有效的教學(xué)設(shè)計(jì)是有效探究的前提
——例析《質(zhì)量守恒定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

楊 明

（南京市百家湖中學(xué) 江蘇 南京 211100）

一、設(shè)計(jì)思路

本課題的教學(xué)設(shè)計(jì)以生活常識(shí)的探討來引入（發(fā)現(xiàn)問題）， 使課堂處于一種輕松但又能引人思考的氣氛中。 學(xué)生思考后，通過作出假設(shè)、實(shí)驗(yàn)探究、交流討論、得出結(jié)論等科學(xué)探究方法，設(shè)計(jì)并實(shí)施一些實(shí)驗(yàn)方案，如白磷燃燒前后質(zhì)量的測(cè)定，鐵釘與硫酸銅溶液反應(yīng)前后質(zhì)量的測(cè)定， 碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)前后質(zhì)量的測(cè)定等實(shí)驗(yàn)， 指導(dǎo)學(xué)生觀察、思考，使學(xué)生從自己親身觀察到的事實(shí)中，經(jīng)過由此及彼、由表及里的思考，得到質(zhì)量守恒這一規(guī)律。

另外， 在教學(xué)設(shè)計(jì)中還重點(diǎn)安排了學(xué)生對(duì)幾個(gè)探究方案的討論， 對(duì)采用的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行評(píng)價(jià)并加以改進(jìn)， 使學(xué)生認(rèn)識(shí)到在任何與周圍環(huán)境隔絕的物質(zhì)系統(tǒng)中，不論發(fā)生任何變化，其質(zhì)量始終保持不變， 證明這條定律的實(shí)驗(yàn)都必須與外界隔絕，否則將失去意義。

在對(duì)質(zhì)量守恒原因的教學(xué)中， 通過課件展示水電解反應(yīng)中原子重新組合的過程， 使學(xué)生了解質(zhì)量守恒定律的微觀解釋，即反應(yīng)前后原子種類、數(shù)目、質(zhì)量沒有發(fā)生改變。 通過這種形象地分析，使學(xué)生的思維由宏觀到微觀， 從現(xiàn)象到本質(zhì)深入思考，學(xué)會(huì)研究問題的科學(xué)方法。

二、教學(xué)目標(biāo)

1．認(rèn)識(shí)質(zhì)量守恒定律，能說明常見化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系。

2．能運(yùn)用質(zhì)量守恒定律解決一些相關(guān)問題。

3． 通過定量實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系，體會(huì)科學(xué)探究的方法，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

三、教學(xué)過程

［教師導(dǎo)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(zhì)從世界上真的會(huì)消失嗎？

［回顧舊知］ 請(qǐng)同學(xué)們將我們所熟悉的兩種化學(xué)反應(yīng)用化學(xué)符號(hào)表示出來：

?

［提出問題］ 我們通過這兩個(gè)反應(yīng)式可以看出反應(yīng)物、生成物及反應(yīng)條件。 那么，這些化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量是否發(fā)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(xué)生猜想］ 根據(jù)你已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，猜想一下，物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化前后，其總質(zhì)量會(huì)不會(huì)發(fā)生變化？ 若有變化，是如何變化的？ 并說出你猜想的理由。

［實(shí)驗(yàn)探究］ 根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)方案分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

方案1 白磷燃燒前后質(zhì)量的測(cè)定。

實(shí)驗(yàn)步驟： 如圖1，將實(shí)驗(yàn)裝置放在托盤天平上， 調(diào)節(jié)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(xiàn)象。

方案2 鐵釘與硫酸銅溶液反應(yīng)前后質(zhì)量的測(cè)定。

實(shí)驗(yàn)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(zhì)量m1。 ②將鐵釘放入硫酸銅溶液中，觀察現(xiàn)象。 ③待溶液顏色不再改變時(shí)，將盛有硫酸銅溶液和鐵釘?shù)臒旁谕斜P天平上稱量，記錄所稱質(zhì)量m2。

圖1

方案3 碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)前后質(zhì)量的測(cè)定。

實(shí)驗(yàn)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(xué)生邊實(shí)驗(yàn)邊討論，并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填寫下表：

［問題討論］

1．方案1 若用圖3 裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，會(huì)有什么結(jié)果？

圖3

2．方案1 的裝置中，若玻璃管上沒有系小氣球，將會(huì)有什么結(jié)果？

3． 方案3 中的實(shí)驗(yàn)若在敞口的錐形瓶中進(jìn)行，又會(huì)有什么結(jié)果？

［拓展探究］

請(qǐng)同學(xué)們用圖4 所示裝置探究質(zhì)量守恒定律：將錐形瓶?jī)A斜，使稀鹽酸與鋅粉充分接觸生成氫氣，待充分反應(yīng)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(qiáng)調(diào)］質(zhì)量守恒是指參加反應(yīng)的反應(yīng)物總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量相等，不能遺漏任一反應(yīng)物或生成物，尤其是氣體， 因此在實(shí)驗(yàn)中必須保證實(shí)驗(yàn)是在封閉體系下（獨(dú)立體系）完成，否則天平不平衡。

［師生小結(jié)］ 質(zhì)量守恒定律。

［提出問題］ 為什么“參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)質(zhì)量總和等于生成的各物質(zhì)質(zhì)量總和”呢？你能用微粒的觀點(diǎn)對(duì)質(zhì)量守恒定律作出解釋嗎？

［學(xué)生探究］ 用分子、 原子的觀點(diǎn)探究水電解的過程：

1．請(qǐng)寫出水電解的符號(hào)表達(dá)式。

2．在反應(yīng)中，分子種類、原子種類是否發(fā)生了改變？ 原子的數(shù)目、質(zhì)量是否發(fā)生了改變？

3．分析該反應(yīng)前后反應(yīng)物與生成物質(zhì)量總和守衡的原因。

［課件展示］ 水電解反應(yīng)中，原子重新組合的過程。

［師生小結(jié)］ 從宏觀和微觀的角度小結(jié)質(zhì)量守恒的原因。

［遷移與應(yīng)用］ 某同學(xué)設(shè)計(jì)圖5 裝置探究質(zhì)量守恒定律， 小試管中放入硫酸銅溶液， 燒杯內(nèi)放入氫氧化鈉溶液， 先稱量其質(zhì)量。 然后將小試管中硫酸銅溶液倒入燒杯中，待充分反應(yīng)后， 仍將小試管放入燒杯中，稱量裝置的質(zhì)量。試評(píng)價(jià)該方案是否合理？ 若不合理，如何改進(jìn)？

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(xué)反思

新的化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)將科學(xué)探究作為 “課程改革的突破口”，明確提出：“義務(wù)教育階段化學(xué)課程中的科學(xué)探究，是學(xué)生積極主動(dòng)地獲取化學(xué)知識(shí)，認(rèn)識(shí)和解決化學(xué)問題的重要實(shí)踐活動(dòng)”。在本節(jié)課運(yùn)用科學(xué)探究教學(xué)模式則能較好地體現(xiàn)新課程的理念。 學(xué)生通過提出問題、作出猜想與假設(shè)、實(shí)驗(yàn)探究、交流與討論等科學(xué)探究方法得到質(zhì)量守恒定律這一規(guī)律。 學(xué)生在獲得知識(shí)和技能的同時(shí)， 也親身體驗(yàn)了科學(xué)探究的過程，享受到了探究的樂趣，因此學(xué)生的收獲是全面的。

圖4

圖5

在本節(jié)課的教學(xué)中要注意拓展實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，如用鋅和鹽酸反應(yīng)來探究質(zhì)量守恒定律時(shí)，該實(shí)驗(yàn)若在敞口容器中進(jìn)行天平為什么不平衡？ 套上小氣球?yàn)楹稳圆黄胶猓?讓學(xué)生帶著這些問題去尋找實(shí)驗(yàn)裝置的缺陷和改進(jìn)方案。通過這種拓展，可以引發(fā)學(xué)生多個(gè)方向上的思考， 使學(xué)生的技能得到鍛煉，思維更加縝密，更能讓學(xué)生有一種探究的體驗(yàn)，從而擴(kuò)大了實(shí)驗(yàn)探究的效果。

對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成效的評(píng)價(jià)應(yīng)側(cè)重考察學(xué)生在探究活動(dòng)中的實(shí)際表現(xiàn)。 如學(xué)生探究活動(dòng)中表現(xiàn)出來的情感、態(tài)度，投入的程度大小，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、設(shè)計(jì)方案以及解決問題的能力表現(xiàn)，能否明晰地表達(dá)結(jié)果，和同學(xué)交流的情況如何等等。