以科学史为载体的教学设计

李聪聪

摘要：科学是一个发展的过程，学习化学相关的科学史，能让学生跟着知识的认知结构，让学生理解和认识到事物的本质，较为贴近学生的元认知，助学生建构科学严谨的化学观点和知识架构、思维结构。

关键词：科学史;质量守恒定律

中图分类号：G633.8文献标识码：A文章编号：1992-7711（2019）24-070-2

學生在认知一个概念或规律的时候，如何在学生的认知基础上构建出这个概念，体现以生为本的真实学习情景？首先，要尊重学生的认知和学情。科学史对事物的发现过程，某种程度上体现了人们对事物的认识过程，符合人们对规律的建构顺序。

科学史在教学中对应用有助于生本课堂中的以生为本，促进学生的真实学习、有效学习。

本文尝试从科学史的角度和顺序助学生建构质量守恒定律概念。

一、教学目标

1.通过实验研究，能说出化学反应前后反应物总质量与生成物总质量之间的关系。

2.通过科学史（质量守恒定律的发现过程）的介绍及自己沿着历史步伐设计实验探究镁带燃烧、白磷燃烧、氢氧化钠与硫酸铜反应前后物质总质量是否改变，得出质量守恒定律。

3.从微观角度解释质量守恒定律。

二、科学史背景调查

由于教材中对质量守恒定律科学史给的信息很少，只有简单对拉瓦锡曲颈瓶实验作为课后阅读，不能体现学生对科学史的了解和建构。课前我查阅了以下资料：

三、前期分析

1.学习任务分析

这节课是浙教版科学八年级下册第三章第三节内容，主要学习任务是通过学生自己设计实验探究化学反应前后物质质量是否改变，从而归纳得出质量守恒定律，并从微观角度解释质量守恒定律，这是本节课的知识主线。

2.学习者分析

对于化学实验的设计，在第一节测量空气中氧气的体积分数，使得学生对密闭容器也有一定的体验，所以本节课的实验设计对学生来说是跳一跳可以够得着的目标。但化学反应过程中物质质量变化的数据分析，对于八年级的学生思维来说，还需要教师去引导，帮他们垫好垫脚石，他们才能达到得出质量守恒定律这一个规律，而微观角度对质量守恒定律进行解释，对学生来说，在第二章的学习中已经认识了化学反应的本质，所以难度不大。

四、教学环节设计

1.课堂演示

①测出木炭的质量;②木炭在氧气中点燃;③测出燃烧后灰烬的质量。

课堂上用电子天平测出燃烧前木炭质量及燃烧后生成的灰烬质量，测出结果灰烬质量小于木炭，请学生分析原因。（体验波义耳实验，暴露学生潜概念）

2.阅读科学史

（1）波义耳在空气中煅烧金属，发现金属质量增加了，得出结论化学反应后质量会变大。

思考：你能否用实验反驳波义耳观点？

（2）1756年俄国化学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭的容器里煅烧，生成白色的氧化锡，但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。

思考：比较波义耳实验和罗蒙诺索夫实验的不同之处，总结罗蒙诺索夫实验的优点。

（3）21年后，拉瓦锡用精确的仪器，并利用汞、密闭曲颈瓶、空气进行实验，并通过加热，得到红棕色固体;然后对红棕色固体进行加热，又变回银白色汞和一种新气体，1977年，拉瓦锡将这种气体正式命名为“氧气”。在整个漫长的实验过程中，他发现前后质量变化无法察觉，得出化学反应前后总质量保持不变。

思考：说说拉瓦锡实验相较于罗蒙诺索夫实验的优点。

（4）1908年，德国化学家廊道尔特及1912年因果化学家曼莱，用总质量为1000g左右的容器和反应物进行精确度很高的实验，发现反应前后质量之差小于0.0001g，质量变化小于一千万分之一，属于误差范围，质量守恒定律得到了普遍认可。

思考：比较拉瓦锡实验和廊道尔特实验，说说科学理论被发现和认可的过程对你的启发。

3.设计实验检验燃烧前后质量是否改变

引导学生自己设计实验，证明自己的观点和科学家的观点。利用以下器材设计实验，研究化学反应前后物质总质量是否发生改变。（1）白磷、装有细砂的锥形瓶、气球、激光笔（引燃白磷）、电子天平。（2）试管2支、烧杯、氢氧化钠、硫酸铜，电子天平。小组互评，选出最佳实验方案。

4.小组合作完成实验

小组讨论，电子天平上的哪些物质反应前后不变，哪些物质参与的反应，能否根据电子天平示数不变得出：在化学反应中，参加反应的物质的质量总和等于反应后生成的物质的质量总和？如果不能，应如何分析该实验结果从而得出质量守恒定律？（体现科学探究的本质：实证性）

5.引导学生总结归纳

质量守恒定律的要点是什么？让学生动手画出磷与氧气反应的微观过程，并能用微粒的观点对质量守恒定律做出解释，总结出质量守恒定律的微观本质。

[参考文献]

[1]张仁玉.高中生物科学史教学现状研究[D].东北师范大学，2009.