学科核心素养背景下“质量守恒定律”有效教学的探索

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　　摘 要 为了培养学生具备能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力，笔者深入挖掘教材内涵，设计了一节关于《质量守恒定律》的探究式课堂，通过五个环节：“以化学史为依托，熏陶化学人文精神;以科学探究为主导，培养学生探究能力;以分组实验为载体，提升化学实验能力;以微觀游戏为辅助，渗透微粒观思想;以求真辨为检测，贯彻化学生活观”，对如何在初中化学课堂中培养学生的核心素养进行探讨。
　　关键词 核心素养 科学探究 化学史 微粒观
　　中图分类号：G633.8 文献标识码：A
　　近年来，随着《中国学生发展核心素养》文件的正式发布，如何培养学生具备能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力成为当前教育研究的热点话题。化学作为一门在初三开设的特殊科目，面临着升中考的压力，如何在传授课堂知识的同时，培养学生的化学核心素养，成为初中化学教师一种考验。基于这种教学改革的理念，笔者结合自己开设公开课的实践经验，深入挖掘教材内涵，更注重培养学生的化学核心素养，设计了一节关于《质量守恒定律》的探究式的课堂，主要操作如下：
　　1以化学史为依托，熏陶化学人文精神
　　在本节课的学习过程中，笔者以质量守恒定律发现过程的化学史贯穿这个学习过程，旨在培养学生的人文精神。在新课学习之初，以化学史创设问题情境：1673年，英国科学家波义耳将金属汞放在一个密闭的容器中加热一段时间后，取出固体进行称量，与反应前汞的质量对比，得出了反应后质量增加的结论。而在1774年，另外一位科学家拉瓦锡也做了同样的实验，却得出反应前后物质的总质量相等的实验结论。波义耳和拉瓦锡都是著名的科学家，同样的实验，截然不同的实验结论，到底哪位科学家的结论才是正确的呢？这样的问题情境，一方面引起了学生的关注，激发学生的思维;另一方面，也让学生明白，科学家的理论不一定是完全正确的，在学习过程中我们要敢于质疑，敢于挑战权威。
　　2以科学探究为主导，培养学生探究能力
　　质量守恒定律的学习是初中学生开始从定量的角度认识和研究化学变化的转折点，具有十分重要的教学意义。在传统的课堂中，一般采取演示课本实验、得到实验结论、练习巩固的形式，学生较难理解，也不利于知识体系的构建，因此，我将本节课的内容设计为科学探究实验，主要教学环节及设计意图如下：
　　【提出问题】在前面的学习中，我们接触过很多化学变化，那么你是否注意过化学反应前后物质的总质量是否改变？反应后物质的总质量是增加？减少？还是不变呢？
　　【进行猜想】以小组为单位进行思考、讨论出下列猜想：
　　小组1：我们小组认为化学反应后物质的总质量增加了，比如铁钉放置一段时间后生锈了，表面多了铁锈，质量就增加了。
　　小组2：我们小组认为化学反应后物质的总质量减少了，比如蜡烛越烧越短，质量肯定是变小了。
　　小组3：我们小组认为化学反应后物质的总质量不变，因为物质是守恒的。
　　【设计实验思路】反应前测总质量→反应→反应后测总质量→进行比较
　　【实验验证】测定红磷燃烧前后物质的总质量。
　　【实验结果分析】（1）实验现象及数据记录：
　　（2）数据分析：
　　【实验结论】：参加反应的红磷和氧气的质量总和等于生成的五氧化二磷的质量。
　　【实验反思】：
　　（1）实验过程反思：
　　①燃烧时，为什么在锥形瓶瓶底铺一层细沙？
　　②红磷燃烧时，为什么要在玻璃管上系一个小气球？
　　（2）实验结果反思：在红磷燃烧的实验过程中，我们测得反应前后物质的总质量相等，这只是个案，还是普遍规律呢？
　　对于初三刚刚接触化学的学生，虽然对化学实验充满兴趣，但自己设计、操作实验的能力较弱，且学生是首次进行定量的化学实验活动。因此，我先引导学生进行思考，并以小组为单位进行分析、讨论，可以培养学生的合作意识，同时也有利于思维的碰撞、发散。
　　接着以教师演示红磷燃烧反应前后各物质质量总和测定实验的方式，并通过表格的形式引导学生对实验数据进行处理，摒除实验过程的干扰因素，引导学生认识质量守恒定律是针对参加化学反应的物质和生成的物质的质量总和。最后，设置一系列的反思问题，让学生理解实验过程中的一些细节“细沙”及“气球”的作用，培养学生分析问题、解决问题的能力;也让学生感受质量守恒定律的得来不是通过单一的一个实验就能得到的，是科学家通过大量的实验验证得到的。
　　3以分组实验为载体，提升化学实验能力
　　学生在初步感知了质量守恒定律后，且学生在前面红磷燃烧实验中已经掌握了一定分析实验、解决实验的能力，为了进一步突破教学重难点，我又设计了三个学生分组实验，提升学生化学实验操作、分析问题、解决问题的能力，主要操作如下：
　　【分组实验】
　　（1）测定铁钉和硫酸铜溶液反应前后各物质的质量;
　　（2）测定碳酸钠和盐酸溶液反应前后各物质的质量;
　　（3）测定镁条燃烧前后各物质的质量;
　　【实验现象及结果记录】
　　【合作交流】
　　（1）上述反应前后天平都平衡吗？为什么？
　　（2）天平不平衡时能否证明该反应不遵守质量守恒定律？该如何改进？
　　通过测定密闭容器和敞开体系中化学反应前后的质量变化情况，让学生感受矛盾的实验结果，并以小组交流的方式进行分析思考，使学生能够透过不同情况下测定结果的表现，更为深入的认识化学反应前后的质量关系的本质，让学生在探究的基础上，通过比较、判断，不断的揭示矛盾和解决矛盾，激起学生更强烈的求知欲。
　　4以微观游戏为辅助，渗透微粒观思想
　　学生通过一系列的实验探究，虽然已经对质量守恒定律有了宏观的认识，但是心中仍有疑问：为什么所有的化学反应都遵循质量守恒定律呢？为了解答这个问题，我设计了以下的角色扮演游戏：请6个学生上台表演，在4个学生后背贴上“H”的标签，代表氢原子，2个学生后背贴上“O”的标签，代表氧原子。以每2个贴有“H”和1个贴有“O”学生手牵手结合的的方式式模拟2个水分子，上演“牵手”、“分手”、“重组”的戏码，从微观角度模拟水分子通电发生变化的过程。
　　接着，引导学生发现化学变化的实质是分子分为原子、原子重新结合的过程。在一切化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有变化，因此反应前后物质的总质量是不变的。
　　凭借这样的游戏形式，极大的提高了学生兴趣，使更多的学生参与课堂，同时也将微观问题宏观化，抽象问题具体化，更有效地帮助学生理解质量守恒定律的微观本质，在教学中渗透化学微粒观的思想。
　　5以求真辨伪为检测，贯彻化学生活观
　　在新课学习之后，我设计了“求真辨伪”环节，让学生运用所学知识来解决生活中遇到的以下问题：（1）某大师说他能发功使铝发生化学变化变成黄金。他的说法是否有科学道理？（2）蜡烛燃烧后质量变小，这一事实不符合质量守恒定律，你认为对吗？为什么？
　　这些与生活息息相关的习题，既能很好的检验学生对新课知识的掌握程度，又将学生从枯燥的题海中解放出来，让学生明白学习化学并不仅仅是为了考试，而更多的是帮助我们去理解并创造更好的生活环境。
　　参考文献
　　[1] 姜鹏，郑长龙，袁绪富.关于“质量守恒定律化学史教学的几个问题”[J].化学教育，2018（09）：77-78.
　　[2] 赵亚兰.质量守恒定律教学的研究[D].北京：首都师范大学，2012.
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