福建省泉州市城東中學(xué)(362000) 鄭秀明

為落實(shí)教育部《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》的要求，高中化學(xué)課程修訂組根據(jù)教育部課標(biāo)修訂的要求，根據(jù)“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)”和高中化學(xué)課程特點(diǎn)，提出包含“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”等5個高中化學(xué)核心素養(yǎng)。初中化學(xué)課程與高中課程一脈相承，理念相通。教師如果能在義務(wù)教育階段善于用核心素養(yǎng)的理念指導(dǎo)教學(xué)，那么對后續(xù)的高中階段學(xué)科素養(yǎng)的形成將起到重要作用?，F(xiàn)以義務(wù)教育滬教版九年級化學(xué)教材第4章第2節(jié)“化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系”為例，結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，從學(xué)科核心素養(yǎng)視角反思教學(xué)中存在的問題、解讀教材內(nèi)容，分析并設(shè)計教學(xué)過程，提出教學(xué)建議，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)。

1 “質(zhì)量守恒定律”教學(xué)中存在的問題反思

“質(zhì)量守恒定律”這節(jié)課無論在公開教學(xué)還是比賽活動中，使用頻率都很高，但我們在教學(xué)觀察中發(fā)現(xiàn)部分教師在教學(xué)中存在一些問題。

1.1 對化學(xué)史教學(xué)重視不夠

教學(xué)中不能簡單停留在波義爾和拉瓦錫進(jìn)行不同實(shí)驗得出不同結(jié)論的對比上，分析哪個科學(xué)家在實(shí)驗設(shè)計上更具有科學(xué)性。而是應(yīng)抓住化學(xué)史教育契機(jī)，以知識傳授為載體，從質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家不屈不撓、堅持不懈地追求真理等素材中提煉教學(xué)片段，進(jìn)行教學(xué)滲透，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

1.2 對實(shí)驗探究方式有誤讀

質(zhì)量守恒定律是科學(xué)家經(jīng)過長期的探索、無數(shù)的實(shí)驗才得出的結(jié)論。最后通過精密的儀器測出反應(yīng)前后質(zhì)量相差極小，在誤差允許的范圍內(nèi)，才得到一致公認(rèn)。我們學(xué)習(xí)的目的是認(rèn)識質(zhì)量守恒定律，說明化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系。在時間有限、儀器簡陋、學(xué)生實(shí)驗探究能力還處于初級水平的情況下，課堂教學(xué)更適合于驗證性的實(shí)驗。而有的教師要組織學(xué)生去探究得出質(zhì)量守恒定律。這已經(jīng)超越了學(xué)生當(dāng)前的認(rèn)知水平和心理發(fā)展特征。當(dāng)然課堂教學(xué)時間也不允許，而且也沒必要去探究前人已經(jīng)得出的結(jié)論。

1.3 對宏觀認(rèn)識教學(xué)有誤差

質(zhì)量守恒定律關(guān)注的重點(diǎn)是化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物與生成物間的質(zhì)量關(guān)系。由于反應(yīng)在實(shí)驗裝置中進(jìn)行，稱量的是整個體系的質(zhì)量，因而教師還要及時引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思維轉(zhuǎn)換，認(rèn)識研究的核心，不能通過反應(yīng)前后天平兩邊仍保持平衡，就匆忙得出結(jié)論。這將導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知誤差，以為反應(yīng)前的各物質(zhì)質(zhì)量簡單相加就會等于生成物的質(zhì)量(如2 g氫氣在8 g氧氣中燃燒能生成10 g水)，對后續(xù)定比定律的學(xué)習(xí)認(rèn)知將造成不利影響。

1.4 對微觀解釋有誤解

質(zhì)量守恒的微觀解讀是建立在分子、原子的基礎(chǔ)上去分析化學(xué)變化的。學(xué)生的前知識是水電解本質(zhì)上是水分子分解成氫原子和氧原子，每兩個氫原子結(jié)合成一個氫分子，每兩個氧原子結(jié)合成一個氧分子。因而教學(xué)上以水電解為例進(jìn)行微觀分析比較符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，盡量不以教材中金屬鎂和氧氣的反應(yīng)為例與學(xué)生進(jìn)行討論。因為學(xué)生會認(rèn)為氧化鎂中只有鎂離子和氧離子，沒有鎂原子和氧原子。在學(xué)生認(rèn)識水平和知識容量有限的情況下很容易造成誤解。

2 基于學(xué)科核心素養(yǎng)視角的教材理解

化學(xué)從定性研究發(fā)展到定量研究，才真正成為一門科學(xué)。質(zhì)量守恒定律是學(xué)習(xí)定量研究化學(xué)反應(yīng)的起點(diǎn)，屬于化學(xué)核心知識，是初中化學(xué)學(xué)習(xí)階段唯一的定律，也是書寫化學(xué)方程式和根據(jù)化學(xué)方程式計算的必備知識，在生活、生產(chǎn)、科研中運(yùn)用廣泛。它研究的對象是一切的化學(xué)反應(yīng)；本質(zhì)是在原子、分子的基礎(chǔ)上揭示宏觀的質(zhì)量守恒；學(xué)習(xí)方式是科學(xué)探究；教育情感是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣；教育價值是樹立學(xué)科觀念和科學(xué)精神，教學(xué)終極目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)。

在新課改理念的指引下，滬教版教材設(shè)計思路以“化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系”為主題，改變了舊教材以“質(zhì)量守恒定律”為章節(jié)主題，目的是設(shè)計懸念，不預(yù)先設(shè)定結(jié)果，通過科學(xué)探究得出結(jié)論。由于學(xué)習(xí)方法是科學(xué)探究，所以教材編排順序是在學(xué)習(xí)了第1章鎂條性質(zhì)實(shí)驗探究、第2章氧氣和二氧化碳制取和性質(zhì)實(shí)驗以及第4章第1節(jié)物質(zhì)燃燒條件探究之后，學(xué)生具備了基本的實(shí)驗操作技能，對實(shí)驗探究方法步驟有一定了解的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。由于研究的對象是化學(xué)變化，學(xué)生對化學(xué)反應(yīng)要有一定的認(rèn)知，教材以學(xué)生已有知識“化學(xué)變化產(chǎn)生新物質(zhì)”為引子，提出學(xué)習(xí)的內(nèi)容；設(shè)計“火柴燃燒后只余下少許灰燼，薄銅片加熱后表面變黑”的實(shí)驗現(xiàn)象，讓學(xué)生思考化學(xué)變化中物質(zhì)質(zhì)量是否改變?yōu)閱栴}情境，激發(fā)學(xué)生的好奇心和探究欲望；通過探究得出結(jié)論引導(dǎo)學(xué)生分析和解決情境設(shè)計中的化學(xué)問題，培養(yǎng)學(xué)生的分析推理、解決問題的實(shí)際能力。對于質(zhì)量守恒定律的微觀解釋也是建立在學(xué)習(xí)了微觀粒子的基礎(chǔ)上，用微粒的觀點(diǎn)解釋純凈物和混合物、物理變化和化學(xué)變化。引領(lǐng)學(xué)生從“宏觀”到“微觀”的認(rèn)識逐漸擴(kuò)展到對變化中“質(zhì)”到“量”的研究。為后續(xù)化學(xué)方程式的書寫和計算作教學(xué)鋪墊。因而教學(xué)中教師應(yīng)關(guān)注課標(biāo)、研究教材，深刻理解課程的設(shè)計思路和意圖，重視學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

高中化學(xué)學(xué)科通過5個方面來培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，而義務(wù)教育滬教版“化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系”的內(nèi)容全部涉及到，這在初中的教材章節(jié)中是很少見的，說明了本節(jié)課在全面培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)方面的地位和作用。其內(nèi)容主要體現(xiàn)4個方面：

(1)了解定律。從歷史發(fā)展的角度認(rèn)知，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求學(xué)的科學(xué)態(tài)度，探索未知、崇尚真理的意識。

(2)驗證定律。從實(shí)驗探究的角度驗證，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)意識、實(shí)驗動手能力、科學(xué)探究方法、合作精神、創(chuàng)新意識。

(3)解釋定律。從微觀探析的角度揭示水分解過程，加上符合表征，相對分子質(zhì)量的計算，詮釋化學(xué)變化的本質(zhì)和質(zhì)量守恒的原因，幫助學(xué)生樹立微粒觀、元素觀、變化觀、守恒觀，培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理和模型認(rèn)知的意識。

(4)運(yùn)用定律。從實(shí)際應(yīng)用的角度感知定律，能多角度、動態(tài)地分析化學(xué)變化，運(yùn)用“變化觀念與平衡思想”解決實(shí)際問題。教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)識角度和學(xué)科素養(yǎng)的具體關(guān)系如圖1所示。

圖1 教學(xué)內(nèi)容、認(rèn)識角度和學(xué)科核心素養(yǎng)三者的關(guān)系

3 基于學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計思路

按照《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》的要求，本節(jié)課要讓學(xué)生認(rèn)識質(zhì)量守恒定律，能說明化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系；認(rèn)識定量研究對于化學(xué)科學(xué)發(fā)展的重要作用。因而,筆者在教學(xué)實(shí)踐中根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材的編寫意圖，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際，在學(xué)科核心素養(yǎng)理念的指引下，設(shè)計以問題為導(dǎo)向的教學(xué)思路：即創(chuàng)設(shè)情境提出問題，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲；設(shè)計活動探究問題，構(gòu)建質(zhì)量守恒定律的概念；引導(dǎo)學(xué)生分析問題，從微觀的角度揭開定律的神秘面紗；運(yùn)用知識解決問題，在實(shí)踐中檢驗真理，認(rèn)識定量研究的意義。教學(xué)設(shè)計具體思路見圖2。

圖2 教學(xué)設(shè)計思路

4 基于學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)過程設(shè)計

4.1 創(chuàng)設(shè)情境提出問題環(huán)節(jié)

教師演示木條燃燒、銅片加熱變黑的實(shí)驗，并提出問題：上述兩種變化屬于什么變化？

學(xué)生活動：觀察描述現(xiàn)象，回答問題。

教師提出問題：物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時都有新物質(zhì)的生成，同時也伴隨能量的吸收或釋放。那么在化學(xué)變化中物質(zhì)的質(zhì)量變化與否？

設(shè)計意圖：通過以上兩個實(shí)驗創(chuàng)設(shè)真實(shí)、直觀的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生更好地理解和運(yùn)用化學(xué)知識。讓學(xué)生知道研究的對象是化學(xué)變化，化學(xué)變化的判斷依據(jù)是什么？對未知的變化(如銅片的加熱)也要會根據(jù)所學(xué)的知識進(jìn)行識別，為后面學(xué)習(xí)硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液的實(shí)驗埋下伏筆。

4.2 尋找證據(jù)作出假設(shè)環(huán)節(jié)

學(xué)生活動：通過課本、電腦、手機(jī)等查詢資料、交流討論，作出初步的判斷。

教師活動：播放視頻，介紹科學(xué)家通過科學(xué)探究認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)質(zhì)量之間關(guān)系的歷程。從不同時間節(jié)點(diǎn)介紹波義爾和施塔爾在敞口容器中研究金屬汞和木炭燃燒的實(shí)驗；羅蒙諾索夫在密閉的容器中燃燒錫發(fā)現(xiàn)總質(zhì)量不變；拉瓦錫在研究空氣的成分后用較精確的定量實(shí)驗法驗證了羅蒙諾索夫的猜想。

學(xué)生活動：觀看視頻，體會化學(xué)科學(xué)發(fā)展史，感受科學(xué)家對真理的探究精神和艱辛歷程，并收集證據(jù)，作出假設(shè)。

設(shè)計意圖：質(zhì)量守恒定律是科學(xué)家的一個偉大發(fā)現(xiàn)，是科學(xué)理論不斷完善的過程，也是幾代科學(xué)家艱苦奮斗、執(zhí)著追求的結(jié)果。通過視頻資料引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)體會質(zhì)量守恒定律的發(fā)展史，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任感。

4.3 交流討論設(shè)計方案環(huán)節(jié)

教師活動：讓學(xué)生發(fā)表觀看視頻后的感受，并引導(dǎo)分析科學(xué)家在不同歷史條件和技術(shù)水平不同的情況下得出不同結(jié)論的原因，最終確定自己的假設(shè)。鼓勵學(xué)生按照科學(xué)家的思路在敞口的容器中設(shè)計實(shí)驗(如課前教師做的火柴燃燒和銅片加熱實(shí)驗)；也可參照科學(xué)家的思路在密閉的容器中進(jìn)行。結(jié)合教材、已有知識經(jīng)驗或查閱的資料，進(jìn)行方案設(shè)計，驗證自己的猜想。

學(xué)生活動：交流討論，設(shè)計方案。

設(shè)計意圖：通過交流討論，引導(dǎo)學(xué)生從質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)中，分析科學(xué)家成敗的原因。明確實(shí)驗應(yīng)該在密閉的容器中進(jìn)行才科學(xué)合理。

4.4 動手實(shí)驗實(shí)施方案環(huán)節(jié)

學(xué)生活動：在教師的指導(dǎo)下,根據(jù)提供的藥品儀器分組進(jìn)行實(shí)驗,收集證據(jù)。

教師活動：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行規(guī)范操作，觀察現(xiàn)象。尤其把觀察點(diǎn)聚焦在電子天平在反應(yīng)前后的質(zhì)量顯示上，推測是否發(fā)生化學(xué)變化，質(zhì)量是否發(fā)生改變？記錄實(shí)驗結(jié)果，收集實(shí)驗數(shù)據(jù)。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生在科學(xué)探究的過程中感受樂趣，在知識的形成過程中養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

4.5 獲取證據(jù)得出結(jié)論環(huán)節(jié)

學(xué)生活動：各組分析實(shí)驗數(shù)據(jù)，交流討論，匯報實(shí)驗結(jié)果。

教師活動：根據(jù)學(xué)生匯報的結(jié)果，教師以“氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液反應(yīng)”“碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)”為例，分析在密閉的裝置中參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)質(zhì)量與反應(yīng)后生成的各物質(zhì)質(zhì)量的關(guān)系，如圖3和圖4所示。明確指出實(shí)驗的裝置只是反應(yīng)的載體，沒參加反應(yīng)和反應(yīng)剩余的物質(zhì)都不是我們研究的對象。然后讓學(xué)生以“火柴燃燒”和“銅片加熱”為例分析為什么反應(yīng)前后質(zhì)量會不相等？進(jìn)行對比，從而得出正確的結(jié)論。

圖3 氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液反應(yīng)

圖4 碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)

設(shè)計意圖：通過引導(dǎo)學(xué)生對數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)化處理，分析從反應(yīng)前后體系的質(zhì)量相等到具體反應(yīng)前后質(zhì)量相等的思維過程，凸顯本節(jié)課研究的重點(diǎn)，然后通過數(shù)學(xué)歸納法確定最后的結(jié)論。

4.6 微觀探析揭示定律環(huán)節(jié)

教師提出問題：為什么化學(xué)反應(yīng)會遵守質(zhì)量守恒定律？以水電解為例，組織學(xué)生觀看水電解的微觀動畫視頻，讓學(xué)生從微觀的角度感知化學(xué)變化的過程是分子分裂成原子，原子重新組合成新分子的過程。然后展示水分子分解的微觀示意圖(見圖5)，讓學(xué)生計算反應(yīng)前后相對質(zhì)量的變化關(guān)系，由此揭示出質(zhì)量守恒的微觀本質(zhì)。

圖5 水分子分解的微觀示意圖

學(xué)生活動：學(xué)生觀看視頻，通過計算，從微觀的角度分析原因。

教師活動：組織學(xué)生分別從宏觀和微觀兩個方面討論化學(xué)變化中存在的變與不變的關(guān)系。

學(xué)生活動：在師生討論的基礎(chǔ)上總結(jié)出宏觀方面的“一變兩不變”，即“物質(zhì)種類改變”“反應(yīng)前后總質(zhì)量不變”“元素種類不變”；微觀方面的“一變?nèi)蛔儭?，即“分子種類改變”“原子個數(shù)不變”“原子種類不變”“原子質(zhì)量不變”。

設(shè)計意圖：這個環(huán)節(jié)的設(shè)計既是在引導(dǎo)學(xué)生從微觀的角度認(rèn)識事物的變化與規(guī)律，又是在幫助學(xué)生從“物質(zhì)變化”到“元素守恒”的認(rèn)識轉(zhuǎn)化；培養(yǎng)學(xué)生宏微結(jié)合認(rèn)識事物及變化的思維方式，形成宏觀現(xiàn)象微觀解釋的思維方法。從“物質(zhì)——原子——元素”到“宏觀——微觀——宏觀”多角度變換理解，常會給學(xué)生帶來思維上的沖突；各種“變”與“不變”的關(guān)系轉(zhuǎn)換，常會給學(xué)生帶來理解上的障礙，這些都是教學(xué)的難點(diǎn)。

4.7 運(yùn)用知識解決實(shí)際問題環(huán)節(jié)

教師活動:讓探索碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的同學(xué)打開橡皮塞，觀察電子天平屏幕上顯示數(shù)據(jù)的變化，并讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的知識分析變化的原因。

學(xué)生活動:學(xué)生動手實(shí)驗，觀察數(shù)據(jù)變化，運(yùn)用所學(xué)知識解釋實(shí)驗現(xiàn)象。

教師活動:通過PPT介紹拉瓦錫利用質(zhì)量守恒定律研究了葡萄汁加酵母產(chǎn)生酒精和二氧化碳的實(shí)驗,闡述拉瓦錫發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律時就已經(jīng)清楚地認(rèn)識到定律的應(yīng)用價值。

學(xué)生活動:繼續(xù)學(xué)習(xí)質(zhì)量守恒定律的發(fā)展史，感受化學(xué)與生活生產(chǎn)的密切聯(lián)系，化學(xué)對社會發(fā)展的巨大貢獻(xiàn)。

設(shè)計意圖：通過課本實(shí)驗進(jìn)行適當(dāng)?shù)难由?，進(jìn)一步探究，讓學(xué)生利用所學(xué)的知識解決實(shí)際問題，學(xué)以致用；并通過拉瓦錫研究葡萄汁加酵母的實(shí)驗，感受化學(xué)的實(shí)用性，樹立為科學(xué)發(fā)展、社會進(jìn)步而勤奮學(xué)習(xí)的志向，培養(yǎng)社會責(zé)任感。

5 教學(xué)建議

本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計在教學(xué)實(shí)踐中，得到聽課教師一致好評。他們認(rèn)為教學(xué)無論從認(rèn)識的廣度上，還是認(rèn)識的深度上都能促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，達(dá)到全面培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的目的，對教師深度教學(xué)研究有較大借鑒意義。在此，筆者對教學(xué)中應(yīng)注意的問題提幾點(diǎn)建議：

(1)從拓寬認(rèn)識的角度幫助學(xué)生了解知識。如創(chuàng)設(shè)燃燒、葡萄汁加酵母的實(shí)驗等，讓學(xué)生在已有知識的基礎(chǔ)上認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)的變化和量的關(guān)系；在學(xué)科域方面如通過歷史認(rèn)知、實(shí)驗探究、微觀探析，從不同角度了解、確認(rèn)、分析質(zhì)量守恒定律，不斷豐富學(xué)生的認(rèn)知；在社會域方面體會知識在生活、生產(chǎn)、科研的實(shí)際應(yīng)用，為人類的發(fā)展服務(wù)，讓學(xué)生認(rèn)識定量研究對化學(xué)學(xué)科發(fā)展的重大意義。

(2)應(yīng)拓展認(rèn)識的深度促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展。從歷史記載(古)到實(shí)驗探究(今)的學(xué)習(xí)、從宏觀辨析(宏)到微觀探析(微)的學(xué)習(xí)、從定性研究(性)到定量研究(量)的學(xué)習(xí)，從孤立靜止的模型認(rèn)知(靜)到系統(tǒng)動態(tài)的觀察(動)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生的認(rèn)識水平由淺入深，逐步提高，學(xué)科素養(yǎng)也在認(rèn)識中逐步地形成。

(3)應(yīng)在理清認(rèn)識思路的基礎(chǔ)上構(gòu)建認(rèn)知模型。從了解定律、探究定律、分析定律到運(yùn)用定律的認(rèn)知過程中，幫助學(xué)生理順?biāo)悸?，使學(xué)習(xí)線索更加清晰。在此基礎(chǔ)上，教師還應(yīng)幫助學(xué)生構(gòu)建“科學(xué)探究認(rèn)識物質(zhì)與變化”的思維模式，“三重表征認(rèn)識物質(zhì)與變化”的思維模式，“從感性認(rèn)識到理性認(rèn)識，又從理性認(rèn)識到實(shí)踐”的思維模式，使學(xué)生的認(rèn)識發(fā)展得到全面地提升，學(xué)科素養(yǎng)得到全面發(fā)展。