以科學史為載體的教學設計

李聰聰

摘要：科學是一個發展的過程，學習化學相關的科學史，能讓學生跟著知識的認知結構，讓學生理解和認識到事物的本質，較為貼近學生的元認知，助學生建構科學嚴謹的化學觀點和知識架構、思維結構。

關鍵詞：科學史;質量守恒定律

中圖分類號：G633.8文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2019）24-070-2

學生在認知一個概念或規律的時候，如何在學生的認知基礎上構建出這個概念，體現以生為本的真實學習情景？首先，要尊重學生的認知和學情。科學史對事物的發現過程，某種程度上體現了人們對事物的認識過程，符合人們對規律的建構順序。

科學史在教學中對應用有助于生本課堂中的以生為本，促進學生的真實學習、有效學習。

本文嘗試從科學史的角度和順序助學生建構質量守恒定律概念。

一、教學目標

1.通過實驗研究，能說出化學反應前后反應物總質量與生成物總質量之間的關系。

2.通過科學史（質量守恒定律的發現過程）的介紹及自己沿著歷史步伐設計實驗探究鎂帶燃燒、白磷燃燒、氫氧化鈉與硫酸銅反應前后物質總質量是否改變，得出質量守恒定律。

3.從微觀角度解釋質量守恒定律。

二、科學史背景調查

由于教材中對質量守恒定律科學史給的信息很少，只有簡單對拉瓦錫曲頸瓶實驗作為課后閱讀，不能體現學生對科學史的了解和建構。課前我查閱了以下資料：

三、前期分析

1.學習任務分析

這節課是浙教版科學八年級下冊第三章第三節內容，主要學習任務是通過學生自己設計實驗探究化學反應前后物質質量是否改變，從而歸納得出質量守恒定律，并從微觀角度解釋質量守恒定律，這是本節課的知識主線。

2.學習者分析

對于化學實驗的設計，在第一節測量空氣中氧氣的體積分數，使得學生對密閉容器也有一定的體驗，所以本節課的實驗設計對學生來說是跳一跳可以夠得著的目標。但化學反應過程中物質質量變化的數據分析，對于八年級的學生思維來說，還需要教師去引導，幫他們墊好墊腳石，他們才能達到得出質量守恒定律這一個規律，而微觀角度對質量守恒定律進行解釋，對學生來說，在第二章的學習中已經認識了化學反應的本質，所以難度不大。

四、教學環節設計

1.課堂演示

①測出木炭的質量;②木炭在氧氣中點燃;③測出燃燒后灰燼的質量。

課堂上用電子天平測出燃燒前木炭質量及燃燒后生成的灰燼質量，測出結果灰燼質量小于木炭，請學生分析原因。（體驗波義耳實驗，暴露學生潛概念）

2.閱讀科學史

（1）波義耳在空氣中煅燒金屬，發現金屬質量增加了，得出結論化學反應后質量會變大。

思考：你能否用實驗反駁波義耳觀點？

（2）1756年俄國化學家羅蒙諾索夫把錫放在密閉的容器里煅燒，生成白色的氧化錫，但容器和容器里的物質的總質量，在煅燒前后并沒有發生變化。

思考：比較波義耳實驗和羅蒙諾索夫實驗的不同之處，總結羅蒙諾索夫實驗的優點。

（3）21年后，拉瓦錫用精確的儀器，并利用汞、密閉曲頸瓶、空氣進行實驗，并通過加熱，得到紅棕色固體;然后對紅棕色固體進行加熱，又變回銀白色汞和一種新氣體，1977年，拉瓦錫將這種氣體正式命名為“氧氣”。在整個漫長的實驗過程中，他發現前后質量變化無法察覺，得出化學反應前后總質量保持不變。

思考：說說拉瓦錫實驗相較于羅蒙諾索夫實驗的優點。

（4）1908年，德國化學家廊道爾特及1912年因果化學家曼萊，用總質量為1000g左右的容器和反應物進行精確度很高的實驗，發現反應前后質量之差小于0.0001g，質量變化小于一千萬分之一，屬于誤差范圍，質量守恒定律得到了普遍認可。

思考：比較拉瓦錫實驗和廊道爾特實驗，說說科學理論被發現和認可的過程對你的啟發。

3.設計實驗檢驗燃燒前后質量是否改變

引導學生自己設計實驗，證明自己的觀點和科學家的觀點。利用以下器材設計實驗，研究化學反應前后物質總質量是否發生改變。（1）白磷、裝有細砂的錐形瓶、氣球、激光筆（引燃白磷）、電子天平。（2）試管2支、燒杯、氫氧化鈉、硫酸銅，電子天平。小組互評，選出最佳實驗方案。

4.小組合作完成實驗

小組討論，電子天平上的哪些物質反應前后不變，哪些物質參與的反應，能否根據電子天平示數不變得出：在化學反應中，參加反應的物質的質量總和等于反應后生成的物質的質量總和？如果不能，應如何分析該實驗結果從而得出質量守恒定律？（體現科學探究的本質：實證性）

5.引導學生總結歸納

質量守恒定律的要點是什么？讓學生動手畫出磷與氧氣反應的微觀過程，并能用微粒的觀點對質量守恒定律做出解釋，總結出質量守恒定律的微觀本質。

[參考文獻]

[1]張仁玉.高中生物科學史教學現狀研究[D].東北師范大學，2009.