有效的教學設計是有效探究的前提
——例析《質量守恒定律》教學設計

楊 明

（南京市百家湖中學 江蘇 南京 211100）

一、設計思路

本課題的教學設計以生活常識的探討來引入（發現問題）， 使課堂處于一種輕松但又能引人思考的氣氛中。 學生思考后，通過作出假設、實驗探究、交流討論、得出結論等科學探究方法，設計并實施一些實驗方案，如白磷燃燒前后質量的測定，鐵釘與硫酸銅溶液反應前后質量的測定， 碳酸鈣與鹽酸反應前后質量的測定等實驗， 指導學生觀察、思考，使學生從自己親身觀察到的事實中，經過由此及彼、由表及里的思考，得到質量守恒這一規律。

另外， 在教學設計中還重點安排了學生對幾個探究方案的討論， 對采用的實驗裝置進行評價并加以改進， 使學生認識到在任何與周圍環境隔絕的物質系統中，不論發生任何變化，其質量始終保持不變， 證明這條定律的實驗都必須與外界隔絕，否則將失去意義。

在對質量守恒原因的教學中， 通過課件展示水電解反應中原子重新組合的過程， 使學生了解質量守恒定律的微觀解釋，即反應前后原子種類、數目、質量沒有發生改變。 通過這種形象地分析，使學生的思維由宏觀到微觀， 從現象到本質深入思考，學會研究問題的科學方法。

二、教學目標

1．認識質量守恒定律，能說明常見化學反應中的質量關系。

2．能運用質量守恒定律解決一些相關問題。

3． 通過定量實驗探究化學反應中的質量關系，體會科學探究的方法，培養學生嚴謹求實的科學態度。

三、教學過程

［教師導入］ 大家都知道：火柴燃燒后只剩下灰燼，而酒精燃燒后連灰燼都沒有留下。難道物質從世界上真的會消失嗎？

［回顧舊知］ 請同學們將我們所熟悉的兩種化學反應用化學符號表示出來：

?

［提出問題］ 我們通過這兩個反應式可以看出反應物、生成物及反應條件。 那么，這些化學反應前后物質的總質量是否發生了改變？是增加、減少，還是不變？ 接下來我們共同探究這一問題。

［學生猜想］ 根據你已有的知識和經驗，猜想一下，物質發生化學變化前后，其總質量會不會發生變化？ 若有變化，是如何變化的？ 并說出你猜想的理由。

［實驗探究］ 根據下列實驗方案分組進行實驗。

方案1 白磷燃燒前后質量的測定。

實驗步驟： 如圖1，將實驗裝置放在托盤天平上， 調節天平平衡，用酒精燈加熱露在外面的銅絲，1－2 分鐘后， 觀察現象。

方案2 鐵釘與硫酸銅溶液反應前后質量的測定。

實驗步驟：如圖（見教材）

①將幾根鐵釘用砂紙打磨干凈，將盛有硫酸銅溶液的燒杯和鐵釘一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱質量m1。 ②將鐵釘放入硫酸銅溶液中，觀察現象。 ③待溶液顏色不再改變時，將盛有硫酸銅溶液和鐵釘的燒杯放在托盤天平上稱量，記錄所稱質量m2。

圖1

方案3 碳酸鈣與鹽酸反應前后質量的測定。

實驗步驟：如圖2

圖2

①在滴管里裝入稀鹽酸，小試管里放入大理石，錐形瓶里盛放足量澄清石灰水，放在天平上稱量。

?

②再將滴管里的稀鹽酸慢慢滴入試管中。

③再將裝置放在天平上稱量。

學生邊實驗邊討論，并將實驗結果填寫下表：

［問題討論］

1．方案1 若用圖3 裝置進行實驗，會有什么結果？

圖3

2．方案1 的裝置中，若玻璃管上沒有系小氣球，將會有什么結果？

3． 方案3 中的實驗若在敞口的錐形瓶中進行，又會有什么結果？

［拓展探究］

請同學們用圖4 所示裝置探究質量守恒定律：將錐形瓶傾斜，使稀鹽酸與鋅粉充分接觸生成氫氣，待充分反應后，天平是否平衡？ 若不平衡，指針偏向何方向？ 并說出其原因。

［教師強調］質量守恒是指參加反應的反應物總質量與生成物的總質量相等，不能遺漏任一反應物或生成物，尤其是氣體， 因此在實驗中必須保證實驗是在封閉體系下（獨立體系）完成，否則天平不平衡。

［師生小結］ 質量守恒定律。

［提出問題］ 為什么“參加化學反應的各物質質量總和等于生成的各物質質量總和”呢？你能用微粒的觀點對質量守恒定律作出解釋嗎？

［學生探究］ 用分子、 原子的觀點探究水電解的過程：

1．請寫出水電解的符號表達式。

2．在反應中，分子種類、原子種類是否發生了改變？ 原子的數目、質量是否發生了改變？

3．分析該反應前后反應物與生成物質量總和守衡的原因。

［課件展示］ 水電解反應中，原子重新組合的過程。

［師生小結］ 從宏觀和微觀的角度小結質量守恒的原因。

［遷移與應用］ 某同學設計圖5 裝置探究質量守恒定律， 小試管中放入硫酸銅溶液， 燒杯內放入氫氧化鈉溶液， 先稱量其質量。 然后將小試管中硫酸銅溶液倒入燒杯中，待充分反應后， 仍將小試管放入燒杯中，稱量裝置的質量。試評價該方案是否合理？ 若不合理，如何改進？

說明：①氫氧化鈉＋硫酸銅→氫氧化銅＋硫酸鈉。

②氫氧化鈉能吸收空氣中的二氧化碳。

四、教學反思

新的化學課程標準將科學探究作為 “課程改革的突破口”，明確提出：“義務教育階段化學課程中的科學探究，是學生積極主動地獲取化學知識，認識和解決化學問題的重要實踐活動”。在本節課運用科學探究教學模式則能較好地體現新課程的理念。 學生通過提出問題、作出猜想與假設、實驗探究、交流與討論等科學探究方法得到質量守恒定律這一規律。 學生在獲得知識和技能的同時， 也親身體驗了科學探究的過程，享受到了探究的樂趣，因此學生的收獲是全面的。

圖4

圖5

在本節課的教學中要注意拓展實驗的教學功能，如用鋅和鹽酸反應來探究質量守恒定律時，該實驗若在敞口容器中進行天平為什么不平衡？ 套上小氣球為何仍不平衡？ 讓學生帶著這些問題去尋找實驗裝置的缺陷和改進方案。通過這種拓展，可以引發學生多個方向上的思考， 使學生的技能得到鍛煉，思維更加縝密，更能讓學生有一種探究的體驗，從而擴大了實驗探究的效果。

對學生學習成效的評價應側重考察學生在探究活動中的實際表現。 如學生探究活動中表現出來的情感、態度，投入的程度大小，發現問題、提出問題、設計方案以及解決問題的能力表現，能否明晰地表達結果，和同學交流的情況如何等等。