基于初中化学核心素养的教学设计

许洪良

摘要：尝试基于初中化学核心素养视角，设计了沪教版九年级化学上册第四章第2节“化学反应中的质量关系”教学活动。以解读质量守恒定律发现史、探究实验设计、评价实验体系、分析实验结果、宏微结合、定性定量相结合等方面培养并落实学生发展核心素养的目标。

关键词：核心素养;初中化学;化学反应中的质量关系;教学设计

文章编号：1008-0546（2019）04-0030-03

中图分类号：G632.41

文獻标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.04.009

一、问题的提出

初中化学核心素养是化学学科育人基本要求的集中反映，是学生通过化学学科学习形成的适应个人终身发展和社会发展需要的关键能力和必备品格[1]。

初中化学是化学的启蒙阶段，初中化学的宗旨是提高学生的科学素养，笔者认为宏微结合、分类表征、变化守恒、模型认知、绿色应用、实验探究、科学精神和社会责任是初中化学核心素养的重要内容。笔者选择了质量守恒定律为主题，力求基于初中化学核心素养的角度，以“情景、问题、探究”为抓手，以培养并发展学生核心素养为重点目标，设计了沪教版九年级化学上册第四章第2节“化学反应中的质量关系”教学活动。

二、教学流程与情境设计

[师]（引入）用氢气吹肥皂泡，并用电蚊拍拍打，使其燃烧。

[生]认真观看，产生了强烈的学习兴趣。

[师]那么，氢气在空气中燃烧，生成水的质量与参加反应的氢气和氧气的质量之和有什么关系呢？请你猜想质量是变大、变小还是不变？

[生]可能变大、可能不变、可能变小。

[师]引出课题____今天这节课我们就来探究化学反应中的质量关系。

1.解读质量守恒定律发现史

化学史能够让学生感受到化学家们严谨的科学态度和科学精神。把化学史利用到教学过程中能够促进学生对化学知识的理解，在培养学生思想品德和科学精神、激发学生学习兴趣等方面也起到不小的作用。宋心琦教授曾说过，“以史为鉴”用意不仅可以励志，也可用于提升学生的科学素质。

[师]下面，同学们跟着我一起穿越时光隧道来了解一下波义耳和拉瓦锡两位化学家是如何探究质量守恒定律的：波义耳通过下图1左边的实验发现反应后容器中物质质量比反应前物质质量增加了，很遗憾没有发现质量守恒定律，而拉瓦锡通过下面右边的实验得出了质量守恒定律。

[生]认真观察上述质量守恒定律的发现史。

[师]你知道是什么原因导致波义耳未能发现质量守恒定律？并说说你得到了什么启示？

[生]波义耳在敞口容器中实验，没有称量参加反应的氧气的质量……

[师]大家说的非常好，拉瓦锡能发现质量守恒定律，归功于他是在密闭装置中探究化学反应中的质量关系。

[生]通过分析两位化学家探究质量守恒定律的化学史实，形成证据推理需要严谨求实的科学态度的共识。

[师]那么，如果让你设计实验来证明质量守恒定律，你觉得需要注意什么？

[生]如果有气体参加或生成的反应，就应该在密闭容器中进行。

设计意图：利用两位化学家探究质量守恒定律的真实化学史料，让学生得到启示：验证质量守恒定律的实验时，如有气体参加或生成，应在密闭容器中进行;科学研究既要有严谨的态度，还要有科学的方法，从而培养学生“科学精神与社会责任”等初中化学学科核心素养。

2.自主选择实验进行探究

沪教版九年级化学上册第四章第2节“化学反应中的质量关系”课题中提供两个实验：[实验1]硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液反应和[实验2]石灰石与稀盐酸反应前后质量的测定。笔者在上课时提供了以下四套实验装置供学生自主选择，以四人为合作小组进行实验探究。（注：原则上是自主选择，但教师可进行宏观调控，以保证至少有两个合作小组选择同一套装置，以便于后续教学。）

[师]布置学生根据所提供的装置与药品进行实验探究（友情提醒：图2用来做硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液反应前后质量的测定实验，其中锥形瓶中加入适量硫酸铜溶液，胶头滴管中吸取氢氧化钠溶液，图3、4、5用来做石灰石与稀盐酸反应前后质量的测定实验，其中图3中锥形瓶内加入少量石灰石，注射器中吸入稀盐酸，图4中锥形瓶内加入少量石灰石，小试管中加入稀盐酸，图5中软塑料瓶内加入少量石灰石，小试管中加入稀盐酸）;适时指导学生完成实验。

[生]动手实验、认真观察实验现……

[师]接下来我们进入成果展示环节，请每个小组派一位组员进行汇报成果。

[生]积极汇报：大部分小组得到化学变化前后质量守恒，选择图4的个别小组，实验中注射器出现冲塞现象，选择图4的小组实验后装置与药品的总质量“变轻”了……

[师]那么，为什么选择图3的个别小组实验中注射器出现冲塞现象以及选择图4的小组实验后装置与药品的总质量“变轻”了呢？有谁能告诉我答案吗？

[生]出现冲塞现象是因为实验中药品量取多了，产生的气体过多，造成瓶内压强过大而造成冲塞;可选择图4的小组实验后装置与药品的总质量“变轻”的原因学生不知道。

[师]同学们还记得刚才我做了用氢气吹肥皂泡的实验吗？而图4中使用了气球，你想想其中有联系吗？好了，现在你能解释了吗？

[生]恍然大悟，异口同声回答是因为气球中充有气体后在空气中会受到浮力作用……

设计意图：通过学生自主选择不同的实验装置进行科学探究，小组讨论交流为何有些装置的设计不能得出正确的结论，从而使学生在“科学探究与创新意识”方面的核心素养得到了培养。

3.分析实验现象、数据，得出结论

“证据推理与模型认知”旨在引导学生利用模型来解释化学现象、解释化学本质与规律[2]。因此，笔者引导学生利用“思维框架图”对实验数据进行逐步分析推理。

[师]根据我们刚才的分析，如果我们采取适当的密闭体系、合适的仪器设备来进行探究的话，那么，在反應前后，反应物和生成物的质量是如何变化的呢？

[生]反应前后，反应物和生成物的质量相等。

[师]那么，你知道原因是什么呢？

[生]反应前后天平示数没有改变。

[师]同学们只看到了这些实验的表面现象，并没有看清化学变化的实质。接下来，我们以硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液这个化学反应为例，分析整个密闭装置内物质的质量，思维框架见图6。（教师边引导边启发，学生逐步分析。）

[生]根据上图分析很容易就可以得出参加反应的硫酸铜与氢氧化钠的质量总和等于反应后生成的氢氧化铜与硫酸钠的质量总和，也就不难得出了质量守恒定律内容。

设计意图：利用分析密闭装置内反应前后各物质总质量的思维框架图，对化学实验表面的现象进行化学变化本质的深入分析，重点对“参加反应”内涵的理解，引导学生利用实验现象、数据分析得出结论，从而使学生在“证据推理与模型认知”这方面的学科核心素养得到了培养。

4.定性定量与宏观微观相结合

为了培养和发展学生的“三重表征”思维与能力，笔者仍以氢气吹肥皂泡并用电蚊拍拍打，使其燃烧为情景线，引出以氢气燃烧为例来分析质量守恒定律的微观原因，从而培养学生从微观角度分析宏观现象，还能培养学生利用守恒思想来解决化学实际问题，最终使学生在“宏观辨识与微观探析”、“变化观念与平衡思想”这方面的核心素养得到了培养。

[师]分析氢气燃烧这个化学变化过程的微观模拟图（图7），你能说出物质发生化学变化的微观本质吗？

[生]化学变化的微观本质是反应物的原子重新组合成新物质的过程。在氢气燃烧反应中原子的种类、数目和质量都没有改变。

[师]接下来，同学们来计算一下以上反应中反应物和生成物的相对质量。

[生]反应前为：2x1x2+2*16=36，反应后为：2x（2+16）=36，故质量相等。

[师]那么，现在你们知道任何化学变化都遵守质量守恒定律的微观原因了吗？

[生]在化学变化中，反应前后原子种类和数目不变、原子的质量不变。

[师]好，今天我们循着科学家的脚步一起探究了化学变化中的一个非常重要的定律：质量守恒定律，利用这个定律可以帮助我们解释一些生活现象和实验事实、推测一些物质的组成和化学变化中的定量计算等等，接下来，我们进入分享收获环节，请你从知识层面上、学习方法方面、学科思想角度等交流一下你本节课的收获。

[生]从知识层面上……从学习方法方面……从学科思想角度……

设计意图：通过宏微结合分析氢气燃烧这个化学反应，让学生掌握化学变化遵守质量守恒定律的微观原因，从而有利于学生对质量守恒定律等化学基本观念与一般理论模型的构建。为解释一些生活现象和实验事实、推测一些物质的组成和化学变化中的定量计算奠定了一定的基础，使学生在“宏观辨识与微观探析”“变化观念与守恒思想”方面的核心素养得到了培养。

三、教学反思

质量守恒定律是初三化学中非常重要的一个定律，它是学生对化学变化从定性到定量认识的开始，我们教师可以从中挖掘很多素材来培养学生的化学核心素养。这就要求我们教师对教学内容要进行精心设计，组织有效的学习活动，既要培养学生定性与定量相结合分析化学变化的现象，又要培养学生宏观与微观相结合分析化学变化的实质，从而形成“化学变化过程中元素守恒”的观念。

参考文献

[1]周业虹.基于发展化学学科核心素养的教学设计案例分析[J].化学教学，2016（8）：36-39

[2]吴星.对高中化学核心素养的认识[J].化学教学，2017（5）：3-7