吳良根

[摘? ?要]手腦并重的化學課堂，強調在化學教學過程中，依據(jù)化學學科特點及教學內容，讓學生既動手操作實驗、動眼觀察現(xiàn)象，又動口交流討論、動腦思考本質，在動手動腦“做中學”的過程中，理解和構建化學知識。

[關鍵詞]手腦并重;做中學;質量守恒

化學是一門實驗學科，化學實驗既是學生需要學習的內容，又是學好化學的方法與手段。九年級是化學學科教學的啟蒙階段，該階段的化學雖然涉及內容多，但大多屬于簡單記憶，這也使得很多教師忽略了讓學生在體驗中構建化學知識的重要性，盲目地讓學生強化記憶，甚至產(chǎn)生了“做實驗不如講實驗，講實驗不如背實驗”的想法并付諸教學實踐，這可能在短期內會收到不錯的應試效果，但如果長期讓學生記操作步驟、實驗現(xiàn)象和實驗結論，就會造成學生知識掌握不牢固，不會正向遷移和靈活應用，更嚴重的還會使學生慢慢地失去對化學學科的學習興趣，導致高中階段選修化學學科的學生偏少，也就更談不上培養(yǎng)學生化學學科的終身興趣與引領學生對化學學科進行持續(xù)不斷的深入研究了。

新課改大力倡導自主學習、探究學習、合作學習等新的學習方式，這些學習方式從本質上都是以學生的自主體驗為主，讓學生在體驗中理解、構建和應用知識，這不僅是課程標準的要求，更符合初中生的學習規(guī)律及心理特點。手腦并重的化學課堂，就是強調在化學教學中，通過靈活多樣的教學設計，讓學生既動手操作實驗、動眼觀察現(xiàn)象，又動口交流討論、動腦思考本質。讓學生手腦并重、做學合一，并樂在其中、低負高效，這樣的化學課堂才是廣大化學教師追求的目標。下面以滬教版初中化學教材中的《化學反應中的質量關系》教學為例進行說明。

環(huán)節(jié)一、情境導入

師：過生日的時候都會在蛋糕上插上點燃的蠟燭，很溫馨?，F(xiàn)在老師也點一支蠟燭。

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

師：生活經(jīng)驗告訴我們，蠟燭燃燒時會漸漸變短，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)生了化學變化，生成了其他物質。

師：非常好。那么能設計實驗來驗證蠟燭燃燒后生成了什么物質嗎？

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：請兩位學生上臺按上述方案進行操作演示。

師：方案很好，兩位同學的操作也很成功。下面請同學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，蠟燭質量在不斷減少。

師：在十七世紀初，有關化學變化中物質的質量是否發(fā)生變化的問題一直困擾著人們，也引起了科學家的興趣和關注，他們試圖通過實驗來解開這個謎底。然而由于當時實驗條件的限制和實驗方案的差異，他們獲得的結論并不統(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，經(jīng)過幾代科學家前赴后繼的探索，才終于解開了化學變化中物質質量是否變化的謎底。讓我們一起沿著科學家探索問題的足跡，踏上今天的探究之旅吧！

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

投影2：1756年，俄國化學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，一段時間后有紅色物質出現(xiàn)，冷卻后稱量，發(fā)現(xiàn)容器的總質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家，他們通過完成類似的化學反應來研究化學反應前后物質的質量關系，竟然出現(xiàn)了不同的結果。請同學們思考一下，你認為化學反應前后，物質的質量是否會改變？你支持哪位化學家的觀點？

（學生討論、思考、總結）

觀點1：生成物的質量總和大于反應物的質量總和。

觀點2：生成物的質量總和小于反應物的質量總和。

觀點3：生成物的質量總和等于反應物的質量總和。

設計意圖：以學生常見的點生日蠟燭創(chuàng)設情境導入課題，讓學生感受到生活中處處有化學，化學變化就在我們的身邊。在這個環(huán)節(jié)中，通過幾個問題引發(fā)學生思考：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能設計實驗來驗證蠟燭燃燒后生成了什么物質嗎？③你認為化學反應前后，物質的質量是否會改變？你支持哪位化學家的觀點？進行的相關操作有：①稱量蠟燭燃燒前后的質量;②合作完成蠟燭燃燒后產(chǎn)物的驗證。情境導入雖然簡單，但通過引導學生手腦并用，可起到提高學生學習興趣的作用。同時以兩位具有代表性的化學家的不同實驗結果的化學史實，引導學生踏上本節(jié)課的探索之旅。

環(huán)節(jié)二：實驗探究

師：現(xiàn)在以幾個典型的化學反應為例，來探究化學反應前后的質量變化情況。

師：同學們先認真閱讀教材實驗內容，明確實驗的目的及操作要領，然后按要求完成實驗，并做好實驗記錄。第1小組和第2小組完成實驗1和實驗2，第3小組完成實驗3，第4小組完成實驗4，實驗完成后進行交流。

（學生閱讀，完成實驗，并及時記錄）

師：同學們都已經(jīng)完成了實驗，現(xiàn)在請大家交流匯報。（生4舉手）

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

生4：這兩個實驗在內容上基本沒有什么差別，都是把鐵釘浸入到硫酸銅溶液中，實驗時觀察到鐵釘?shù)谋砻娓采w了一層紅色的物質，藍色的硫酸銅溶液的顏色逐漸變淡。這兩個實驗的不同之處在于反應的容器，實驗1是敞口的，實驗2是密閉的。但是我們發(fā)現(xiàn)這兩個實驗反應前后天平的指針都沒有發(fā)生偏轉，說明化學反應前后的質量沒有發(fā)生變化。

師：這個結果在不在你們的預料之中呢？

生5：在預料之中。因為在鐵和硫酸銅的反應中，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的結果沒有影響。最終的結論是化學反應前后質量沒有發(fā)生變化。

師：非常好，同學們觀察得很仔細，實驗結論也非常的明確。接下來請完成實驗3（如圖4）的同學來交流一下你們組觀察到的實驗現(xiàn)象。

生6：調節(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，說明在整個反應過程中，質量在不斷地減少。

師：那你們的結論是什么？

生7：化學反應前后的質量沒有發(fā)生變化。

師：指針偏向了右邊，這不是反應過程當中質量在減少嗎？

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

師：同學們的分析非常嚴謹。在化學變化過程中，如果有氣體參加反應，或者反應過程中有氣體產(chǎn)生，那么就應該選擇在一個密閉的容器中進行。否則，容易被表面的現(xiàn)象所迷惑，從而得出錯誤的結論。

師：接下來請完成實驗4（如圖5）的同學來交流一下你們組觀察到的實驗現(xiàn)象。

生9：我們先按要求連接好裝置，放在托盤天平上調整好平衡;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;觀察到錐形瓶內的白磷被引燃了，產(chǎn)生大量的白煙，同時氣球很快就脹大了。在整個過程中，托盤天平的指針沒有什么變化，說明在化學變化過程中質量沒有發(fā)生變化。

師：第4小組完成這個實驗的同學，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，但不是很明顯。

師：怎么會發(fā)生這種情況呢？

生11：可能是氣球有小的漏洞。

師：有這個可能。但如果排除這種情況，是否還有其他原因呢？提醒一下，質量變小與氣球的大小也有一定的關系。大家能結合相關的物理知識對其做出解釋嗎？

生12：會不會是氣球脹大了，浮力變大，使稱量的質量略微偏?。?/p>

師：這位同學的分析非常好，把我們學到的物理知識也融入到這節(jié)課中來了。這個實驗給我們的啟示是，要完成一個較精密的實驗，在設計實驗方案的時候應該全面考慮，除了實驗原理要科學正確，還要盡可能地減少其他干擾因素的影響。

設計意圖：這部分內容是本節(jié)課的重點和難點。光靠死記硬背是不可能引導學生真正理解質量守恒的實質的，而通過四個對比實驗，可讓學生充分體驗化學變化中的質量關系。該環(huán)節(jié)的設計以實驗為基礎，引導科學發(fā)現(xiàn);以思維為核心，開展問題探究;以學生為主體，促進知識內化;以小組為單位，營造研究氛圍。設計實驗時控制不同的實驗條件，由此讓學生觀察到不同的現(xiàn)象，得出不同的結果，并由此展開討論，手腦并用，由表及里，使學生真正體會化學變化中的質量關系，同時培養(yǎng)學生掌握研究問題的科學方法。

環(huán)節(jié)三：總結鞏固

師：現(xiàn)在我們回過來思考一下，前面提到的兩位化學家為什么在完成實驗后會得到不同的結果？

生13：波義耳的實驗是在敞口容器中進行的，而羅蒙諾索夫的實驗則是在密閉容器中進行的。

師：由于這個反應過程中需要氧氣一起參加反應，所以羅蒙諾索夫的實驗設計方案更科學，結論也是正確的。1774年，法國化學家拉瓦錫多次重復同樣的實驗，也得到了同樣的結論，并寫進他的著作《化學概論》中。拉瓦錫的這一成果漸漸被各國科學家所認同和接受，同時有更多的科學家用實驗加以驗證，從而使化學變化過程中的質量守恒有了更嚴謹?shù)目茖W基礎。拉瓦錫的這一成果，開啟了定量研究化學的大門，使化學科學沿著正確的軌道快速發(fā)展。這些科學家總結出來的這條規(guī)律，我們稱為“質量守恒定律”。（講解概念中的關鍵詞）

師：我們已經(jīng)用實驗證明了在化學變化中存在著質量守恒的規(guī)律。那為什么化學反應后物質的種類改變了，而質量卻不發(fā)生變化呢？

（學生思考、討論）

投影：水的分解微觀模擬過程。

師：請大家分析討論：①化學反應前后，分子種類變了嗎？②化學反應前后，原子種類變了嗎？③化學變化的實質是什么？

師：化學變化的實質是原子的重新組合，因此質量守恒定律的微觀解釋是：在化學反應中，反應前后原子的種類沒有改變，原子的數(shù)目沒有增減，原子的質量也沒有改變。

設計意圖：化學規(guī)律或原理的獲得，一方面要以實驗為基礎，同時還應找到相應的理論支撐。播放水的分解微觀模擬過程，展示化學變化的實質是原子的重新組合，為質量守恒定律奠定理論基礎。學科教學并不是讓學生簡單地接受學科知識，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、證實真理與事實的科學研究能力。

本節(jié)課的設計既有生動的化學史實，更有學生的動手動腦：以實驗、思考、討論為主，然后總結歸納。該過程通過實驗體現(xiàn)學科特點，發(fā)揮實驗的作用，突出學生的主體地位，強化學生的參與意識和探索精神;經(jīng)過總結與歸納，將宏觀反應與微觀解釋聯(lián)系在一起，引導學生從本質上掌握化學變化中的質量守恒的規(guī)律并建構知識體系。課堂上學生時而睜大好奇的眼睛，時而不解地皺著眉頭，時而盯著變了顏色的試液，時而懷疑地互相對視，時而信服地點頭微笑，這正是手腦并重的理想化學課堂，也是化學學科與科學探究的魅力所在。當然如果條件允許，給學生充裕的時間自行設計實驗方案，可能探究會更深入，效果會更顯著。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

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[2]? 蔡鐵權.科學實驗教學與研究[M].上海：華東師范大學出版社，2008：162-174.

[3]? 沈理明.化學實驗教學與研究[M].貴陽：貴州教育出版社，2004：8-20.

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

[5]? 吳思杰.論筆試型化學實驗試題的評價和教學導向功能[J].化學教育，2009（7）：32-35.

（責任編輯 羅 艷）