石灰石與稀鹽酸的化學(xué)反應(yīng)，但這兩個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的區(qū)別在哪里呢？

學(xué)生A：兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的區(qū)別在于錐形瓶?jī)?nèi)是否與大氣相通。實(shí)驗(yàn)4-7是瓶?jī)?nèi)與大氣相通，實(shí)驗(yàn)4-8不相通。

教師：很好，那我們分成小組，按照實(shí)驗(yàn)4-7、實(shí)驗(yàn)4-8的實(shí)驗(yàn)安排、操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并填在表1中的相關(guān)位置。

小組活動(dòng)：（1）將0.5 g石灰石粉末裝入錐形瓶?jī)?nèi)，注射器吸入2 mL稀鹽酸；（2）將注射器活塞推至1 mL刻度處，將1 mL稀鹽酸注入錐形瓶?jī)?nèi)。記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

教師：哪位同學(xué)來(lái)說(shuō)一下實(shí)驗(yàn)反應(yīng)原理與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？

學(xué)生A：石灰石的主要成分是碳酸鈣（CaCO3），化學(xué)本質(zhì)是碳酸鈣（CaCO3）與稀鹽酸（HCL）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生。

教師：同學(xué)們，讓我們寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式。

教師板書(shū)。

教師：化學(xué)反應(yīng)前的反應(yīng)物有石灰石、稀鹽酸，化學(xué)反應(yīng)后的生成物有氯化鈣、二氧化碳、水，思考一下，化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量是如何變化的？

（小組討論、探究）

小組A：分別于化學(xué)反應(yīng)前后進(jìn)行稱量，反應(yīng)前，錐形瓶里的總質(zhì)量包含0.5 g石灰石和2 mL稀鹽酸；反應(yīng)后，錐形瓶里包含水和氯化鈣，但沒(méi)有二氧化碳，因?yàn)殄F形瓶與大氣相通，二氧化碳逸出瓶外。化學(xué)反應(yīng)前物質(zhì)總質(zhì)量高于化學(xué)反應(yīng)后物質(zhì)總質(zhì)量，缺少了二氧化碳這部分的質(zhì)量。

教師：這組同學(xué)總結(jié)得不錯(cuò)，這是實(shí)驗(yàn)4-7的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，那實(shí)驗(yàn)4-8呢？

（小組按照實(shí)驗(yàn)4-7的操作步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)4-8，區(qū)別在于實(shí)驗(yàn)4-8錐形瓶不與大氣相通）

教師：哪位同學(xué)說(shuō)一下實(shí)驗(yàn)4-8的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與原理？

學(xué)生A：實(shí)驗(yàn)4-8同樣出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)4-7的氣泡現(xiàn)象，但二氧化碳并未逸出，化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等。

教師：實(shí)驗(yàn)4-7和實(shí)驗(yàn)4-8是同一個(gè)實(shí)驗(yàn)，但是兩者化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量并不相同。為了進(jìn)一步驗(yàn)證我們提出的假設(shè)是否正確，再進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)，看教材第111頁(yè)實(shí)驗(yàn)4-9。

小組活動(dòng)：（1）錐形瓶中裝有5 mL的硫酸銅溶液，注射器吸入3 mL氫氧化鈉溶液；檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性和儀器的完好無(wú)損；（2）將注射器的針頭插入膠塞中，并緩慢推壓注射器活塞，直至達(dá)到1 mL刻度處。記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

教師：哪組同學(xué)說(shuō)一下實(shí)驗(yàn)4-9的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與原理？

小組A：在實(shí)驗(yàn)4-9中，溶液顏色由初始的藍(lán)色變?yōu)樽罱K的淺綠色；實(shí)驗(yàn)生成了藍(lán)色沉淀。化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等。

教師：好的，同學(xué)們觀察得很仔細(xì)，讓我們寫(xiě)一下實(shí)驗(yàn)4-9的化學(xué)反應(yīng)方程式。

教師板書(shū)。

教師：通過(guò)三個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們可以得出什么結(jié)論？

學(xué)生A：在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前各物質(zhì)的總質(zhì)量和反應(yīng)后各生成物的總質(zhì)量相等。

教師：這就是我們這節(jié)課學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)——質(zhì)量守恒定律。

教師：從宏觀角度，我們知道物質(zhì)是由元素組成的，那立足宏觀角度理解實(shí)驗(yàn)4-8和實(shí)驗(yàn)4-9，總結(jié)特征，并加以闡述。

（小組討論研究）

小組A：我們組認(rèn)為從宏觀角度闡述質(zhì)量守恒定律主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，第一是反應(yīng)前后總物質(zhì)的質(zhì)量不變，從稱量化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量可知；第二是元素的種類不發(fā)生變化，從化學(xué)反應(yīng)方程式前后元素種類情況可知；第三是元素的質(zhì)量不發(fā)生變化，從化學(xué)反應(yīng)方程式前后元素質(zhì)量可知。

教師：你們還有其他的想法嗎？

小組B：我們組認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)前后的物質(zhì)種類一定會(huì)發(fā)生變化。

教師：說(shuō)得很好，我們從宏觀角度理解了質(zhì)量守恒定律，那同學(xué)們?cè)偎伎家幌拢绾卫梦⒂^解釋質(zhì)量守恒定律？

（小組討論研究，教師在巡視過(guò)程中給予相應(yīng)的提示，宏觀上物質(zhì)是由元素組成的，那微觀上物質(zhì)是由什么構(gòu)成的呢？以此引導(dǎo)小組學(xué)生討論思考）

小組C：在微觀上，物質(zhì)是由原子以不同方式構(gòu)成的。化學(xué)反應(yīng)發(fā)生前后，原子的數(shù)目沒(méi)有發(fā)生改變，原子的種類沒(méi)有發(fā)生改變，原子的質(zhì)量也沒(méi)有發(fā)生改變。我們可以從碳酸鈣與鹽酸、氫氧化鈉與硫酸銅的化學(xué)反應(yīng)方程式得出結(jié)論。

教師：說(shuō)得不錯(cuò)，還有沒(méi)有其他的想法？

小組D：雖然原子種類、數(shù)量不變，但由原子構(gòu)成的分子會(huì)發(fā)生變化，也就是分子的種類一定發(fā)生改變。

教師：總結(jié)得很好，我們分別從宏觀角度和微觀角度解釋了質(zhì)量守恒定律。接下來(lái)，同學(xué)們?cè)偎伎家幌禄瘜W(xué)分子的數(shù)目在化學(xué)反應(yīng)前后發(fā)生變化了嗎？可以從宏觀角度和微觀角度再次說(shuō)明這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)嗎？

（小組討論研究）

小組A：我們小組認(rèn)為分子數(shù)目在化學(xué)反應(yīng)前后發(fā)生了變化。從石灰石與鹽酸的反應(yīng)方程式可以看出，反應(yīng)前后的分子數(shù)目發(fā)生了變化；由碳酸鈣、鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、二氧化碳與水，分子數(shù)目不同。從宏觀角度來(lái)看，化學(xué)變化的現(xiàn)象較為豐富，不僅有氣體的釋放，也有溶液酸堿性的變化。從微觀角度來(lái)看，碳酸鈣中的一個(gè)鈣原子與鹽酸中的兩個(gè)氯原子結(jié)合，形成一個(gè)氯化鈣分子；一個(gè)碳酸根與兩個(gè)氫原子結(jié)合，形成二氧化碳和一個(gè)水分子。

小組B：我們小組認(rèn)為化學(xué)分子數(shù)在化學(xué)反應(yīng)前后不發(fā)生變化。從硫酸銅與氫氧化鈉的反應(yīng)方程式可以看出，硫酸銅和氫氧化鈉的分子數(shù)為1∶2，盡管在反應(yīng)中涉及不同分子的相互作用，但從整個(gè)反應(yīng)方程式中的分子數(shù)來(lái)看并未發(fā)生改變。從宏觀角度來(lái)說(shuō)，化學(xué)反應(yīng)生成了藍(lán)色沉淀，溶液也由藍(lán)色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色；從微觀角度來(lái)說(shuō)，銅離子（Cu2+）和氫氧根離子（OH-）的結(jié)合，形成不溶于水的氫氧化銅Cu（OH）2沉淀，同時(shí)生成硫酸鈉（Na2SO4）溶液。

教師：我對(duì)化學(xué)反應(yīng)前后分子數(shù)變化有著不同的見(jiàn)解，但兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)也都合理，所以說(shuō)，在化學(xué)反應(yīng)前后分子數(shù)可能發(fā)生改變，也可能不發(fā)生改變。那同學(xué)們思考一下元素的化合價(jià)在化學(xué)反應(yīng)前后發(fā)生變化了嗎？

（小組討論研究）

小組D：在石灰石與鹽酸、硫酸銅與氫氧化鈉兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，各元素的化合價(jià)并沒(méi)有發(fā)生變化。

教師：同學(xué)們，你們同意這種說(shuō)法嗎？

（大多數(shù)學(xué)生同意這種說(shuō)法）

教師：同學(xué)們，我有著不同的看法。我認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)前后各元素化合價(jià)可能會(huì)發(fā)生變化，而不是不發(fā)生變化的。讓我們用下面的實(shí)驗(yàn)再來(lái)驗(yàn)證一下吧。

（準(zhǔn)備鎂條、陶土網(wǎng)、火柴、天平）

教師：先在托盤(pán)天平的一側(cè)放置陶土網(wǎng)，并在陶土網(wǎng)上放置一段打磨過(guò)的鎂條，稱量記錄；再點(diǎn)燃鎂條，陶土網(wǎng)上化學(xué)反應(yīng)生成的白色固體，冷卻后稱量記錄。對(duì)比化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量情況，用化學(xué)反應(yīng)方程式表達(dá)，再?gòu)暮暧^、微觀角度解釋。

（各小組按照教師的實(shí)驗(yàn)步驟操作，分別記錄了實(shí)驗(yàn)前后物質(zhì)的質(zhì)量值，并討論）

小組A：2Mg+O2===2MgO。化學(xué)反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量大于化學(xué)反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量。出現(xiàn)這種情況的原因：燃燒產(chǎn)生的氧化鎂的質(zhì)量等于反應(yīng)前鎂條的質(zhì)量加上參與反應(yīng)的氧氣的質(zhì)量之和。從宏觀角度來(lái)看，鎂燃燒會(huì)釋放光和熱，但這些都不會(huì)影響生成白色固體的質(zhì)量；從微觀角度來(lái)看，鎂吸收氧氣中的氧元素生成氧化鎂。

教師：你們對(duì)鎂條燃燒前后物質(zhì)總質(zhì)量變化的微觀、宏觀解釋也很好。但我表達(dá)的看法是化學(xué)反應(yīng)前后元素化合價(jià)發(fā)生變化，這一點(diǎn)哪位同學(xué)能表達(dá)一下？

……

教師：大家都背過(guò)元素周期表，鎂位于第三周期第二主族元素，最外層有兩個(gè)價(jià)電子，所以在化學(xué)反應(yīng)中，鎂常常失去兩個(gè)電子而呈現(xiàn)+2價(jià)；另外，鎂單質(zhì)的化合價(jià)為0價(jià)。氧單質(zhì)的化合價(jià)為0價(jià)，一般情況下氧元素的化合價(jià)為-2價(jià)。所以我們?cè)賮?lái)看一下2Mg+O2===2MgO的化學(xué)反應(yīng)方程表達(dá)式，化學(xué)反應(yīng)前后的元素化合價(jià)有沒(méi)有發(fā)生變化。

學(xué)生A：發(fā)生變化了，氧元素由反應(yīng)前的0價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后的-2價(jià)；鎂元素由反應(yīng)前的0價(jià)變?yōu)榉磻?yīng)后的+2價(jià)。所以，在化學(xué)反應(yīng)前后，元素化合價(jià)可能發(fā)生變化，也可能不發(fā)生變化。

教師：我們將這節(jié)課學(xué)習(xí)的關(guān)于質(zhì)量守恒定律的內(nèi)涵整理如圖1所示，分別從宏觀角度、微觀角度加以總結(jié)。

出示板書(shū)：

（三）練習(xí)鞏固

教師：我們學(xué)習(xí)了質(zhì)量守恒定律，了解了質(zhì)量守恒定律的“六個(gè)不變、兩個(gè)一定變、兩個(gè)可能變”，接下來(lái)我們看一下第113頁(yè)的第一題。

★在化學(xué)反應(yīng)前后，下列各項(xiàng)中，肯定不會(huì)改變的是_____；肯定會(huì)改變的是_____；可能改變，也可能不變的是_____。

A.分子的種類 B.原子的種類

C.分子的數(shù)目 D.物質(zhì)的總質(zhì)量

學(xué)生A：肯定不會(huì)改變的是物質(zhì)的總質(zhì)量和原子的種類；肯定會(huì)改變的是分子的種類；可能改變，也可能不改變的是分子的數(shù)目。

教師：這一題鞏固質(zhì)量守恒定律概念，考查大家對(duì)質(zhì)量守恒定律的“六個(gè)不變、兩個(gè)一定變、兩個(gè)可能變”的掌握程度，牢記質(zhì)量守恒定律對(duì)解答化學(xué)反應(yīng)計(jì)算類習(xí)題有重要意義。

教師：我們?cè)倏匆幌碌谒念}，正確答案是哪個(gè)？為什么？

★下列敘述完全符合質(zhì)量守恒定律的是（ ）

A.水結(jié)成冰前后，質(zhì)量保持不變

B.50 mL水和50 mL乙醇混合后總體積小于100 mL

C.在100 g過(guò)氧化氫溶液中，含有30 g過(guò)氧化氫和70 g水

D.1.2 g碳與3.2 g氧氣恰好完全反應(yīng)可生成4.4 g二氧化碳

學(xué)生A：我認(rèn)為答案是C，過(guò)氧化氫溶液是由過(guò)氧化氫和水混合生成的。

學(xué)生B：我認(rèn)為答案是D，因?yàn)镈是化學(xué)反應(yīng)，A、B、C都是物理變化。題干中的關(guān)鍵點(diǎn)在于“質(zhì)量守恒定律”，其適用于化學(xué)反應(yīng)，而不是物理變化，所以正確答案是D。

教師：這位同學(xué)說(shuō)得很好，正確答案是D。在這個(gè)習(xí)題中，要區(qū)別化學(xué)反應(yīng)還是物理變化，才能更好地判斷各答案的正誤。

教師：剩余的習(xí)題大家可以在課后完成，作為本節(jié)課的作業(yè)。

五、教學(xué)反思

在本節(jié)課中，教師要引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中培養(yǎng)學(xué)生的“宏微符”化學(xué)思維，讓學(xué)生分別從宏觀角度、微觀角度理解質(zhì)量守恒定律，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)符號(hào)的理解程度，從而讓學(xué)生享受化學(xué)學(xué)習(xí)的快樂(lè)。在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中，依然存在一定的不足之處，教材上的習(xí)題為基礎(chǔ)型作業(yè)，缺乏拓展型作業(yè)、實(shí)踐型作業(yè)的設(shè)計(jì)，未能涵蓋各個(gè)層次的學(xué)生。

（作者單位：甘肅省天水市甘谷縣六峰初級(jí)中學(xué)）

編輯：溫雪蓮