對幾則質量守恒定律教學設計的比較和思考

摘要:在分析《化學教學》中幾則質量守恒定律教學設計所具有的體現科學研究的一般過程、重視科學探究的八個要素和追求顯性的科學本質教育等特點的基礎上，就不同教學設計所涉及的化學教學是基于教科書還是基于課程標準，科學探究是否一定能實現科學本質教育等問題進行了深入思考。

關鍵詞:質量守恒定律;教學設計;課程標準;科學本質教育

文章編號:1005-6629(2010)08-0003-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

質量守恒定律是九年級化學教學的重點，也是化學教師進行教學研究的經典內容，近年來《化學教學》雜志發表了多則質量守恒定律的教學設計，本文選擇其中的三則進行比較分析，以揭示新課程教學理念在化學教學實踐中的具體體現。

1 三則質量守恒定律的教學設計

1.1 教學設計一[1]

教學活動1:引導學生提出化學反應前后物質的質量有沒有變化的問題，激發學生仿照拉瓦錫測定空氣成分那樣用定量方法進行探究的熱情。

教學活動2:指導學生進行白磷燃燒、鐵釘與硫酸銅溶液反應的稱量實驗。

教學活動3:引導學生提取實驗現象中的本質內容，即燃燒過程中參加反應的白磷和氧氣的質量總和與生成五氧化二磷的質量相等，參加反應的鐵和硫酸銅的質量總和與生成的銅和硫酸亞鐵的質量總和相等。

教學活動4:引導學生形成“參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和”的結論，并從化學反應過程中原子種類、個數和質量不變的角度進行解釋。

教學活動5:指導學生進行蠟燭燃燒和鎂條燃燒的稱量實驗，解釋其中質量不等的原因。

教學活動6:引導學生得出“參加化學反應的反應物的質量總和與生成物的質量總和相等”的結論。

教學活動7:讓學生在進行有關質量守恒定律簡單計算的過程中應用和鞏固知識。

1.2 教學設計二[2]

教學活動1:指導學生在進行蠟燭燃燒及其產物檢驗實驗的情景中，提出化學反應前后物質的質量有沒有變化的問題。

教學活動2:引導學生提出反應后物質的總質量有變小、變大或不變等三種可能的猜想。

教學活動3:引導學生通過分析，確定用常溫下有明顯現象(生成氣體或沉淀)的反應進行稱量實驗的探究方案。

教學活動4:指導學生完成大理石與稀鹽酸反應和硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液反應的稱量實驗。其中，對于大理石與稀鹽酸反應的稱量實驗，根據實驗中出現的情況逐步調整實驗方案，依次為:未考慮收集二氧化碳氣體(二氧化碳逸出，總質量變小)→用氣球收集二氧化碳氣體(氣球受空氣浮力影響，總質量變小)→增加石灰水吸收二氧化碳氣體的裝置(總質量相等)。

教學活動5:引導學生提取實驗現象中的本質內容，即參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和。告訴學生法國化學家拉瓦錫曾通過精確的定量實驗得出過這個結論。

教學活動6:利用水分子分解示意圖，引導學生從物質發生化學變化的實質是分子中的原子重新排列組合成新的分子，其中原子種類、個數和質量不變的角度，解釋反應物和生成物的總質量不變的原因。

教學活動7:引導學生在概念辨析及有關質量守恒定律簡單計算的過程中進行表達與交流訓練。

教學活動8:讓學生反饋自己的學習心情，評價自己知識的掌握情況，并指出所欣賞的教學環節。

1.3 教學設計三[3]

教學活動1:引導學生運用已有知識(水分子分解示意圖)推測得出參加化學反應的各物質的質量總和可能守恒的假說。

教學活動2:指導學生通過白磷燃燒和鐵釘與硫酸銅溶液反應的實驗檢驗假說是否合理。

教學活動3:指導學生運用質量守恒定律解釋蠟燭燃燒和鎂條燃燒的實驗現象。

教學活動4:引導學生將自己認識定律的過程與人類發現質量守恒定律的歷程相比較，并指出兩者的不同之處。簡要介紹從質量守恒定律到質能守恒定律的發展情況。

2 三則教學設計的各自特點

2.1 教學設計一:體現科學研究的一般過程

2001年頒布的《全日制義務教育化學課程標準(實驗稿)》(以下簡稱《課程標準》)明確規定“將科學探究作為課程改革的突破口”，并在內容標準中將科學探究列為5個一級主題之首[4]。為此，科學探究作為學習內容、學習方式或學習理念受到了化學教育工作者的廣泛關注。科學探究原本“是科學家解決問題的過程”，其一般程序如圖1所示[5]。人民教育出版社九年級化學教科書在編排質量守恒定律的有關內容時，并不是從定義出發，把質量守恒定律強加給學生，而是首先提出問題，讓學生思考，并讓學生對自己親歷的實驗事實，通過由此及彼、由表及里的整理加工，得到質量守恒的結論，然后再用大理石與鹽酸反應、鎂條燃燒兩個開放體系中質量“不守恒”的實驗檢驗質量守恒定律，使學生加深對質量守恒定律的認識[6]。教學設計一依據的是人民教育出版社九年級化學教科書的編排體系，其中7個環節的教學活動恰好對應著科學研究一般程序中的7個步驟。

2.2教學設計二:重視科學探究的八個要素

《課程標準》“將科學探究作為課程改革的突破口”，將科學探究列為內容標準中5個一級主題之首。同時，又把科學探究劃分為提出問題、猜想與假設、制定計劃、進行實驗、收集證據、解釋與結論、反思與評價、表達與交流等8個要素，并給出了發展學生科學探究能力所對應的22條目標[4]。上海教育出版社九年級化學教科書的編寫者是王祖浩、王磊等《課程標準》研制組的專家，他們在教科書的編寫過程中，對于經典的教學內容更傾向于體現《課程標準》所界定的科學探究的有關要素[7]。教學設計二中的8個教學環節，與《課程標準》中科學探究的8個要素基本對應，是對上海教育出版社九年級化學教科書的相應內容進行了比較好的演繹。其中對大理石與稀鹽酸反應的稱量實驗，一開始并沒有使用教科書中的裝置，而是引導學生在發現問題和解決問題的過程中不斷完善實驗方案，增加了科學探究的因素，也為學生用質量守恒定律解釋開放體系中可能“不守恒”的現象打下了基礎。

2.3 教學設計三:追求顯性的科學本質教育

在現行的義務教育課程方案中，7～9年級科學課程的設置有分科的生物、物理、化學和綜合的科學兩種模式。其中，化學和科學的課程標準都涉及了科學本質教育?！墩n程標準》指出，義務教育階段化學課程中的科學探究，可以使“學生通過親身經歷和體驗科學探究活動……理解科學的本質”[4]。《全日制義務教育科學(7～9年級)課程標準(實驗稿)》在“課程性質和價值”部分指出，科學課程建立在對“自然界是有規律的，這種規律是可以被認識的”、“科學是以多樣統一的自然界為研究對象的探究活動”、“科學是一個開放的系統”、“科學活動應當促進社會的進步，并將受到科學道德和社會一般道德的雙重約束”等科學本質認識的基礎上，并將引導學生逐步認識科學的本質[8]。教學設計三中的第4個環節利用人民教育出版社九年級化學教科書中“質量守恒定律的發現和發展”的科學史料，引導學生認識我們的發現路徑與科學家的不同以及科學知識也需要不斷地修正和完善，從而能使學生對科學探究的主觀性和科學知識的暫時性有一個顯性的認識。

3 由三則教學設計引發的思考

3.1化學教學是基于教科書還是基于課程標準

化學教科書是使學生達到《課程標準》所規定的目標要求的內容載體，是將化學課程理念和化學課程內容按照一定的邏輯體系和一定的呈現形式加以展開和具體化、系統化的材料?；瘜W教科書對化學課程理念的體現，對化學課程內容的落實，并不是只有一種邏輯體系，也并不是只有一種呈現風格，也就是說，化學課程內容可以按照多種邏輯關系加以具體化，從而形成多種版本的化學教科書[5]。目前，經國家中小學教材審定委員會審查通過的義務教育九年級化學課程標準實驗教科書共有5套，分別由人民教育出版社、上海教育出版社、湖南教育出版社等單位正式出版。過去“一綱一本”的教科書政策容易將教科書神圣化，導致基于教科書的課程實施取向，而“一綱多本”的教科書政策隱含著教師不再是“教教科書”而是“用教科書教”的理念，其中不同版本的教科書只不過是一些普適性的預設，任何一種版本的教科書不再是課堂教學的唯一依據，而應該是最重要的課程資源。換言之，在新課程中教師不再是由專家編寫的教科書的忠實執行者，也不再是一種只知“教書”的匠人。所以，教師在進行教學設計時，首先要從知識結構和呈現方式等方面對不同版本教科書進行比較，然后再根據課程標準、教學內容和學生實際，在融合不同版本教科書的基礎上，重新進行貼近“學情”的預設，以確定教學的知識脈絡和學生的認知脈絡，使教學設計既有合理的目標，又貼近學生的情感、貼近學生的知識和能力基礎、貼近學生的思維狀態。上文分析三則教學設計的特點時，雖然認定他們分別依據了各自相應版本的教科書，但細細比照可以發現這些教學設計與教科書都有不同之處，如教學設計一用拉瓦錫定量測定空氣成分的史料引入新課，教學設計二在大理石與稀鹽酸反應的稱量實驗過程中采取了不斷完善實驗方案的策略，教學設計三將附在節末的科學史料安排到相關教學環節中使用等等，應該說這些都是基于課程標準的“合情”預設。

3.2科學探究是否一定能實現科學本質教育

科學教育的重要目標是提高學生的科學素養，科學素養的一個重要組成部分是對科學本質的理解。所以，進行科學本質教育，促進學生對科學本質的理解已成為科學教育的根本目標之一。新課程以來頒布的九年級和高中化學課程標準都強調使學生理解或認識科學本質?！墩n程標準》“將科學探究作為課程改革的突破口”，也是基于科學探究具有科學本質教育的功能，學生通過親身經歷和體驗科學探究活動，能從“自然界是有規律的，這種規律是可以被認識的”以及“科學是以多樣統一的自然界為研究對象的探究活動”等方面理解科學的本質。然而科學探究與科學本質有著十分復雜的關系，如果將“科學探究”這一學習領域的重點僅放在“探究技能”上，而忽視“科學中的觀點與證據”這一主線，科學探究只能使學生通過“做科學”獲得科學過程技能訓練，而并不一定能使學生理解科學的本質[9]。另外，學生學習科學本質的最好方法是通過目標明確、表達清楚的訓練獲得，而不是模糊不清的通過體驗簡單的“做科學”來學習。梁永平教授研究表明，“顯性和反思性方法是促進學生科學本質理解的較為有效的方法”，他認為促進學生科學本質理解的教學設計，應該“以探究性教學為基本活動方式，以顯性和反思性活動為基本教學策略”[10]。其中，“顯性”是指應該把對科學本質的理解作為認知性教學結果而有意地確定為目標和計劃;“反思性”是指要為學生提供認識論層面的分析活動機會。換言之，科學本質教學策略強調使學生意識到他們所參與的科學活動中有關的科學本質的內容，強調學生在包含這些科學本質內容的框架下的反思活動。教學設計三就是在科學探究的基礎上，安排了結合科學史料的反思性活動，并通過教師顯性的教學話語來幫助學生體驗在質量守恒定律產生和發展過程中呈現的科學本質。這一環節耗時雖短，但對促進學生理解相關的科學本質大有裨益。

參考文獻:

[1]秦薔云.《質量守恒定律》教學片段回放與評析[J].化學教學，2004，(7～8):49～51.

[2]蔡美玉.《質量守恒定律》教學實錄[J].化學教學，2006，(6):42～45.

[3]魏壯偉.“質量守恒定律”的教學設計[J].化學教學，2008，(3):37～39.

[4]中華人民共和國教育部.全日制義務教育化學課程標準(實驗稿)[M].北京:北京師范大學出版社，2001.

[5]陸軍.新課程化學教學的思考與實踐[M].南京:江蘇教育出版社，2009.

[6]課程教材研究所，化學課程教材研究開發中心編著.義務教育課程標準實驗教科書化學(九年級上冊)[M].北京:人民教育出版社.2001:90～95.

[7]中學化學國家課程標準研制組編著.義務教育課程標準實驗教科書化學(九年級上冊)[M].上海:上海教育出版社，2001:94～97.

[8]中華人民共和國教育部.全日制義務教育科學(7～9年級)課程標準(實驗稿)[M].北京:北京師范大學出版社，2001.

[9]袁維新.國外科學本質教育研究及啟示[J].外國中小學教育，2009，(3):43～48、20.

[10]梁永平.促進學生科學本質理解的教學設計[J].化學教學，2008，(9):5～10.