以科學(xué)史為載體的教學(xué)設(shè)計(jì)

李聰聰

摘要：科學(xué)是一個(gè)發(fā)展的過程，學(xué)習(xí)化學(xué)相關(guān)的科學(xué)史，能讓學(xué)生跟著知識(shí)的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生理解和認(rèn)識(shí)到事物的本質(zhì)，較為貼近學(xué)生的元認(rèn)知，助學(xué)生建構(gòu)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕瘜W(xué)觀點(diǎn)和知識(shí)架構(gòu)、思維結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：科學(xué)史;質(zhì)量守恒定律

中圖分類號(hào)：G633.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1992-7711（2019）24-070-2

學(xué)生在認(rèn)知一個(gè)概念或規(guī)律的時(shí)候，如何在學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)上構(gòu)建出這個(gè)概念，體現(xiàn)以生為本的真實(shí)學(xué)習(xí)情景？首先，要尊重學(xué)生的認(rèn)知和學(xué)情?？茖W(xué)史對(duì)事物的發(fā)現(xiàn)過程，某種程度上體現(xiàn)了人們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)過程，符合人們對(duì)規(guī)律的建構(gòu)順序。

科學(xué)史在教學(xué)中對(duì)應(yīng)用有助于生本課堂中的以生為本，促進(jìn)學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)、有效學(xué)習(xí)。

本文嘗試從科學(xué)史的角度和順序助學(xué)生建構(gòu)質(zhì)量守恒定律概念。

一、教學(xué)目標(biāo)

1.通過實(shí)驗(yàn)研究，能說出化學(xué)反應(yīng)前后反應(yīng)物總質(zhì)量與生成物總質(zhì)量之間的關(guān)系。

2.通過科學(xué)史（質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程）的介紹及自己沿著歷史步伐設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究鎂帶燃燒、白磷燃燒、氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量是否改變，得出質(zhì)量守恒定律。

3.從微觀角度解釋質(zhì)量守恒定律。

二、科學(xué)史背景調(diào)查

由于教材中對(duì)質(zhì)量守恒定律科學(xué)史給的信息很少，只有簡(jiǎn)單對(duì)拉瓦錫曲頸瓶實(shí)驗(yàn)作為課后閱讀，不能體現(xiàn)學(xué)生對(duì)科學(xué)史的了解和建構(gòu)。課前我查閱了以下資料：

三、前期分析

1.學(xué)習(xí)任務(wù)分析

這節(jié)課是浙教版科學(xué)八年級(jí)下冊(cè)第三章第三節(jié)內(nèi)容，主要學(xué)習(xí)任務(wù)是通過學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量是否改變，從而歸納得出質(zhì)量守恒定律，并從微觀角度解釋質(zhì)量守恒定律，這是本節(jié)課的知識(shí)主線。

2.學(xué)習(xí)者分析

對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，在第一節(jié)測(cè)量空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，使得學(xué)生對(duì)密閉容器也有一定的體驗(yàn)，所以本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生來說是跳一跳可以夠得著的目標(biāo)。但化學(xué)反應(yīng)過程中物質(zhì)質(zhì)量變化的數(shù)據(jù)分析，對(duì)于八年級(jí)的學(xué)生思維來說，還需要教師去引導(dǎo)，幫他們墊好墊腳石，他們才能達(dá)到得出質(zhì)量守恒定律這一個(gè)規(guī)律，而微觀角度對(duì)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行解釋，對(duì)學(xué)生來說，在第二章的學(xué)習(xí)中已經(jīng)認(rèn)識(shí)了化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，所以難度不大。

四、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

1.課堂演示

①測(cè)出木炭的質(zhì)量;②木炭在氧氣中點(diǎn)燃;③測(cè)出燃燒后灰燼的質(zhì)量。

課堂上用電子天平測(cè)出燃燒前木炭質(zhì)量及燃燒后生成的灰燼質(zhì)量，測(cè)出結(jié)果灰燼質(zhì)量小于木炭，請(qǐng)學(xué)生分析原因。（體驗(yàn)波義耳實(shí)驗(yàn)，暴露學(xué)生潛概念）

2.閱讀科學(xué)史

（1）波義耳在空氣中煅燒金屬，發(fā)現(xiàn)金屬質(zhì)量增加了，得出結(jié)論化學(xué)反應(yīng)后質(zhì)量會(huì)變大。

思考：你能否用實(shí)驗(yàn)反駁波義耳觀點(diǎn)？

（2）1756年俄國(guó)化學(xué)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(zhì)的總質(zhì)量，在煅燒前后并沒有發(fā)生變化。

思考：比較波義耳實(shí)驗(yàn)和羅蒙諾索夫?qū)嶒?yàn)的不同之處，總結(jié)羅蒙諾索夫?qū)嶒?yàn)的優(yōu)點(diǎn)。

（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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并通過加熱，得到紅棕色固體;然后對(duì)紅棕色固體進(jìn)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(gè)漫長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)過程中，他發(fā)現(xiàn)前后質(zhì)量變化無法察覺，得出化學(xué)反應(yīng)前后總質(zhì)量保持不變。

思考：說說拉瓦錫實(shí)驗(yàn)相較于羅蒙諾索夫?qū)嶒?yàn)的優(yōu)點(diǎn)。

（4）1908年，德國(guó)化學(xué)家廊道爾特及1912年因果化學(xué)家曼萊，用總質(zhì)量為1000g左右的容器和反應(yīng)物進(jìn)行精確度很高的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后質(zhì)量之差小于0.0001g，質(zhì)量變化小于一千萬分之一，屬于誤差范圍，質(zhì)量守恒定律得到了普遍認(rèn)可。

思考：比較拉瓦錫實(shí)驗(yàn)和廊道爾特實(shí)驗(yàn)，說說科學(xué)理論被發(fā)現(xiàn)和認(rèn)可的過程對(duì)你的啟發(fā)。

3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)燃燒前后質(zhì)量是否改變

引導(dǎo)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明自己的觀點(diǎn)和科學(xué)家的觀點(diǎn)。利用以下器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，研究化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量是否發(fā)生改變。（1）白磷、裝有細(xì)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(píng)，選出最佳實(shí)驗(yàn)方案。

4.小組合作完成實(shí)驗(yàn)

小組討論，電子天平上的哪些物質(zhì)反應(yīng)前后不變，哪些物質(zhì)參與的反應(yīng)，能否根據(jù)電子天平示數(shù)不變得出：在化學(xué)反應(yīng)中，參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的物質(zhì)的質(zhì)量總和？如果不能，應(yīng)如何分析該實(shí)驗(yàn)結(jié)果從而得出質(zhì)量守恒定律？（體現(xiàn)科學(xué)探究的本質(zhì)：實(shí)證性）

5.引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)歸納

質(zhì)量守恒定律的要點(diǎn)是什么？讓學(xué)生動(dòng)手畫出磷與氧氣反應(yīng)的微觀過程，并能用微粒的觀點(diǎn)對(duì)質(zhì)量守恒定律做出解釋，總結(jié)出質(zhì)量守恒定律的微觀本質(zhì)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張仁玉.高中生物科學(xué)史教學(xué)現(xiàn)狀研究[D].東北師范大學(xué)，2009.