基于实验导学的化学课堂教学实践

胡夏宏

[摘 要]

用实验导学的课堂教学模式开展“质量守恒定律”的教学，以教师的引导为主导、启发式教学为基础，让学生从实验探究中获得学科知识，调动学生学习的主动性。

[关键词]

初中化学;实验导学;认知冲突

一、研究背景

新课程理念提出以来，我国课堂教学模式不断推陈出新。针对化学学科特点，笔者尝试了以实验导学为基础、促进学生思维发展为本的课堂教学模式，把教师单调的讲变成学生积极的探究和学习，既发挥教师的主导作用，又能充分调动学生学习的主动性。

实验导学课堂教学模式是以教师的引导为主导、启发式教学为基础，重在让学生参与知识获得的过程。通过老师设计的、贯穿整个课堂教学过程的、一个或一组实验，营造一种让学生像科学家那样去探究知识的氛围，推演发现知识的过程，完成传统意义上的知识传授过程。在教师的引领下，可避免学生少走弯路，在有限的课堂教学时间内，让将需传授的学科知识从实验中探究得到，让学生体验获得知识的喜悦感。

实验导学课堂教学模式强调课前不预习，使学生免于“重复劳动”，既减轻学生的课业负担，又可以通过实验展示将学生带入“新奇境地”，面对突然呈现出的实验现象，产生各种疑问，从而迸发出探究知識的源动力。

用于导学的实验形式可以是多样的，可以是教师展示，用于激疑激趣的;可以是师生共同完成，用于对比的;也可以是学生动手操作，用于探究或培养实验技能的;甚至是非传统意义上的实验，例如在现实中不可展示的虚拟实验、科学家们曾经完成的不可模拟复制的实验等。

二、“质量守恒定律”教学设计

（一）教材分析

“质量守恒定律”是沪教版九年级化学第四章第2节《化学反应中的质量关系》第1课时，包括质量守恒定律的内容、质量守恒的微观实质及其应用。质量守恒定律引导学生从考虑“化学变化生成什么物质”到“生成多少物质”的方向过渡，引导学生从定量的角度去研究化学变化的规律，为化学方程式的书写和化学方程式的计算做好理论准备。

质量守恒定律是化学发展史上的一项重大发现，在教学过程中适当引入化学史，应用实验导学，让学生重走科学家们的探索之旅，体验获得知识的快乐。

（二）学情分析

学生经过1～3章的化学学习，已经掌握了一定的实验技能，了解了较多的化学变化，当面对“所有的化学变化都无一例外的遵循质量守恒定律”这一统辖所有化学变化的定律时，同学们一定会感到惊奇，有探索的欲望。本课题的教学从单纯的知识和技能传授发展到树立观念，产生体验的水平。

（三）教学目标

通过定量实验探究化学反应中的质量关系，认识质量守恒定律，体会科学探究的方法，培养学生严谨求实的科学态度;

通过史实资料，学习科学家开拓创新的精神，了解质量守恒定律发现的历史，并通过实验探究，产生学习的成功体验，享受学习、享受科学;

通过学生之间的讨论交流，学会用微粒的观点对质量守恒定律作出解释，能运用质量守恒定律解决相关问题，培养学生分析及推理能力。

（四）教学策略

本节课以实验导学作为教学的突破口，以化学史激疑，教学中引入竞争机制，力求将传统教学的“以知识为本”转移到“以学生的思维发展为本”，以“实验导学”来推动课堂，力争在实验探究中获得知识，让课堂焕发生命的活力。据上所说，本教学设计采取以下思路展开教学：

通过分组实验，让学生亲自动手发现化学变化中物质的质量关系。利用小组合作探究学习，提高学生的参与度，将验证性实验改为自主探究性的实验，让学生在完成实验的过程中，体验自己获得“质量守恒”这一知识结论的快乐。

通过化学史的学习，让学生了解质量守恒定律的发现过程。在化学教学中恰当运用化学史，可以使教学不只局限于现成知识的静态结论，还可以追溯到它的来源和动态演变;不只局限于知识本身，还可以揭示出其中的科学思想和科学方法，使学生受到教益。通过重温历史，让同学们“穿越”到了两百多年前，与当时世界上著名的科学家们一同思考，一同实验，感受科学家们的所思所想，认识质量守恒定律是经过科学家们通过大量一丝不苟的定量实验得出的结论。从而揭示出化学发展的科学精髓，展示化学家的人文精神风貌，培养学生一丝不苟的学习和实事求是的科研态度。

创设学生的认知冲突。当大多数同学根据质量守恒定律推断出“镁条在空气中燃烧后，所得白色固体质量大于镁条质量”的结论时，通过镁条燃烧实验，学生会惊奇地发现实验结果竟然是“白色固体质量小于镁条质量”，从而很自然地迸发出寻求原因的欲望和动力。使同学们认识到实验方案的设计对获取正确结论的重要性，体验到认识的发展是理论和实践不断交锋和不断融合的过程。

引入小组合作基础上的竞争机制。通过自由问答、小组必答题、小组抢答等形式，创造和谐、有效、竞争的学习环境，将更多的说话机会留给学生，让学生充分表达他们的意见。这种建立在小组合作基础上的竞争机制，促进学生主动去吸取知识，是一个知识和技能建构的过程。

（五）教学流程

环节一：设计情境，创设问题

【PPT1】一支燃烧的蜡烛图像，并配上诗句：“春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干”

【引言】摇曳的烛光很美，引无数文人墨客竞折腰。可仁者见仁，智者见智，两百多年前，在科学家们的眼中，燃烧的蜡烛是他们苦苦思索的对象——蜡烛燃烧后质量为什么减轻了？同学们，我们之前也接触过许多的化学变化，可我们一直关注的是变化时的现象和变化后生成了什么。今天，我们换个角度看化学变化，让我们一起来研究化学变化前后物质的质量是否发生改变。一起来看三份材料：

【PPT2】材料一：1677年，英国化学家波义耳在一只敞口的容器中加热金属锡，结果生成物的质量增加了。

材料二：在1756年俄国化学家罗蒙诺索夫把金属锡放在密闭容器里煅烧，锡发生了化学变化，变成了白色的氧化锡，但是容器和容器里的物质的总质量，在煅烧前后并没有发生变化。经过反复的实验，都得到同样的结果，于是他认为在化学变化中物质的质量是守恒的。

材料三：生活中，蜡烛燃烧后质量减少了。

【叙述】1756年的某一天，俄国化学家罗蒙诺索夫和往常一样在他的实验室里搞着科学研究，他把锡放在一个密闭的容器内加热燃烧，结果生成了一种白色固体。他突发奇想：我为什么不称一称反应后物质和容器的总质量呢？这不称不要紧，一称有了一个伟大的发现——反应后物质的总质量没变！可在此之前，及1677年，英国化学家波义耳也做过类似的实验，不过波义耳是将锡放在敞口容器内称量的，结果发现质量变重了。而在我们的生活中，像蜡烛这样的物质燃烧后，质量是减轻的。这是为什么呢？

今天，让我们一起穿越到250年前，和当时世界上著名的化学家们一起思考、一起发现吧！面对这三份材料，同学们会对化学变化前后物质的质量变化做怎样的猜想呢？

环节二：实验导学，探索新知

【PPT3】实验分组安排、实验注意事项等

实验一：红磷燃烧前后质量的测定（密闭）

实验二：铁钉与硫酸銅溶液反应前后质量的测定（敞口）

实验三：稀盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定（敞口）

【学生活动】三个实验同时进行，实验结束后，各小组汇报实验结果

【设疑】为什么有的小组变化前后质量不变，有的小组变化前后质量改变了呢？化学变化前后物质的质量究竟守恒不守恒？

【学生】分析并回答

【提问】对于碳酸钠和稀盐酸的反应，我们应该怎样设计实验呢？

【学生】分析并回答

设计意图：学生对质量守恒定律已有粗略了解，已经预设实验结果是质量不变，可是通过三组实验测定，有质量相等的，有质量变小的，实验结果与自己的预期不一样，利用认知冲突激发学生的探究欲望。通过分析，认识到实验设计与实验结果息息相关，只有正确的实验设计才能得出正确的实验结论。

【讲述】拉瓦锡在波义耳和罗蒙诺索夫的研究基础上，做了更多更精确的实验，使自己的结论建立在严谨的科学实验的基础上，所以他的观点得到了大家的认可，这就是质量守恒定律。此时，距波义耳的第一次测量实验已经过去了100年之久了。可见，科学家们发现真理的道路是多么的艰辛和漫长！因此，我们要懂得珍惜他们的劳动成果。一起来了解质量守恒定律的内容。

【PPT4】投影展示质量守恒定律的内容

【讲解】适用范围：只适用于一切化学变化

【练习】①判断：根据质量守恒定律，水变成水蒸气，质量保持不变。

②“参加”：比较两个概念“恰好完全反应”和“充分反应”

③填空：a克氧气和b克硫充分反应后，生成二氧化硫的质量_____（a+b）克。（选填>、<、=、≥、≤）

④“重量总和”：强调不能漏算反应物或生成物的质量，特别是有气体参加或有气体生成的反应。

设计意图：通过对质量守恒定律内容的解读，帮助学生正确、准确地理解质量守恒律。

【学生活动】讨论并回答：

①材料中，蜡烛燃烧后，质量为什么减轻？漏算了什么物质的质量？

②波义耳的实验中，为什么反应后质量是增加的？漏算了什么物质的质量？应该怎么设计这个实验？

【设疑】将镁条在空气中敞口燃烧后，质量会怎么变？

【演示】镁条燃烧前后质量的测定

【教师】为什么镁条燃烧后质量变轻了？

【学生】根据实验现象作出回答

设计意图：实验前学生会认为质量变大，实验结果却是质量变小，形成学生的认知冲突，引起学生探寻原因的欲望，引导学生对实验细节、实验现象的关注，培养严谨的科学态度。

【教师】这对我们设计实验有什么启发？

【学生】设计实验时一定要注意实验的严密性、质量守恒定律的测定一般要在密闭的容器内进行……

【教师】总结学生的发言

环节三：提出疑义，升华知识

【讲述并设疑】同学们，经过今天的探究实验，我们一定有很多收获吧？我们知道了在化学变化前后物质的质量是不变的，还知道在我们设计的实验中，如果发现天平不平衡时，能不能说这个反应不遵守质量守恒定律？有没有不遵守质量守恒定律的化学反应？（没有）真的没有吗？有人提出了疑义！他说质量守恒定律毕竟是从实验中总结出来的规律，可我们即使经过上万次的测量，也不能排除万一的情况。万一有一个反应不遵守质量守恒定律呢？质量守恒定律是不是一个必然的规律？为什么化学变化前后物质的总质量不变？要揭密这个答案，我们要从化学变化的微观实质分析，寻找原因。

【PPT5】展示水分解的微观模拟动画

【学生】分析得出在化学变化前后原子的种类不变、数目不变、质量不变，所以物质的总质量不变。

设计意图：通过质量守恒的发现史，知道质量守恒定律是建立在无数实验基础上的，但现在我们可以用微粒的观点为质量守恒定律找到理论依据，让学生真切感受科学是不断发展进步的，并进一步理解质量守恒定律是适用于一切化学变化的定律。

环节四：分享所得，练习巩固

【课堂小结】学习质量守恒定律有什么用？

【课堂练习】

小组必答题：

①某化合物通电完全分解后生成氢气和氧气，试推断该化合物的组成元素中一定有______元素。

②植物的光合作用可表示成：CO2+H2O[           ]淀粉+O2，试推断：淀粉的组成中一定含有________元素，可能含有________元素。

③24克镁与16克氧气恰好完全反应，则生成氧化镁的质量为________克。

④6克碳与一定量的氧气恰好完全反应，生成二氧化碳22克，有________克氧气参加了反应。

⑤将a克高锰酸钾加热一段时间后，称得剩余固体的质量为b克，则a________b。（填“>”、“<”或“=”）

小组抢答题：

根据蜡烛在空气中燃烧生成二氧化碳和水的事实回答：

①燃烧掉的蜡烛的质量________反应生成的二氧化碳和水的质量之和。（選填“<”、“>”或“=”）

②燃烧掉的蜡烛与参加反应的氧气的质量之和反应生成的二氧化碳和水的质量之和。（选填“<”、“>”或“=”）

③蜡烛的组成中一定含________元素，可能含有________元素。

【教师点评】总结各小组的加分情况，评出本节课的优胜组。

设计意图：总结所学知识，加强对质量守恒定律的应用，在练习中引入竞争机制，激发学生的学习热情。

三、教学反思

实验导学教学模式中应充分发挥教师的指导作用。本节课设计实验有白磷燃烧、铁与硫酸铜溶液反应、碳酸钠与稀盐酸反应、镁条燃烧。探究活动多，学生参与多，活动形式开放。在组织这么多活动的同时，要组织学生总结出守恒定律，要分析原因，要巩固应用守恒定律，还要组织学生思考对实验装置的改进。教师既是组织者，又是参与者，而更重要的是引导者。

实验导学中，教师给学生的不是平坦的道路，而是让学生自己搭建桥梁，操起杠杆实现应有跨越。例如，在百分之百成功的铁与硫酸铜溶液分组实验中，学生平坦顺利地得到质量守恒定律的同时，不能展示学生的许多设想和猜测，会失去许多探究机会。所以就增加了碳酸钠和稀盐酸的反应，引起学生的思维冲突，引发学生的思考和探究的欲望。再如，提问“镁条在空气中敞口燃烧后，质量会怎么变？”学生一致回答“变重！”老师却通过实验演示得出“质量变小”的结论。这一强烈的认知冲突引起学生强烈的求知欲望，也让学生对“设计实验时一定要注意实验的严密性”有了切身的感受，对科学实验的严谨性也有了更深的了解，更深化了对质量守恒定律的理解与应用。

[参 考 文 献]

[1]柯于其.化学史在化学教学中的作用[J].中小学实验与装备，2010（1）.

[2]于洪俊.在小组合作学习中合作和竞争意识的培养[J].中国教师，2011（S1）.

[3]王祖浩，王磊.全日制义务教育教科书·化学（九年级上册）[M].上海：上海教育出版社，2012.

（责任编辑：张华伟）