吳良根

[摘? ?要]手腦并重的化學(xué)課堂，強(qiáng)調(diào)在化學(xué)教學(xué)過程中，依據(jù)化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)及教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生既動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)、動(dòng)眼觀察現(xiàn)象，又動(dòng)口交流討論、動(dòng)腦思考本質(zhì)，在動(dòng)手動(dòng)腦“做中學(xué)”的過程中，理解和構(gòu)建化學(xué)知識(shí)。

[關(guān)鍵詞]手腦并重;做中學(xué);質(zhì)量守恒

化學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，化學(xué)實(shí)驗(yàn)既是學(xué)生需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，又是學(xué)好化學(xué)的方法與手段。九年級(jí)是化學(xué)學(xué)科教學(xué)的啟蒙階段，該階段的化學(xué)雖然涉及內(nèi)容多，但大多屬于簡單記憶，這也使得很多教師忽略了讓學(xué)生在體驗(yàn)中構(gòu)建化學(xué)知識(shí)的重要性，盲目地讓學(xué)生強(qiáng)化記憶，甚至產(chǎn)生了“做實(shí)驗(yàn)不如講實(shí)驗(yàn)，講實(shí)驗(yàn)不如背實(shí)驗(yàn)”的想法并付諸教學(xué)實(shí)踐，這可能在短期內(nèi)會(huì)收到不錯(cuò)的應(yīng)試效果，但如果長期讓學(xué)生記操作步驟、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，就會(huì)造成學(xué)生知識(shí)掌握不牢固，不會(huì)正向遷移和靈活應(yīng)用，更嚴(yán)重的還會(huì)使學(xué)生慢慢地失去對化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，導(dǎo)致高中階段選修化學(xué)學(xué)科的學(xué)生偏少，也就更談不上培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科的終身興趣與引領(lǐng)學(xué)生對化學(xué)學(xué)科進(jìn)行持續(xù)不斷的深入研究了。

新課改大力倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)等新的學(xué)習(xí)方式，這些學(xué)習(xí)方式從本質(zhì)上都是以學(xué)生的自主體驗(yàn)為主，讓學(xué)生在體驗(yàn)中理解、構(gòu)建和應(yīng)用知識(shí)，這不僅是課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，更符合初中生的學(xué)習(xí)規(guī)律及心理特點(diǎn)。手腦并重的化學(xué)課堂，就是強(qiáng)調(diào)在化學(xué)教學(xué)中，通過靈活多樣的教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生既動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)、動(dòng)眼觀察現(xiàn)象，又動(dòng)口交流討論、動(dòng)腦思考本質(zhì)。讓學(xué)生手腦并重、做學(xué)合一，并樂在其中、低負(fù)高效，這樣的化學(xué)課堂才是廣大化學(xué)教師追求的目標(biāo)。下面以滬教版初中化學(xué)教材中的《化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系》教學(xué)為例進(jìn)行說明。

環(huán)節(jié)一、情境導(dǎo)入

師：過生日的時(shí)候都會(huì)在蛋糕上插上點(diǎn)燃的蠟燭，很溫馨?，F(xiàn)在老師也點(diǎn)一支蠟燭。

操作：點(diǎn)燃放置在已經(jīng)調(diào)整好平衡的托盤天平左盤中的蠟燭。（如圖1）

師：生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們，蠟燭燃燒時(shí)會(huì)漸漸變短，最后灰飛煙滅，無影無蹤。蠟燭燃燒到最后什么也沒有留下，難道它從世上消失了嗎？

生1：蠟燭發(fā)生了化學(xué)變化，生成了其他物質(zhì)。

師：非常好。那么能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證蠟燭燃燒后生成了什么物質(zhì)嗎？

生2：在蠟燭的火焰上方罩一冷而干燥的燒杯，燒杯壁上有水霧生成;再在火焰上方罩一涂有澄清石灰水的燒杯，發(fā)現(xiàn)澄清石灰水變混濁了。以上現(xiàn)象說明蠟燭燃燒后生成了水和二氧化碳。

操作：請兩位學(xué)生上臺(tái)按上述方案進(jìn)行操作演示。

師：方案很好，兩位同學(xué)的操作也很成功。下面請同學(xué)們看一下天平的讀數(shù)，跟剛才相比較，數(shù)值發(fā)生了什么變化？

生3：數(shù)值變小了，蠟燭質(zhì)量在不斷減少。

師：在十七世紀(jì)初，有關(guān)化學(xué)變化中物質(zhì)的質(zhì)量是否發(fā)生變化的問題一直困擾著人們，也引起了科學(xué)家的興趣和關(guān)注，他們試圖通過實(shí)驗(yàn)來解開這個(gè)謎底。然而由于當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)條件的限制和實(shí)驗(yàn)方案的差異，他們獲得的結(jié)論并不統(tǒng)一，甚至完全相反。直到兩百多年前，隨著天平等較精密的測量儀器的問世和改進(jìn)，經(jīng)過幾代科學(xué)家前赴后繼的探索，才終于解開了化學(xué)變化中物質(zhì)質(zhì)量是否變化的謎底。讓我們一起沿著科學(xué)家探索問題的足跡，踏上今天的探究之旅吧！

投影1：1673年，英國化學(xué)家波義耳在一個(gè)敞口曲頸瓶中加熱金屬汞，一段時(shí)間后有紅色物質(zhì)出現(xiàn)，稱量后發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后容器中的物質(zhì)的質(zhì)量比原來的增加了。（如圖2-1）

投影2：1756年，俄國化學(xué)家羅蒙諾索夫在有一定量空氣的密閉曲頸瓶中加熱金屬汞，一段時(shí)間后有紅色物質(zhì)出現(xiàn)，冷卻后稱量，發(fā)現(xiàn)容器的總質(zhì)量在加熱前后并沒有變化。（如圖2-2）

師：波義耳和羅蒙諾索夫都是著名的化學(xué)家，他們通過完成類似的化學(xué)反應(yīng)來研究化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系，竟然出現(xiàn)了不同的結(jié)果。請同學(xué)們思考一下，你認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)前后，物質(zhì)的質(zhì)量是否會(huì)改變？你支持哪位化學(xué)家的觀點(diǎn)？

（學(xué)生討論、思考、總結(jié)）

觀點(diǎn)1：生成物的質(zhì)量總和大于反應(yīng)物的質(zhì)量總和。

觀點(diǎn)2：生成物的質(zhì)量總和小于反應(yīng)物的質(zhì)量總和。

觀點(diǎn)3：生成物的質(zhì)量總和等于反應(yīng)物的質(zhì)量總和。

設(shè)計(jì)意圖：以學(xué)生常見的點(diǎn)生日蠟燭創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入課題，讓學(xué)生感受到生活中處處有化學(xué)，化學(xué)變化就在我們的身邊。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，通過幾個(gè)問題引發(fā)學(xué)生思考：①蠟燭燃燒到最后什么也沒有留下，難道它從世上消失了嗎？②能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證蠟燭燃燒后生成了什么物質(zhì)嗎？③你認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)前后，物質(zhì)的質(zhì)量是否會(huì)改變？你支持哪位化學(xué)家的觀點(diǎn)？進(jìn)行的相關(guān)操作有：①稱量蠟燭燃燒前后的質(zhì)量;②合作完成蠟燭燃燒后產(chǎn)物的驗(yàn)證。情境導(dǎo)入雖然簡單，但通過引導(dǎo)學(xué)生手腦并用，可起到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的作用。同時(shí)以兩位具有代表性的化學(xué)家的不同實(shí)驗(yàn)結(jié)果的化學(xué)史實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生踏上本節(jié)課的探索之旅。

環(huán)節(jié)二：實(shí)驗(yàn)探究

師：現(xiàn)在以幾個(gè)典型的化學(xué)反應(yīng)為例，來探究化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量變化情況。

師：同學(xué)們先認(rèn)真閱讀教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，明確實(shí)驗(yàn)的目的及操作要領(lǐng)，然后按要求完成實(shí)驗(yàn)，并做好實(shí)驗(yàn)記錄。第1小組和第2小組完成實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2，第3小組完成實(shí)驗(yàn)3，第4小組完成實(shí)驗(yàn)4，實(shí)驗(yàn)完成后進(jìn)行交流。

（學(xué)生閱讀，完成實(shí)驗(yàn)，并及時(shí)記錄）

師：同學(xué)們都已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)在請大家交流匯報(bào)。（生4舉手）

師：這位同學(xué)完成的是實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2（如圖3）。請他說說觀察到什么現(xiàn)象。

生4：這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容上基本沒有什么差別，都是把鐵釘浸入到硫酸銅溶液中，實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到鐵釘?shù)谋砻娓采w了一層紅色的物質(zhì)，藍(lán)色的硫酸銅溶液的顏色逐漸變淡。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的不同之處在于反應(yīng)的容器，實(shí)驗(yàn)1是敞口的，實(shí)驗(yàn)2是密閉的。但是我們發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)前后天平的指針都沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量沒有發(fā)生變化。

師：這個(gè)結(jié)果在不在你們的預(yù)料之中呢？

生5：在預(yù)料之中。因?yàn)樵阼F和硫酸銅的反應(yīng)中，既沒有氣體參與，也沒有氣體生成，所以容器是否敞口對反應(yīng)的結(jié)果沒有影響。最終的結(jié)論是化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量沒有發(fā)生變化。

師：非常好，同學(xué)們觀察得很仔細(xì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論也非常的明確。接下來請完成實(shí)驗(yàn)3（如圖4）的同學(xué)來交流一下你們組觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

生6：調(diào)節(jié)天平平衡后，將鹽酸溶液倒入燒杯中，觀察到有大量的氣泡產(chǎn)生，天平上的指針也在逐漸向右發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明在整個(gè)反應(yīng)過程中，質(zhì)量在不斷地減少。

師：那你們的結(jié)論是什么？

生7：化學(xué)反應(yīng)前后的質(zhì)量沒有發(fā)生變化。

師：指針偏向了右邊，這不是反應(yīng)過程當(dāng)中質(zhì)量在減少嗎？

生8：在反應(yīng)過程中產(chǎn)生了大量的氣體物質(zhì)，而實(shí)驗(yàn)所用的容器是敞口的，產(chǎn)生的氣體物質(zhì)會(huì)從燒杯中逸出，所以表面上看，質(zhì)量是在不斷地減少，但如果把這些氣體收集回來，質(zhì)量是不變的。

師：同學(xué)們的分析非常嚴(yán)謹(jǐn)。在化學(xué)變化過程中，如果有氣體參加反應(yīng)，或者反應(yīng)過程中有氣體產(chǎn)生，那么就應(yīng)該選擇在一個(gè)密閉的容器中進(jìn)行。否則，容易被表面的現(xiàn)象所迷惑，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論。

師：接下來請完成實(shí)驗(yàn)4（如圖5）的同學(xué)來交流一下你們組觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

生9：我們先按要求連接好裝置，放在托盤天平上調(diào)整好平衡;然后拔下玻璃管，在酒精燈上加熱到紅熱后迅速插回到錐形瓶上;觀察到錐形瓶內(nèi)的白磷被引燃了，產(chǎn)生大量的白煙，同時(shí)氣球很快就脹大了。在整個(gè)過程中，托盤天平的指針沒有什么變化，說明在化學(xué)變化過程中質(zhì)量沒有發(fā)生變化。

師：第4小組完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)的同學(xué)，你們觀察到的現(xiàn)象都一樣嗎？

生10：我觀察到在變化過程中，指針略微向右偏轉(zhuǎn)，但不是很明顯。

師：怎么會(huì)發(fā)生這種情況呢？

生11：可能是氣球有小的漏洞。

師：有這個(gè)可能。但如果排除這種情況，是否還有其他原因呢？提醒一下，質(zhì)量變小與氣球的大小也有一定的關(guān)系。大家能結(jié)合相關(guān)的物理知識(shí)對其做出解釋嗎？

生12：會(huì)不會(huì)是氣球脹大了，浮力變大，使稱量的質(zhì)量略微偏?。?/p>

師：這位同學(xué)的分析非常好，把我們學(xué)到的物理知識(shí)也融入到這節(jié)課中來了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)給我們的啟示是，要完成一個(gè)較精密的實(shí)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的時(shí)候應(yīng)該全面考慮，除了實(shí)驗(yàn)原理要科學(xué)正確，還要盡可能地減少其他干擾因素的影響。

設(shè)計(jì)意圖：這部分內(nèi)容是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。光靠死記硬背是不可能引導(dǎo)學(xué)生真正理解質(zhì)量守恒的實(shí)質(zhì)的，而通過四個(gè)對比實(shí)驗(yàn)，可讓學(xué)生充分體驗(yàn)化學(xué)變化中的質(zhì)量關(guān)系。該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)科學(xué)發(fā)現(xiàn);以思維為核心，開展問題探究;以學(xué)生為主體，促進(jìn)知識(shí)內(nèi)化;以小組為單位，營造研究氛圍。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)控制不同的實(shí)驗(yàn)條件，由此讓學(xué)生觀察到不同的現(xiàn)象，得出不同的結(jié)果，并由此展開討論，手腦并用，由表及里，使學(xué)生真正體會(huì)化學(xué)變化中的質(zhì)量關(guān)系，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生掌握研究問題的科學(xué)方法。

環(huán)節(jié)三：總結(jié)鞏固

師：現(xiàn)在我們回過來思考一下，前面提到的兩位化學(xué)家為什么在完成實(shí)驗(yàn)后會(huì)得到不同的結(jié)果？

生13：波義耳的實(shí)驗(yàn)是在敞口容器中進(jìn)行的，而羅蒙諾索夫的實(shí)驗(yàn)則是在密閉容器中進(jìn)行的。

師：由于這個(gè)反應(yīng)過程中需要氧氣一起參加反應(yīng)，所以羅蒙諾索夫的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案更科學(xué)，結(jié)論也是正確的。1774年，法國化學(xué)家拉瓦錫多次重復(fù)同樣的實(shí)驗(yàn)，也得到了同樣的結(jié)論，并寫進(jìn)他的著作《化學(xué)概論》中。拉瓦錫的這一成果漸漸被各國科學(xué)家所認(rèn)同和接受，同時(shí)有更多的科學(xué)家用實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，從而使化學(xué)變化過程中的質(zhì)量守恒有了更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)基礎(chǔ)。拉瓦錫的這一成果，開啟了定量研究化學(xué)的大門，使化學(xué)科學(xué)沿著正確的軌道快速發(fā)展。這些科學(xué)家總結(jié)出來的這條規(guī)律，我們稱為“質(zhì)量守恒定律”。（講解概念中的關(guān)鍵詞）

師：我們已經(jīng)用實(shí)驗(yàn)證明了在化學(xué)變化中存在著質(zhì)量守恒的規(guī)律。那為什么化學(xué)反應(yīng)后物質(zhì)的種類改變了，而質(zhì)量卻不發(fā)生變化呢？

（學(xué)生思考、討論）

投影：水的分解微觀模擬過程。

師：請大家分析討論：①化學(xué)反應(yīng)前后，分子種類變了嗎？②化學(xué)反應(yīng)前后，原子種類變了嗎？③化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)是什么？

師：化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)是原子的重新組合，因此質(zhì)量守恒定律的微觀解釋是：在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后原子的種類沒有改變，原子的數(shù)目沒有增減，原子的質(zhì)量也沒有改變。

設(shè)計(jì)意圖：化學(xué)規(guī)律或原理的獲得，一方面要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，同時(shí)還應(yīng)找到相應(yīng)的理論支撐。播放水的分解微觀模擬過程，展示化學(xué)變化的實(shí)質(zhì)是原子的重新組合，為質(zhì)量守恒定律奠定理論基礎(chǔ)。學(xué)科教學(xué)并不是讓學(xué)生簡單地接受學(xué)科知識(shí)，而是讓他們通過研究、發(fā)現(xiàn)而形成批判性思維，逐步形成檢驗(yàn)、證實(shí)真理與事實(shí)的科學(xué)研究能力。

本節(jié)課的設(shè)計(jì)既有生動(dòng)的化學(xué)史實(shí)，更有學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦：以實(shí)驗(yàn)、思考、討論為主，然后總結(jié)歸納。該過程通過實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的作用，突出學(xué)生的主體地位，強(qiáng)化學(xué)生的參與意識(shí)和探索精神;經(jīng)過總結(jié)與歸納，將宏觀反應(yīng)與微觀解釋聯(lián)系在一起，引導(dǎo)學(xué)生從本質(zhì)上掌握化學(xué)變化中的質(zhì)量守恒的規(guī)律并建構(gòu)知識(shí)體系。課堂上學(xué)生時(shí)而睜大好奇的眼睛，時(shí)而不解地皺著眉頭，時(shí)而盯著變了顏色的試液，時(shí)而懷疑地互相對視，時(shí)而信服地點(diǎn)頭微笑，這正是手腦并重的理想化學(xué)課堂，也是化學(xué)學(xué)科與科學(xué)探究的魅力所在。當(dāng)然如果條件允許，給學(xué)生充裕的時(shí)間自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，可能探究會(huì)更深入，效果會(huì)更顯著。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 鄭長龍.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新視野[M].北京：高等教育出版社，2003：219-241.

[2]? 蔡鐵權(quán).科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2008：162-174.

[3]? 沈理明.化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與研究[M].貴陽：貴州教育出版社，2004：8-20.

[4]? 吳星.化學(xué)新課程中的科學(xué)探究[M].北京：高等教育出版社，2003：139-167.

[5]? 吳思杰.論筆試型化學(xué)實(shí)驗(yàn)試題的評(píng)價(jià)和教學(xué)導(dǎo)向功能[J].化學(xué)教育，2009（7）：32-35.

（責(zé)任編輯 羅 艷）