陳悅

摘要：以“觀念建構(gòu)”為本的教學首先要解決“教什么”和“怎么教”的問題?！敖淌裁础本褪且_立基本觀念和核心內(nèi)容，“怎么教”就是根據(jù)知識的特點、學生的生活經(jīng)驗和認知能力設(shè)計教學方案，將基本觀念通過學生易于理解的方式呈現(xiàn)出來，完成觀念建構(gòu)?！顿|(zhì)量守恒定律》一課的教學過程為：定量角度，初探守恒觀;實驗探究，建立守恒觀;微觀探析，解釋守恒觀;拓展應(yīng)用，鞏固守恒觀。

關(guān)鍵詞：觀念建構(gòu);守恒觀;《質(zhì)量守恒定律》;初中化學

初中化學教學很重要的一個目的就是幫助學生建構(gòu)基本的化學觀念。對此，北京師范大學王磊教授和他的學生于2005年提出了以“觀念建構(gòu)”為本的教學理論構(gòu)想。以“觀念建構(gòu)”為本的教學是將教的重心從講授事實轉(zhuǎn)向“使用”事實，使學的重心從記憶事實轉(zhuǎn)移到理解可遷移的核心觀念和根本的知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)和發(fā)展學生的思維和能力。以“觀念建構(gòu)”為本的教學首先要解決“教什么”和“怎么教”的問題?！敖淌裁础本褪且_立基本觀念和核心內(nèi)容，“怎么教”就是根據(jù)知識的特點、學生的生活經(jīng)驗和認知能力設(shè)計教學方案，將基本觀念通過引發(fā)理解的方式呈現(xiàn)出來（如用問題驅(qū)動學生理解），完成觀念建構(gòu)。人教版初中化學九年級上冊第五單元《質(zhì)量守恒定律》一課教學，注重以“觀念建構(gòu)”為本。

一、教什么——關(guān)于守恒的認知

化學學習的過程，就是從宏觀視角認識物質(zhì)及其變化規(guī)律，并從微觀層面揭示物質(zhì)及其變化本質(zhì)的過程?！百|(zhì)量守恒定律”是初中化學知識中守恒觀、變化觀、微粒觀有機結(jié)合的重要內(nèi)容。

守恒觀是化學基本核心觀念之一，化學中關(guān)于守恒的思想觀念包括質(zhì)量守恒、元素守恒、能量守恒、電荷守恒、電子守恒……科學領(lǐng)域的守恒無處不在，學生關(guān)于守恒的認知貫穿化學學習的始終。質(zhì)量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一，證明了守恒觀的存在。初中階段“質(zhì)量守恒定律”這部分內(nèi)容是學習其他守恒定律、建立守恒觀的基礎(chǔ)。因此，教師應(yīng)該以此為契機幫助學生建構(gòu)全面的守恒觀。

此外，第一單元學習了物理變化和化學變化后，學生已基本形成了明確的變化觀，在此基礎(chǔ)上學習質(zhì)量守恒定律，可為定量研究化學變化提供基本依據(jù)。而在學習了有關(guān)氧氣的知識、水的組成的相關(guān)內(nèi)容后，特別是第四單元比較系統(tǒng)地學習了水的知識，通過電解水實驗、水分解的動畫演示，從微觀的角度分析水的分解，學生已經(jīng)初步具備一定的微粒觀。這為質(zhì)量守恒的微觀解釋奠定了基礎(chǔ)。

二、怎么教——圍繞守恒觀的建構(gòu)

（一）定量角度，初探守恒觀

師大家都知道紅磷在空氣中燃燒是一種化學變化，判斷依據(jù)是什么呢？

生生成了新物質(zhì)。

生反應(yīng)前后物質(zhì)的種類發(fā)生了變化。

師這一變化過程中，紅磷、氧氣和五氧化二磷等物質(zhì)的質(zhì)量有增有減。如果把它們作為一個整體來研究，物質(zhì)的總質(zhì)量是否變化？

（學生各抒己見，不變、變大、變小三種回答都有。）

師如何證明你的猜想呢？

生用天平稱量反應(yīng)前后的質(zhì)量。

師請你設(shè)計實驗方案并進行稱量。

（學生分組討論，設(shè)計實驗方案。）

從物質(zhì)變化的定性判斷入手，自然切換到定量研究化學變化，用數(shù)據(jù)體現(xiàn)化學變化的實質(zhì)。接著，引導(dǎo)學生設(shè)計定量的探究性實驗，從定量的角度出發(fā)，圍繞“定什么量”“如何定量”等細節(jié)開展定量分析，使學生感受定量實驗研究的認識視角，初步探尋化學反應(yīng)的守恒觀。

（二）實驗探究，建立守恒觀

師我們先來做兩個實驗。

（教師演示紅磷在密閉裝置中燃燒實驗;指導(dǎo)一名學生上臺完成鐵與硫酸銅反應(yīng)的實驗。學生觀察兩次實驗現(xiàn)象，并描述反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系。在學生匯報實驗結(jié)論時，教師強調(diào)質(zhì)量守恒關(guān)系描述的是參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系，由此得出質(zhì)量守恒定律。）

師和許多科學發(fā)現(xiàn)一樣，質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)也經(jīng)過了漫長的科學探索之旅。

（教師呈現(xiàn)化學史料：①1663年，英國化學家波義耳在敞口容器中加熱金屬，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后質(zhì)量增加了，他認為化學反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量不等;②1748年，俄國化學家羅蒙諾索夫重復(fù)了波義耳的實驗，他在加熱后，沒有打開封口，而是冷卻后稱量，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量沒有增加;③1774年，法國化學家拉瓦錫又重復(fù)了這一實驗，精確地研究了氧化汞的生成和分解過程，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)前后質(zhì)量沒有變化。）

通過實驗探究和呈現(xiàn)化學史料，讓學生認識到猜想要有依據(jù)。這樣科學求真的過程，可以幫助學生初步建構(gòu)質(zhì)量守恒這一守恒觀。

（三）微觀探析，解釋守恒觀

師為什么化學反應(yīng)中質(zhì)量守恒呢？

（教師播放水通電生成氫氣和氧氣微觀過程的演示視頻。）

師能否從微觀角度描述化學變化的過程？

生化學變化是分子拆開成原子、原子重新組合成新的分子的過程。

師這一過程中物質(zhì)種類、分子種類和個數(shù)有沒有變化？原子的種類和個數(shù)有沒有變化？

生物質(zhì)種類、分子的種類和個數(shù)都變化了;原子的種類和個數(shù)都沒有變化。

（教師播放氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫氣體微觀過程的演示視頻。）

師原子的種類和個數(shù)都不變，原子的質(zhì)量是否變化？組成物質(zhì)的元素質(zhì)量是否變化？反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量是否變化？

生原子的種類和個數(shù)都不變，原子的質(zhì)量也不變，組成物質(zhì)的元素質(zhì)量和反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量都不變。

（教師播放氧化汞受熱分解、氫氣燃燒生成水的演示視頻。學生小組討論，從宏觀和微觀角度歸納總結(jié)物質(zhì)的化學變化，得到圖1。）

把反應(yīng)的微觀過程轉(zhuǎn)化為可視的動畫，將學生頭腦中的抽象圖形以具體可見的方式呈現(xiàn)出來，幫助學生感受化學反應(yīng)的微觀本質(zhì)，從微觀角度深入分析化學反應(yīng)發(fā)生的原理，解釋相關(guān)實驗現(xiàn)象，從而加深學生對原理、概念的理解。這也有利于學生在原有認知基礎(chǔ)上進一步發(fā)展微粒觀，從化學反應(yīng)前后原子種類、數(shù)目守恒角度來論證和理解質(zhì)量守恒定律，感悟化學反應(yīng)的本質(zhì)是原子的重新組合：反應(yīng)前后原子種類不變、元素種類不變，而分子種類和物質(zhì)種類發(fā)生變化，進而為“微觀結(jié)構(gòu)決定宏觀性質(zhì)，宏觀性質(zhì)反映微觀結(jié)構(gòu)”這一核心觀念的建構(gòu)打下基礎(chǔ)。

（四）拓展應(yīng)用，鞏固守恒觀

（教師演示實驗：①碳酸鈉與鹽酸在錐形瓶中反應(yīng);②鎂條在空氣中燃燒，稱量反應(yīng)前后的質(zhì)量。）

師反應(yīng)前后質(zhì)量不相同，這兩個實驗結(jié)果能說明質(zhì)量守恒定律不成立嗎？為什么？

生不能。碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳氣體，我們稱量出的反應(yīng)物的質(zhì)量少了二氧化碳氣體的質(zhì)量。鎂條與空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，稱量反應(yīng)物時沒有加上氧氣。

師我們可以怎么改進實驗方案，使得這兩個實驗可以用來驗證質(zhì)量守恒定律？

（學生小組交流討論，改進實驗。有小組提出可以在錐形瓶口加上一個氣球，使裝置處于密閉狀態(tài)。教師分發(fā)氣球并組織學生分組實驗，使這兩個實驗成為質(zhì)量守恒定律的證據(jù)。）

質(zhì)量守恒定律實驗方案設(shè)計的核心思想就是要形成密閉體系，把所有的物質(zhì)都納入稱量。這里，引導(dǎo)學生按照科學家的思路進行思考和實驗，體驗科學家的探究過程：選擇什么樣的化學反應(yīng)，選擇什么樣的反應(yīng)容器，選擇什么樣的測量儀器，如何控制反應(yīng)條件，等等。這樣的設(shè)計，讓學生認識到尋找適當?shù)姆磻?yīng)和實驗方案的重要性，彰顯了知識承載的核心功能，使知識基于學生應(yīng)用與方案設(shè)計的需求。知識以能力、素養(yǎng)狀態(tài)被輸出，讓每個學生都有對知識的創(chuàng)生。這一環(huán)節(jié)，不僅關(guān)注了靜態(tài)知識本身，更關(guān)注知識如何被應(yīng)用，從而使知識更有生命力。知識、能力的獲得成為學生的迫切愿望，并幫助學生最終實現(xiàn)素養(yǎng)的提升。

*本文系江蘇省無錫市教育科學“十三五”規(guī)劃2018年度立項課題“基于學習進階理論的初高中生化學觀念建構(gòu)的銜接實踐研究”（編號：D/D/2018/001）的階段性研究成果。

參考文獻：

[1] 王磊，范曉瓊，宋萬琚，等.在新課程中如何進行基于核心觀念建構(gòu)的教學設(shè)計——“新世紀”課程標準實驗教科書《化學1（必修）》第2章第1節(jié)“元素與物質(zhì)的分類”教學設(shè)計與實施研究[J].化學教育，2005（1）.