“质量守恒定律”教学过程及反思

江苏省如东县洋口镇光荣初中　徐堑通

　　[案例陈述]
　　(开始上课后，教师用多媒体展示两幅图)
　　图一：一堆质量较大的木材和木材燃烧后变成质量很轻的灰烬。
　　图二：著名科学家波义耳将事先称量过的金属放在密闭的容器里燃烧，燃烧之后他立即打开容器盖进行称量，结果发现固体质量变大。
　　师：通过大屏幕所展示出的两幅图片，你们有什么发现? 你认为化学反应前各物质质量总和与反应后生成的各物质的质量总和是什么关系呢?
　　(学生们展开了热烈的讨论和猜想，3分钟之后)
　　生1：我觉得反应之后质量可能变大，根据前面学过的和，这两个反应就可算出是变大，我相信波义耳的实验结论。
　　生2：对科学家我们也不要绝对相信。我反对生1的看法，我认为变小，从事例1就可以观察到燃烧生成灰烬肯定要比燃烧前木柴的质量要小。另外，根据我们前面学过的：
　　这个反应也可算出确实变小。
　　师：伟大的发现总是从猜想开始的，谁还有不同的想法?
　　生3 ：我们几个人觉得可能不变，从表面上看煤和木柴燃烧后质量确实减少了，而我通过煤和木柴燃烧的化学反应中却算出没变，因此我猜想事例2中波义耳所做的实验中的化学反应的前和后各物质的质量总和是不变的。
　　师：通过刚才的讨论和交流，同学们产生了三种不同的猜想结果，那么究意哪一个是正确的呢? 实践是检验真理的唯一标准。下面我们还是用实验来检验我们的猜想、老师提供了几个方案大家参考，欢迎同学们自己设计实验方案。
　　(这时，教师出示几个实验方案，学生分小组根据自己的情况选择方案)
　　方案一：取一小截蜡烛粘在一小块木板上，将小木板和蜡烛一起放在托盘天平上，调节砝码和游码，使天平达到平衡；点燃蜡烛，观察天平的平衡情况。
　　实验建议：如果把蜡烛放在一个密闭容器中实验，观察结果又将如何?
　　方案二：取一小块白磷放在一底部已事先铺好一层细沙的锥形瓶中，然后一起放在托盘天平上，调节砝码，使天平达到平衡，加热锥形瓶 ( 注意瓶底垫上石棉网 ) ，使白磷燃烧起来，观察天平的平衡情况。
　　实验建议：如果把上面实验中的反应物密封起来加热，结果怎样?
　　方案三：取少量无色的NaOH溶液于烧杯中，然后再向其中放人一个盛少量蓝色的溶液的小试管，把它们一起放在托盘天平上，调节砝码，使天平达到平衡，然后把溶液倒人NaOH溶液中，使之充分反应后(有蓝色沉淀产生) 连同小试管一起再放到天平上观察天平的平衡情况。
　　(同学们采取合作交流的方式进行小组实验探究，教师深入各小组指导)
　　师：我发现各小组的实验结果都已经山来了，请代表向大家汇报一下你的实验方案，实验猜想以及实验结果。
　　生4：我们小组选择的是方案二，我们的猜想是变大，第一次实验时我们是把白磷放在敞口容器中进行的，生成的五氧化二磷以白烟的形式跑—了很多，导致实验结果与猜想相反，后来我们把容器口封起来实验，结果也和我们的猜想不一致，是相等。
　　生5：我们小组的猜想是变小，实验选择的是方案一，第一次实验结果和猜想是一致的，后来我们采纳了方案中的建议，把蜡烛放在密闭的容器中进行实验，则结果却出乎我们的意料，反应前后天平是平衡的。说明反应前后总质量相等。
　　生6：我们小组选择的是方案三，实验验证的结果和我们的猜测是一致的，反应前和反应后各物质的质量之和是不变的。
　　生7：我们小组是在研究了老师的实验方案之后自己设计的实验方案，经过几次实验之后，我们的实验结果也是反应前和反应后各物质质量之和相等。
　　师：通过实验探究我们达成了共识：参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和，我们把这一规律就叫质量守恒定律。这是一切化学反应都遵循的规律。
师：现在你们能否解释图一和图二的结论为什么违背了这一规律?
　　生8：我觉得是生成的CO和水蒸气已经跑掉了，剩下灰烬的质量就少了。
　　生9：我认为科学家波义耳最后称量的固体的质量实际上包括了参加反应的0：的质量，因此会增加。
　　师：很好，你们真了不起，你们解决了大科学家波义耳多年没有解决的问题，也解释了生活、生产和科学实验中人们所困惑的问题，有的同学一定会想为什么参加化学反应各物质质量之和和反应后生成的各物质的质量之和相等呢? 下面我就带大家重新走进化学反应的微观世界，重新感受一下化学反应的全过程。
　　(多媒体展示出动态的画面：氧化汞受热分解以及水通电分解的反应的微观模拟)
　　师：从这些我们学过的知识中你能得到什么启示或者说你从中发现了什么? 同桌之间交流一下。
　　(同桌交流之后)
　　生10：在这两个化学反应中，反应前后原子并没有改变。
　　师：你们还发现了什么?
　　生11：我发现反应前后原子的种类也没有改变。
　　生12：我觉得反应前后原子的数目也不会增减。
　　师：(教师惊喜的、兴奋的看着这位同学)为什么? 说说看。
　　生12：从这两个化学反应的微观模拟过程就可以看出，化学反应的前后只是原子的重新组合，因此原子的数目不会增减。
　　(老师带头给这位同学掌声)
　　生13：老师，我知道质量为什么守恒了，因为在化学反应中原子的种类、数目都没改变，而原子的质量在反应前后也不变，因此质量守恒。
　　师：非常好，同学们发现和总结出的规律正是科学家们所总结出来的规律。
　　(学生们异常兴奋)
　　生：老师，既然质量定恒定律是一切化学反应所遵循的普遍规律，而我却发现在我们所学过的化学反应有的化学反应就能根据相对原子质量和相对分子质量计算出相等，而有的却不相等。为什么?
　　师：问得好。这正是我们下节课所要研究的问题。
　　[教学反思]
　　1、引导学生走向生活、参与实践
　　进入新课程之后，我们课堂必须走向生活。教学设计中要有更多的具有生活意义和实践意义的情境。引导学生按照自己的理解去猜测，然后按照自己的意愿自主选择或设计实验方案，本案例中，学生的学习活动有三个特点：一是生活化。开始所出示的两个图片中的问题是学习和生活中常会遇到的，同时也是同学们感兴趣的问题。二是具有挑战性。在引出＂为什么做反应前各物质质量之和和反应后生成的各物质质量之和相等＂这一问题后就需要学生认真调动和组织原有的知识和经验才能解决问题。这时教师及时地用大屏幕展示出了＂HgO受热分解＂以及＂水通电分解＂的微观模拟的动态画面，激活了学生头脑中原有的知识和经验：反应前后原；户没变，进而又发现了反应前后原子种类、数目、质量都不变的规律，从而找出了质量守恒的根源所在，三是开放性。整个教学活动中学生可以根据自己不同的知识和经验进行不同的猜测、不同的质疑。在实验之前教师提供的方案也不是唯一的，学生可以根据自己的猜测和意愿选择实验方案，也可以修改设计实验方案等，这一切都体现了课堂教学的开放性。因此，这正是本教学活动的价值所在，在整个教学活动中学生在教师的引导下，把生活中、实践中的实际问题作为课程资源加以利用。
　　2、引导学生自主探究、合作交流
　　本课例中，教师引导学生发现＂反应前后各物质质量之和相等＂这个结论，按着老师所提供的三个＂实验方案＂或由此自行设计的实验方案去做、去想、去探究，这既使学生克服了实验的盲目性，教师又通过屏幕展示两个化学反应的微观动画模拟，及时地引导学生自主学习，引发学生主动的思考，激活学生头脑中原有知识，让学生在原知识的基础上，自我建构，在同桌交流中，学生展示的是两个人的思考，使学生在自我认识的基础上，又加深了一层，达到优化认知结构的目的。
　　3、引导学生体验过程、学有个性
　　尊重学生的不同感受及其思考的方向，引导学生主动地、富有个性地学习。在课例中，教师首先通过大屏幕展示丁生活中和科研中的两个事例，引导学生感受反应前后的质量关系。在感知的基础上，教师设计了三个＂实验方案＂，引发学生通过实验来分析问题和解决问题，在＂验证这一步，使学生体会到前面是一个猜想的过程，通过实验验证，知道了猜想的正确与否。在这个过程中，引导学生观察实验中的现象，再如何把实验中的现象转化为解决问题的理论。让学生感受化学，体验化学，教学过程中的每一步都是学生能够达到的、让学生在动手动脑中获得不同的体验。
　　4、引导学生挑战权威、追求真理
　　本案例中，教师有意设计波义耳实验及结论，让同学不要迷信个人权威，而去追求科学探究的精神。在探究使学生懂得＂权威＂不等于＂真理＂，也会有错误。在教学过程中，要让学生坚持＂信仰＂，即坚持实事求是的原则，根据最新科技成就或自己的实践，对一些问题大胆提出质疑，通过师生之间交流探讨获得＂真理＂。