手腦并重：化學課堂教學的應然路徑

吳良根

[摘? ?要]手腦并重的化學課堂，強調在化學教學過程中，依據化學學科特點及教學內容，讓學生既動手操作實驗、動眼觀察現象，又動口交流討論、動腦思考本質，在動手動腦“做中學”的過程中，理解和構建化學知識。

[關鍵詞]手腦并重;做中學;質量守恒

化學是一門實驗學科，化學實驗既是學生需要學習的內容，又是學好化學的方法與手段。九年級是化學學科教學的啟蒙階段，該階段的化學雖然涉及內容多，但大多屬于簡單記憶，這也使得很多教師忽略了讓學生在體驗中構建化學知識的重要性，盲目地讓學生強化記憶，甚至產生了“做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”的想法并付諸教學實踐，這可能在短期內會收到不錯的應試效果，但如果長期讓學生記操作步驟、實驗現象和實驗結論，就會造成學生知識掌握不牢固，不會正向遷移和靈活應用，更嚴重的還會使學生慢慢地失去對化學學科的學習興趣，導致高中階段選修化學學科的學生偏少，也就更談不上培養學生化學學科的終身興趣與引領學生對化學學科進行持續不斷的深入研究了。

新課改大力倡導自主學習、探究學習、合作學習等新的學習方式，這些學習方式從本質上都是以學生的自主體驗為主，讓學生在體驗中理解、構建和應用知識，這不僅是課程標準的要求，更符合初中生的學習規律及心理特點。手腦并重的化學課堂，就是強調在化學教學中，通過靈活多樣的教學設計，讓學生既動手操作實驗、動眼觀察現象，又動口交流討論、動腦思考本質。讓學生手腦并重、做學合一，并樂在其中、低負高效，這樣的化學課堂才是廣大化學教師追求的目標。下面以滬教版初中化學教材中的《化學反應中的質量關系》教學為例進行說明。

環節一、情境導入

師：過生日的時候都會在蛋糕上插上點燃的蠟燭，很溫馨。現在老師也點一支蠟燭。

操作：點燃放置在已經調整好平衡的托盤天平左盤中的蠟燭。（如圖1）

師：生活經驗告訴我們，蠟燭燃燒時會漸漸變短，最后灰飛煙滅，無影無蹤。蠟燭燃燒到最后什么也沒有留下，難道它從世上消失了嗎？

生1：蠟燭發生了化學變化，生成了其他物質。

師：非常好。那么能設計實驗來驗證蠟燭燃燒后生成了什么物質嗎？

生2：在蠟燭的火焰上方罩一冷而干燥的燒杯，燒杯壁上有水霧生成;再在火焰上方罩一涂有澄清石灰水的燒杯，發現澄清石灰水變混濁了。以上現象說明蠟燭燃燒后生成了水和二氧化碳。

操作：請兩位學生上臺按上述方案進行操作演示。

師：方案很好，兩位同學的操作也很成功。下面請同學們看一下天平的讀數，跟剛才相比較，數值發生了什么變化？

生3：數值變小了，蠟燭質量在不斷減少。

師：在十七世紀初，有關化學變化中物質的質量是否發生變化的問題一直困擾著人們，也引起了科學家的興趣和關注，他們試圖通過實驗來解開這個謎底。然而由于當時實驗條件的限制和實驗方案的差異，他們獲得的結論并不統一，甚至完全相反。直到兩百多年前，隨著天平等較精密的測量儀器的問世和改進，經過幾代科學家前赴后繼的探索，才終于解開了化學變化中物質質量是否變化的謎底。讓我們一起沿著科學家探索問題的足跡，踏上今天的探究之旅吧！

投影1：1673年，英國化學家波義耳在一個敞口曲頸瓶中加熱金屬汞，一段時間后有紅色物質出現，稱量后發現反應后容器中的物質的質量比原來的增加了。（如圖2-1）

投影2：1756年，俄國化學家羅蒙諾索夫在有一定量空氣的密閉曲頸瓶中加熱金屬汞，一段時間后有紅色物質出現，冷卻后稱量，發現容器的總質量在加熱前后并沒有變化。（如圖2-2）

師：波義耳和羅蒙諾索夫都是著名的化學家，他們通過完成類似的化學反應來研究化學反應前后物質的質量關系，竟然出現了不同的結果。請同學們思考一下，你認為化學反應前后，物質的質量是否會改變？你支持哪位化學家的觀點？

（學生討論、思考、總結）

觀點1：生成物的質量總和大于反應物的質量總和。

觀點2：生成物的質量總和小于反應物的質量總和。

觀點3：生成物的質量總和等于反應物的質量總和。

設計意圖：以學生常見的點生日蠟燭創設情境導入課題，讓學生感受到生活中處處有化學，化學變化就在我們的身邊。在這個環節中，通過幾個問題引發學生思考：①蠟燭燃燒到最后什么也沒有留下，難道它從世上消失了嗎？②能設計實驗來驗證蠟燭燃燒后生成了什么物質嗎？③你認為化學反應前后，物質的質量是否會改變？你支持哪位化學家的觀點？進行的相關操作有：①稱量蠟燭燃燒前后的質量;②合作完成蠟燭燃燒后產物的驗證。情境導入雖然簡單，但通過引導學生手腦并用，可起到提高學生學習興趣的作用。同時以兩位具有代表性的化學家的不同實驗結果的化學史實，引導學生踏上本節課的探索之旅。

環節二：實驗探究

師：現在以幾個典型的化學反應為例，來探究化學反應前后的質量變化情況。

師：同學們先認真閱讀教材實驗內容，明確實驗的目的及操作要領，然后按要求完成實驗，并做好實驗記錄。第1小組和第2小組完成實驗1和實驗2，第3小組完成實驗3，第4小組完成實驗4，實驗完成后進行交流。

（學生閱讀，完成實驗，并及時記錄）

師：同學們都已經完成了實驗，現在請大家交流匯報。（生4舉手）

師：這位同學完成的是實驗1和實驗2（如圖3）。請他說說觀察到什么現象。

生4：這兩個實驗在內容上基本沒有什么差別，都是把鐵釘浸入到硫酸銅溶液中，實驗時觀察到鐵釘的表面覆蓋了一層紅色的物質，藍色的硫酸銅溶液的顏色逐漸變淡。這兩個實驗的不同之處在于反應的容器，實驗1是敞口的，實驗2是密閉的。但是我們發現這兩個實驗反應前后天平的指針都沒有發生偏轉，說明化學反應前后的質量沒有發生變化。

師：這個結果在不在你們的預料之中呢？

生5：在預料之中。因為在鐵和硫酸銅的反應中，既沒有氣體參與，也沒有氣體生成，所以容器是否敞口對反應的結果沒有影響。最終的結論是化學反應前后質量沒有發生變化。

師：非常好，同學們觀察得很仔細，實驗結論也非常的明確。接下來請完成實驗3（如圖4）的同學來交流一下你們組觀察到的實驗現象。

生6：調節天平平衡后，將鹽酸溶液倒入燒杯中，觀察到有大量的氣泡產生，天平上的指針也在逐漸向右發生偏轉，說明在整個反應過程中，質量在不斷地減少。

師：那你們的結論是什么？

生7：化學反應前后的質量沒有發生變化。

師：指針偏向了右邊，這不是反應過程當中質量在減少嗎？

生8：在反應過程中產生了大量的氣體物質，而實驗所用的容器是敞口的，產生的氣體物質會從燒杯中逸出，所以表面上看，質量是在不斷地減少，但如果把這些氣體收集回來，質量是不變的。

師：同學們的分析非常嚴謹。在化學變化過程中，如果有氣體參加反應，或者反應過程中有氣體產生，那么就應該選擇在一個密閉的容器中進行。否則，容易被表面的現象所迷惑，從而得出錯誤的結論。

師：接下來請完成實驗4（如圖5）的同學來交流一下你們組觀察到的實驗現象。

生9：我們先按要求連接好裝置，放在托盤天平上調整好平衡;然后拔下玻璃管，在酒精燈上加熱到紅熱后迅速插回到錐形瓶上;觀察到錐形瓶內的白磷被引燃了，產生大量的白煙，同時氣球很快就脹大了。在整個過程中，托盤天平的指針沒有什么變化，說明在化學變化過程中質量沒有發生變化。

師：第4小組完成這個實驗的同學，你們觀察到的現象都一樣嗎？

生10：我觀察到在變化過程中，指針略微向右偏轉，但不是很明顯。

師：怎么會發生這種情況呢？

生11：可能是氣球有小的漏洞。

師：有這個可能。但如果排除這種情況，是否還有其他原因呢？提醒一下，質量變小與氣球的大小也有一定的關系。大家能結合相關的物理知識對其做出解釋嗎？

生12：會不會是氣球脹大了，浮力變大，使稱量的質量略微偏小？

師：這位同學的分析非常好，把我們學到的物理知識也融入到這節課中來了。這個實驗給我們的啟示是，要完成一個較精密的實驗，在設計實驗方案的時候應該全面考慮，除了實驗原理要科學正確，還要盡可能地減少其他干擾因素的影響。

設計意圖：這部分內容是本節課的重點和難點。光靠死記硬背是不可能引導學生真正理解質量守恒的實質的，而通過四個對比實驗，可讓學生充分體驗化學變化中的質量關系。該環節的設計以實驗為基礎，引導科學發現;以思維為核心，開展問題探究;以學生為主體，促進知識內化;以小組為單位，營造研究氛圍。設計實驗時控制不同的實驗條件，由此讓學生觀察到不同的現象，得出不同的結果，并由此展開討論，手腦并用，由表及里，使學生真正體會化學變化中的質量關系，同時培養學生掌握研究問題的科學方法。

環節三：總結鞏固

師：現在我們回過來思考一下，前面提到的兩位化學家為什么在完成實驗后會得到不同的結果？

生13：波義耳的實驗是在敞口容器中進行的，而羅蒙諾索夫的實驗則是在密閉容器中進行的。

師：由于這個反應過程中需要氧氣一起參加反應，所以羅蒙諾索夫的實驗設計方案更科學，結論也是正確的。1774年，法國化學家拉瓦錫多次重復同樣的實驗，也得到了同樣的結論，并寫進他的著作《化學概論》中。拉瓦錫的這一成果漸漸被各國科學家所認同和接受，同時有更多的科學家用實驗加以驗證，從而使化學變化過程中的質量守恒有了更嚴謹的科學基礎。拉瓦錫的這一成果，開啟了定量研究化學的大門，使化學科學沿著正確的軌道快速發展。這些科學家總結出來的這條規律，我們稱為“質量守恒定律”。（講解概念中的關鍵詞）

師：我們已經用實驗證明了在化學變化中存在著質量守恒的規律。那為什么化學反應后物質的種類改變了，而質量卻不發生變化呢？

（學生思考、討論）

投影：水的分解微觀模擬過程。

師：請大家分析討論：①化學反應前后，分子種類變了嗎？②化學反應前后，原子種類變了嗎？③化學變化的實質是什么？

師：化學變化的實質是原子的重新組合，因此質量守恒定律的微觀解釋是：在化學反應中，反應前后原子的種類沒有改變，原子的數目沒有增減，原子的質量也沒有改變。

設計意圖：化學規律或原理的獲得，一方面要以實驗為基礎，同時還應找到相應的理論支撐。播放水的分解微觀模擬過程，展示化學變化的實質是原子的重新組合，為質量守恒定律奠定理論基礎。學科教學并不是讓學生簡單地接受學科知識，而是讓他們通過研究、發現而形成批判性思維，逐步形成檢驗、證實真理與事實的科學研究能力。

本節課的設計既有生動的化學史實，更有學生的動手動腦：以實驗、思考、討論為主，然后總結歸納。該過程通過實驗體現學科特點，發揮實驗的作用，突出學生的主體地位，強化學生的參與意識和探索精神;經過總結與歸納，將宏觀反應與微觀解釋聯系在一起，引導學生從本質上掌握化學變化中的質量守恒的規律并建構知識體系。課堂上學生時而睜大好奇的眼睛，時而不解地皺著眉頭，時而盯著變了顏色的試液，時而懷疑地互相對視，時而信服地點頭微笑，這正是手腦并重的理想化學課堂，也是化學學科與科學探究的魅力所在。當然如果條件允許，給學生充裕的時間自行設計實驗方案，可能探究會更深入，效果會更顯著。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

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[3]? 沈理明.化學實驗教學與研究[M].貴陽：貴州教育出版社，2004：8-20.

[4]? 吳星.化學新課程中的科學探究[M].北京：高等教育出版社，2003：139-167.

[5]? 吳思杰.論筆試型化學實驗試題的評價和教學導向功能[J].化學教育，2009（7）：32-35.

（責任編輯 羅 艷）