“质量守恒定律”的教学设计

“质量守恒定律”的教学设计
作者：魏壮伟
来源：《化学教学》2008年第03期
文章编号：1005－6629(2008)03－0037－01中图分类号：G633.8 文献标识码：B
帮助学生适当理解科学本质是科学教育的重要目标之一，也是培养学生科学素养的核心成分之一。

化学教学理应承载科学本质教育的任务，主动帮助学生树立科学本质基本观念。

本文以课题《质量守恒定律》为例，详细说明了化学教学中渗透科学本质教育的思路和方法。

设计思路：
通过教师引导下的思维活动和科学探究，让学生体验化学反应前后物质的质量关系，认识、理解质量守恒定律，并通过教师显性的教学话语来帮助学生体验在有关“定律”产生和发展过程中呈现的科学本质。

学生已有知识：
1. 学习了一些化学反应。

2. 在化学变化中，发生变化的是分子，原子没有发生变化。

原子是化学变化中的最小微粒。

物质发生化学反应的过程就是构成物质的原子重新组合的过程。

教学目标：
1. 认识质量守恒定律，认识常见化学反应中的质量关系。

2. 能用微粒的观点解释质量守恒定律。

3.回顾人类发现质量守恒定律的历程，说明该定律产生和发展的实质。

教学策略：
反思性探究活动和科学史料显性教学相结合。

教学过程：
［问题引入］
通过前面的学习，我们对化学反应已经有了一定的认识。

比如，我们已经知道，在点燃的条件下，磷和氧气可以发生反应生成五氧化二磷；在电解池中水通电可以分解为氢气和氧气等等。

但是在实际生活中，仅仅知道这些是不够的。

比如，虽然我们知道水能电解成氢气和氧气。

但却不知道，如果我们要制备1千克氧气，需要消耗多少千克水才可以满足我们的要求。

因此，我们需要知道反应物与生成物之间量的关系。

那么，在化学反应中，反应前后各物质的质量之间到底是一种什么样的关系呢？反应后物质的总质量是增加？是减少？还是不变呢？
第一阶段：运用已有知识推测得出参加化学反应的各物质的质量总和可能是守恒的。

［在教师的引导下，回顾已有知识，推理得出结论］
从下面“水分子分解示意图”中，（可以动画演示）
我们可以知道：
1. 在化学变化中，发生变化的是分子，原子的种类没有变，数目也没有增减。

2. 物质发生化学反应的过程就是构成物质的原子重新组合的过程。

3. 在化学反应中，组成物质的元素的种类没有发生变化。

在化学反应中，参加反应的物质的质量总和可能等于反应后物质的质量总和。

第二阶段：检验我们的推测是否合理。

［过渡］
根据我们所学的知识，我们推测化学反应前后，物质的质量总和保持不变。

下面我们就用实验来验证推测是否正确。

［学生活动1］
教材中的活动与探究1（白磷燃烧、铁与硫酸铜溶液作用）
［教师小结］
从这两个实验的结果可以看出，反应前后天平都是平衡的。

这说明这两个反应前物质的总质量跟反应后物质的总质量相等，与咱们的推测一致。

科学家也做过实验，得出一致的结论。

请阅读“资料（拉瓦锡氧化汞分解与合成实验）”。

第三阶段：运用质量守恒定律解释一些实验现象。

［探究与解释］
1. 蜡烛燃烧前后，天平左边质量的变化情况（增加、减少或不变）？
2. 镁条燃烧前后，天平左边质量的变化情况（增加、减少或不变）？
［学生活动2］
教材中的活动与探究2（蜡烛燃烧、镁条燃烧）
［反思讨论］
1. 实验结果符合咱们的结论吗？说明理由。

2. 请从微粒的角度，解释上述现象。

［教师小结］
点燃蜡烛后，质量减少；镁条燃烧后，质量增加。

不符合我们的结论。

蜡烛燃烧后，质量之所以减少，是因为我们不能直接观察到的、但已经参与反应的气体（反应物氧气和生成物二氧化碳、水蒸气）没有被称量所造成的。

镁条燃烧后，质量之所以增加，是因为我们不能直接观察到、但已经参与反应的另一种反应物氧气的质量。

如果我们考虑到这些因素，那么反应前后物质的质量还是守恒的。

第四阶段：反思比较我们的认识过程与定律产生的过程。

［学生活动3］
反思自己认识质量守恒定律的过程，并将其与人类发现质量守恒定律的历程进行比较，说明“定律”产生和发展的实质。

［阅读资料］
质量守恒定律的发现与发展
［教师小结］
我们认识质量守恒定律过程是：
科学家得出质量守恒定律，与我们认识的过程是不一样的，他们是直接从大量的实验事实中归纳总结出的。

后来人们运用精密仪器进行测量，发现反应前后物质的质量之差仅小于
0.0001g，误差很小，从而使质量守恒定律确立在严谨的科学实验的基础上。

随着爱因斯坦相对论的提出和质能转化的发现，人们对质量守恒定律的认识又有了新的发展，现时科学家把质量守恒定律和能量守恒定律合二为一，称为质能守恒定律。

［反思小结］
经过比较，我们可以发现：
教材中提到的、科学家在经验事实基础上，总结出来的经验定律、知识，并非是一成不变的，也需要不断的修正和完善。

［反思作业］
1. 在定律形成的过程中，实验、推理所起的作用是什么？实验、定律和推理三者之间有何关系？
2. 科学家把质量守恒定律和能量守恒定律合二为一，称为质能守恒定律。

你从这个定律的发展得到什么启示？
参考文献：
[1]毕华林、刘冰. 基于科学本质教育的化学教科书设计[J]. 化学教育，2007（5）：11.
[2]课程教材研究所、化学课程教材研究开发中心编著. 义务教育课程标准实验教科书《化学》[M]. 北京：人民教育出版社，2001：87-95.
[3]蔡亚萍. 以多元智力理论为基础的化学教学策略[J]. 化学教学，2007（8）：13-15.。