对几则质量守恒定律教学设计的比较和思考

1、对几则质量守恒定律教学设计的比较和思考摘要： 在分析 化学教学 中几则质量守恒定律教学设计所具有的体现科学研究的一般过程、 重视科学探究的八个要素和追求显性的科学本质教育等特点的基础上， 就不同教学设计所涉及的化学教学是基于教科书还是基于课程标准， 科学探究是否一定能实现科学本质教育等问题进行了深入思考。关键词： 质量守恒定律； 教学设计； 课程标准； 质量守恒定律是九年级化学教学的重点， 也是化学教师进行教学研究的经典内容， 近年来 化学教学 杂志发表了多则质量守恒定律的教学设计，本文选择其中的三则进行比较分析， 以揭示新课程教学理念在化学教学实践中的具体体现。1 三则质量守恒定律的教学设计

2、1.1 教学设计一1教学活动1： 引导学生提出化学反应前后物质的质量有没有变化的问题， 激发学生仿照拉瓦锡测定空气成分那样用定量方法进行探究的热情。教学活动2： 指导学生进行白磷燃烧、 铁钉与硫酸铜溶液反应的称量实验。教学活动3： 引导学生提取实验现象中的本质内容， 即燃烧过程中参加反应的白磷和氧气的质量总和与生成五氧化二磷的质量相等， 参加反应的铁和硫酸铜的质量总和与生成的铜和硫酸亚铁的质量总和相等。教学活动4： 引导学生形成 “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” 的结论， 并从化学反应过程中原子种类、 个数和质量不变的角度进行解释。教学活动5： 指导学生进行蜡

3、烛燃烧和镁条燃烧的称量实验， 解释其中质量不等的原因。教学活动6： 引导学生得出 “参加化学反应的笔者认为， 在这个方面， 不但要重视教材编写方面的改进， 而且要注重有利于学生主动学习， 注重教学评价内容和方式实质性的继续改进， 并以此推动高考命题的改进， 保证课改自身顺利进行。 不重视这个问题， 课程教材的改革就可能被拉回到老路上去， 课改就难以为继。 这不是危言耸听， 必须给于足够的重视。总之， 高中化学课程应该定位于面向全体学生的基础知识技能， 定位于使学生对化学科学有整体性的了解， 定位于渗透高层次科学素质教育， 定位于促进学生主动学习， 优化学习方式， 促进教学评价改进。2003年，

4、 笔者曾经发文讨论过普通高中化学课程的“基础内容”5。 当时笔者提出： 高中化学应该为学生的全面发展打好基础， 为全体学生的发展打好基础， 为学好高中化学打好基础； 还提出： 不能让高中化学课的共同基础成为 “压缩饼干” 式的知识体系； 要让学生正确地、 “全景式” 地了解化学； 要努力培养和激发学生对化学的兴趣， 而不是把他们 “吓倒”； 要适应现代社会发展和学生个性发展的需要。 经过几年的新课程实验， 笔者对一些问题有了更深的认识和理解， 现在写出来求教于读者同行， 欢迎批评、 讨论。教改实践与探索浩、 王磊等 课程标准 研制组的专家， 他们在教科书的编写过程中， 对于经典的教学内容更倾向

5、于体现课程标准所界定的科学探究的有关要素7。教学设计二中的8个教学环节， 与课程标准中科学探究的8个要素基本对应， 是对上海教育出版社九年级化学教科书的相应内容进行了比较好的演绎。 其中对大理石与稀盐酸反应的称量实验， 一开始并没有使用教科书中的装置， 而是引导学生在发现问题和解决问题的过程中不断完善实验方案， 增加了科学探究的因素， 也为学生用质量守恒定律解释开放体系中可能 “不守恒” 的现象打下了基础。2.3 教学设计三： 追求显性的科学本质教育在现行的义务教育课程方案中， 79年级科学课程的设置有分科的生物、 物理、 化学和综合的科学两种模式。 其中， 化学和科学的课程标准都涉及了科学本

6、质教育。 课程标准指出，义务教育阶段化学课程中的科学探究，可以使“学生通过亲身经历和体验科学 探 究 活 动 理 解 科 学 的 本 质 ”4。全日制义务教育科学 （79年级 ） 课程标准 （实验稿） 在 “课程性质和价值” 部分指出， 科学课程建立在对 “自然界是有规律的， 这种规律是可以被认识的”、 “科学是以多样统一的自然界为研究对象的探究活动”、 “科学是一个开放的系统”、“科学活动应当促进社会的进步， 并将受到科学道德和社会一般道德的双重约束” 等科学本质认识的基础上， 并将引导学生逐步认识科学的本质8。 教学设计三中的第4个环节利用人民教育出版社九年级化学教科书中 “质量守恒定律的

7、发现和发展” 的科学史料， 引导学生认识我们的发现路径与科学家的不同以及科学知识也需要不断地修正和完善， 从而能使学生对科学探究的主观性和科学知识的暂时性有一个显性的认识。3 由三则教学设计引发的思考3.1 化学教学是基于教科书还是基于课程标准化学教科书是使学生达到 课程标准 所规定的目标要求的内容载体， 是将化学课程理念和化学课程内容按照一定的逻辑体系和一定的呈现形式加以展开和具体化、 系统化的材料。 化学教科书对化学课程理念的体现， 对化学课程内容的落实， 并不是只有一种逻辑体系， 也并不是只有一种呈现风格， 也就是说， 化学课程内容可以按照多种逻辑关系加以具体化，从而形成多种版本的化学教

8、科书5。目前， 经国家中小学教材审定委员会审查通过的义务教育九年级化学课程标准实验教科书共有5套，分别由人民教育出版社、 上海教育出版社、 湖南教育出版社等单位正式出版。 过去 “一纲一本” 的教科书政策容易将教科书神圣化， 导致基于教科书的课程实施取向， 而 “一纲多本” 的教科书政策隐含着教师不再是 “教教科书” 而是 “用教科书教” 的理念， 其中不同版本的教科书只不过是一些普适性的预设， 任何一种版本的教科书不再是课堂教学的唯一依据， 而应该是最重要的课程资源。 换言之，在新课程中教师不再是由专家编写的教科书的忠实执行者， 也不再是一种只知 “教书” 的匠人。 所以， 教师在进行教学设

9、计时， 首先要从知识结构和呈现方式等方面对不同版本教科书进行比较， 然后再根据课程标准、 教学内容和学生实际， 在融合不同版本教科书的基础上， 重新进行贴近 “学情” 的预设， 以确定教学的知识脉络和学生的认知脉络，使教学设计既有合理的目标， 又贴近学生的情感、贴近学生的知识和能力基础、 贴近学生的思维状态。 上文分析三则教学设计的特点时， 虽然认定他们分别依据了各自相应版本的教科书， 但细细比照可以发现这些教学设计与教科书都有不同之处， 如教学设计一用拉瓦锡定量测定空气成分的史料引入新课， 教学设计二在大理石与稀盐酸反应的称量实验过程中采取了不断完善实验方案的策略， 教学设计三将附在节末的科

10、学史料安排到相关教学环节中使用等等， 应该说这些都是基于课程标准的 “合情” 预设。3.2 科学探究是否一定能实现科学本质教育科学教育的重要目标是提高学生的科学素养，科学素养的一个重要组成部分是对科学本质的理解。 所以， 进行科学本质教育， 促进学生对科学本质的理解已成为科学教育的根本目标之一。 新课程以来颁布的九年级和高中化学课程标准都强调使学生理解或认识科学本质。 课程标准 “将科学探究作为课程改革的突破口”， 也是基于科学探究具有科学本质教育的功能， 学生通过亲身经历和体验科学探究活动， 能从 “自然界是有规律的， 这种规律是可以被认识的” 以及 “科学是以多样统一的自然界为研究对象的探

11、究活动” 等方面理解科学的本质。 然而科学探究与科学本质有着十分复杂的关系， 如果将 “科学探究” 这一学习领域的重点仅放在 “探究技能” 上， 而忽视 “科学中的观点与证据” 这一主线， 科学探究只能使学生通过 “做科学” 获得科学过程技能训练， 而并不一定能使学生理解科学的本质9。 另外， 学生学习科学本质的最好方法是通过目标明确、 表达清楚的训练获得， 而反应物的质量总和与生成物的质量总和相等” 的结论。教学活动7： 让学生在进行有关质量守恒定律简单计算的过程中应用和巩固知识。1.2 教学设计二2教学活动1： 指导学生在进行蜡烛燃烧及其产物检验实验的情景中， 提出化学反应前后物质的质量有

12、没有变化的问题。教学活动2： 引导学生提出反应后物质的总质量有变小、 变大或不变等三种可能的猜想。教学活动3： 引导学生通过分析， 确定用常温下有明显现象 （生成气体或沉淀） 的反应进行称量实验的探究方案。教学活动4： 指导学生完成大理石与稀盐酸反应和硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应的称量实验。其中， 对于大理石与稀盐酸反应的称量实验， 根据实验中出现的情况逐步调整实验方案， 依次为： 未考虑收集二氧化碳气体 （二氧化碳逸出， 总质量变小） 用气球收集二氧化碳气体 （气球受空气浮力影响， 总质量变小） 增加石灰水吸收二氧化碳气体的装置 （总质量相等）。教学活动5： 引导学生提取实验现象中的本质内容

13、， 即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。 告诉学生法国化学家拉瓦锡曾通过精确的定量实验得出过这个结论。教学活动6： 利用水分子分解示意图， 引导学生从物质发生化学变化的实质是分子中的原子重新排列组合成新的分子， 其中原子种类、 个数和质量不变的角度， 解释反应物和生成物的总质量不变的原因。教学活动7： 引导学生在概念辨析及有关质量守恒定律简单计算的过程中进行表达与交流训练。教学活动8： 让学生反馈自己的学习心情， 评价自己知识的掌握情况， 并指出所欣赏的教学环节。待添加的隐藏文字内容21.3 教学设计三3教学活动1： 引导学生运用已有知识 （水分子分解示意图） 推

14、测得出参加化学反应的各物质的质量总和可能守恒的假说。教学活动2： 指导学生通过白磷燃烧和铁钉与硫酸铜溶液反应的实验检验假说是否合理。教学活动3： 指导学生运用质量守恒定律解释蜡烛燃烧和镁条燃烧的实验现象。教学活动4： 引导学生将自己认识定律的过程与人类发现质量守恒定律的历程相比较， 并指出两者的不同之处。 简要介绍从质量守恒定律到质能守恒定律的发展情况。2 三则教学设计的各自特点2.1 教学设计一： 体现科学研究的一般过程2001年颁布的 全日制义务教育化学课程标准（实验稿）（以下简称课程标准）明确规定 “将科学探究作为课程改革的突破口”，并在内容标准中将科学探究列为5个一级主题之首4。 为此

15、，科学探究作为学习内容、 学习方式或学习理念受到了化学教育工作者的广泛关注。 科学探究原本 “是科学家解决问题的过程”， 其一般程序如图1所示5。 人民教育出版社九年级化学教科书在编排质量守恒定律的有关内容时， 并不是从定义出发， 把质量守恒定律强加给学生， 而是首先提出问题， 让学生思考， 并让学生对自己亲历的实验事实， 通过由此及彼、 由表及里的整理加工， 得到质量守恒的结论， 然后再用大理石与盐酸反应、 镁条燃烧两个开放体系中质量“不守恒”的实验检验质量守恒定律，使学生加深对质量守恒定律的认识6。 教学设计一依据的是人民教育出版社九年级化学教科书的编排体系， 其中7个环节的教学活动恰好对

16、应着科学研究一般程序中的7个步骤。22 教学设计二： 重视科学探究的八个要素课程标准“将科学探究作为课程改革的突破口”， 将科学探究列为内容标准中5个一级主题之首。 同时， 又把科学探究划分为提出问题、 猜想与假设、 制定计划、 进行实验、 收集证据、 解释与结论、 反思与评价、 表达与交流等8个要素， 并给出了发展学生科学探究能力所对应的22条目标4。 上海教育出版社九年级化学教科书的编写者是王祖4 b礼记学记讲到“故学然后知不足，教然后知困。 知不足， 然后能自反也； 知困， 然后能自强也。故曰： 教学相长也。 ” 意思是说教学过程中教师、学生相互学习， 不但学生得到进步， 教师自己也得到

17、提高。 在日常教学中教师常常会被学生提出的疑难问题难住。 最近， 我就遇见了这样一件有趣的事情。1 教学片段在高三的一节复习氮元素及其化合物的课上，当讲到氨的催化氧化的性质时， 针对以往学生常写错化学方程式的毛病， 我特意叫一个学生到黑板上书写该方程式。 果然不出我所料， 该学生把产物写成了no2和h2o。 这时我抓住机会提醒大家氨催化氧化的产物应该是no而不是no2。 这时， 这位学生不服气地站起来与我辩论： “老师， 就像你说的那样氨催化氧化的初始产物是no， 但是no不是还会与空气中的o2反应最终生成no2吗？ 在学习cl2是否与naoh反应时， 我们不是通过方程式的叠加最终得出产物是n

18、acl和naclo的吗？”cl2+h2o hcl+hclohcl+naoh=nacl+h2ohclo+naoh=naclo+h2o总反应： cl2+2naoh=nacl+naclo+h2o这位同学的回答得到了不少同学的支持。 正在我一时难以反驳时， 另一位同学也站起来说： “我在做2007年上海高考题26（4）、（5）小题时发现： 用来做氨催化氧化实验的锥形瓶中发现的现象明明是有红棕色气体生产， 但让人很疑惑的是参考答案中关于氨催化氧化的化学方程式中产物还是no， 现象与方程式不符。 这的确让我很费解， 希望老师能解答我心中的疑惑。”当时， 我真的没有想到小小一个方程式居然会引发这么多难以回答的问题。 只好老实地对学生说： “同学们提出的问题很好， 证据也很充分。 但不是模糊不清的通过体验简单的 “做科学” 来学习。 梁永平教授研究表明， “显性和反思性方法是促进学生科学本质理解的较为有效的方法”， 他认为促进学生科学本质理解的教学设计， 应该 “以探究性教学为基本活动方式，以显性和反思性活动为基本教学策略”10。 其中， “显性” 是指应该把对科学本质的理解作为认知性教学结果而有意地确定为目标和计划； “反思性” 是指要为学生提供认识论层面的分析