學(xué)科核心素養(yǎng)背景下“質(zhì)量守恒定律”有效教學(xué)的探索

鄭俊香

摘 要 為了培養(yǎng)學(xué)生具備能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力，筆者深入挖掘教材內(nèi)涵，設(shè)計(jì)了一節(jié)關(guān)于《質(zhì)量守恒定律》的探究式課堂，通過(guò)五個(gè)環(huán)節(jié)：“以化學(xué)史為依托，熏陶化學(xué)人文精神;以科學(xué)探究為主導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生探究能力;以分組實(shí)驗(yàn)為載體，提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?以微觀(guān)游戲?yàn)檩o助，滲透微粒觀(guān)思想;以求真辨為檢測(cè)，貫徹化學(xué)生活觀(guān)”，對(duì)如何在初中化學(xué)課堂中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞 核心素養(yǎng) 科學(xué)探究 化學(xué)史 微粒觀(guān)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

近年來(lái)，隨著《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》文件的正式發(fā)布，如何培養(yǎng)學(xué)生具備能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力成為當(dāng)前教育研究的熱點(diǎn)話(huà)題。化學(xué)作為一門(mén)在初三開(kāi)設(shè)的特殊科目，面臨著升中考的壓力，如何在傳授課堂知識(shí)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，成為初中化學(xué)教師一種考驗(yàn)。基于這種教學(xué)改革的理念，筆者結(jié)合自己開(kāi)設(shè)公開(kāi)課的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，深入挖掘教材內(nèi)涵，更注重培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)核心素養(yǎng)，設(shè)計(jì)了一節(jié)關(guān)于《質(zhì)量守恒定律》的探究式的課堂，主要操作如下：

1以化學(xué)史為依托，熏陶化學(xué)人文精神

在本節(jié)課的學(xué)習(xí)過(guò)程中，筆者以質(zhì)量守恒定律發(fā)現(xiàn)過(guò)程的化學(xué)史貫穿這個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，旨在培養(yǎng)學(xué)生的人文精神。在新課學(xué)習(xí)之初，以化學(xué)史創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境：1673年，英國(guó)科學(xué)家波義耳將金屬汞放在一個(gè)密閉的容器中加熱一段時(shí)間后，取出固體進(jìn)行稱(chēng)量，與反應(yīng)前汞的質(zhì)量對(duì)比，得出了反應(yīng)后質(zhì)量增加的結(jié)論。而在1774年，另外一位科學(xué)家拉瓦錫也做了同樣的實(shí)驗(yàn)，卻得出反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。波義耳和拉瓦錫都是著名的科學(xué)家，同樣的實(shí)驗(yàn)，截然不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，到底哪位科學(xué)家的結(jié)論才是正確的呢？這樣的問(wèn)題情境，一方面引起了學(xué)生的關(guān)注，激發(fā)學(xué)生的思維;另一方面，也讓學(xué)生明白，科學(xué)家的理論不一定是完全正確的，在學(xué)習(xí)過(guò)程中我們要敢于質(zhì)疑，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威。

2以科學(xué)探究為主導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生探究能力

質(zhì)量守恒定律的學(xué)習(xí)是初中學(xué)生開(kāi)始從定量的角度認(rèn)識(shí)和研究化學(xué)變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，具有十分重要的教學(xué)意義。在傳統(tǒng)的課堂中，一般采取演示課本實(shí)驗(yàn)、得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論、練習(xí)鞏固的形式，學(xué)生較難理解，也不利于知識(shí)體系的構(gòu)建，因此，我將本節(jié)課的內(nèi)容設(shè)計(jì)為科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)，主要教學(xué)環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)意圖如下：

【提出問(wèn)題】在前面的學(xué)習(xí)中，我們接觸過(guò)很多化學(xué)變化，那么你是否注意過(guò)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量是否改變？反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量是增加？減少？還是不變呢？

【進(jìn)行猜想】以小組為單位進(jìn)行思考、討論出下列猜想：

小組1：我們小組認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量增加了，比如鐵釘放置一段時(shí)間后生銹了，表面多了鐵銹，質(zhì)量就增加了。

小組2：我們小組認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量減少了，比如蠟燭越燒越短，質(zhì)量肯定是變小了。

小組3：我們小組認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量不變，因?yàn)槲镔|(zhì)是守恒的。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路】反應(yīng)前測(cè)總質(zhì)量→反應(yīng)→反應(yīng)后測(cè)總質(zhì)量→進(jìn)行比較

【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】測(cè)定紅磷燃燒前后物質(zhì)的總質(zhì)量。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析】（1）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄：

（2）數(shù)據(jù)分析：

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】：參加反應(yīng)的紅磷和氧氣的質(zhì)量總和等于生成的五氧化二磷的質(zhì)量。

【實(shí)驗(yàn)反思】：

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程反思：

①燃燒時(shí)，為什么在錐形瓶瓶底鋪一層細(xì)沙？

②紅磷燃燒時(shí)，為什么要在玻璃管上系一個(gè)小氣球？

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果反思：在紅磷燃燒的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們測(cè)得反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等，這只是個(gè)案，還是普遍規(guī)律呢？

對(duì)于初三剛剛接觸化學(xué)的學(xué)生，雖然對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)充滿(mǎn)興趣，但自己設(shè)計(jì)、操作實(shí)驗(yàn)的能力較弱，且學(xué)生是首次進(jìn)行定量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。因此，我先引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考，并以小組為單位進(jìn)行分析、討論，可以培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)，同時(shí)也有利于思維的碰撞、發(fā)散。

接著以教師演示紅磷燃燒反應(yīng)前后各物質(zhì)質(zhì)量總和測(cè)定實(shí)驗(yàn)的方式，并通過(guò)表格的形式引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，摒除實(shí)驗(yàn)過(guò)程的干擾因素，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)質(zhì)量守恒定律是針對(duì)參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)和生成的物質(zhì)的質(zhì)量總和。最后，設(shè)置一系列的反思問(wèn)題，讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一些細(xì)節(jié)“細(xì)沙”及“氣球”的作用，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力;也讓學(xué)生感受質(zhì)量守恒定律的得來(lái)不是通過(guò)單一的一個(gè)實(shí)驗(yàn)就能得到的，是科學(xué)家通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到的。

3以分組實(shí)驗(yàn)為載體，提升化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?/p>

學(xué)生在初步感知了質(zhì)量守恒定律后，且學(xué)生在前面紅磷燃燒實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)掌握了一定分析實(shí)驗(yàn)、解決實(shí)驗(yàn)的能力，為了進(jìn)一步突破教學(xué)重難點(diǎn)，我又設(shè)計(jì)了三個(gè)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，主要操作如下：

【分組實(shí)驗(yàn)】

（1）測(cè)定鐵釘和硫酸銅溶液反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量;

（2）測(cè)定碳酸鈉和鹽酸溶液反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量;

（3）測(cè)定鎂條燃燒前后各物質(zhì)的質(zhì)量;

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果記錄】

【合作交流】

（1）上述反應(yīng)前后天平都平衡嗎？為什么？

（2）天平不平衡時(shí)能否證明該反應(yīng)不遵守質(zhì)量守恒定律？該如何改進(jìn)？

通過(guò)測(cè)定密閉容器和敞開(kāi)體系中化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量變化情況，讓學(xué)生感受矛盾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并以小組交流的方式進(jìn)行分析思考，使學(xué)生能夠透過(guò)不同情況下測(cè)定結(jié)果的表現(xiàn)，更為深入的認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量關(guān)系的本質(zhì)，讓學(xué)生在探究的基礎(chǔ)上，通過(guò)比較、判斷，不斷的揭示矛盾和解決矛盾，激起學(xué)生更強(qiáng)烈的求知欲。

4以微觀(guān)游戲?yàn)檩o助，滲透微粒觀(guān)思想

學(xué)生通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)探究，雖然已經(jīng)對(duì)質(zhì)量守恒定律有了宏觀(guān)的認(rèn)識(shí)，但是心中仍有疑問(wèn)：為什么所有的化學(xué)反應(yīng)都遵循質(zhì)量守恒定律呢？為了解答這個(gè)問(wèn)題，我設(shè)計(jì)了以下的角色扮演游戲：請(qǐng)6個(gè)學(xué)生上臺(tái)表演，在4個(gè)學(xué)生后背貼上“H”的標(biāo)簽，代表氫原子，2個(gè)學(xué)生后背貼上“O”的標(biāo)簽，代表氧原子。以每2個(gè)貼有“H”和1個(gè)貼有“O”學(xué)生手牽手結(jié)合的的方式式模擬2個(gè)水分子，上演“牽手”、“分手”、“重組”的戲碼，從微觀(guān)角度模擬水分子通電發(fā)生變化的過(guò)程。

接著，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)是分子分為原子、原子重新結(jié)合的過(guò)程。在一切化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后原子的種類(lèi)沒(méi)有改變，原子的數(shù)目沒(méi)有增減，原子的質(zhì)量也沒(méi)有變化，因此反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量是不變的。

憑借這樣的游戲形式，極大的提高了學(xué)生興趣，使更多的學(xué)生參與課堂，同時(shí)也將微觀(guān)問(wèn)題宏觀(guān)化，抽象問(wèn)題具體化，更有效地幫助學(xué)生理解質(zhì)量守恒定律的微觀(guān)本質(zhì)，在教學(xué)中滲透化學(xué)微粒觀(guān)的思想。

5以求真辨?zhèn)螢闄z測(cè)，貫徹化學(xué)生活觀(guān)

在新課學(xué)習(xí)之后，我設(shè)計(jì)了“求真辨?zhèn)巍杯h(huán)節(jié)，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決生活中遇到的以下問(wèn)題：（1）某大師說(shuō)他能發(fā)功使鋁發(fā)生化學(xué)變化變成黃金。他的說(shuō)法是否有科學(xué)道理？（2）蠟燭燃燒后質(zhì)量變小，這一事實(shí)不符合質(zhì)量守恒定律，你認(rèn)為對(duì)嗎？為什么？

這些與生活息息相關(guān)的習(xí)題，既能很好的檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)新課知識(shí)的掌握程度，又將學(xué)生從枯燥的題海中解放出來(lái)，讓學(xué)生明白學(xué)習(xí)化學(xué)并不僅僅是為了考試，而更多的是幫助我們?nèi)ダ斫獠?chuàng)造更好的生活環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜鵬，鄭長(zhǎng)龍，袁緒富.關(guān)于“質(zhì)量守恒定律化學(xué)史教學(xué)的幾個(gè)問(wèn)題”[J].化學(xué)教育，2018（09）：77-78.

[2] 趙亞蘭.質(zhì)量守恒定律教學(xué)的研究[D].北京：首都師范大學(xué)，2012.