初中化学概念教学实践：以“质量守恒定律”为例.docx

1、初中化学概念教学实践：以“质量守恒定律”为例本文以初中化学“质量守恒定律”为例，提出基于思维模型建构的概念教学方式，通过情境不断地设置认知冲突，引发思维碰撞，引导学生不断修正，最终形成其对化学概念的理解。一、模型初构：探寻历史过程，初识质量守恒本节课的导入环节，通过探寻科学家探索化学反应中质量守恒关系的化学史料，引领学生初步构建质量守恒模型。【问题引导】请大家阅读导学案内容，下面我们一起对照科学家研究的化学史料（见表1），思考以下几个问题：（1）波义耳和施塔尔这两位科学家对物质燃烧时质量变化的假说有什么不同？（2）罗蒙诺索夫的实验结果对波义耳的火素假说有哪些修正？（3）对比施塔尔的燃素假说，请

2、你说一说拉瓦锡实验有什么重要意义。表1 质量守恒定律发展史续表【学生活动】学生以小组为单位，自主搜集材料，对四位科学家的理论进行深入思考与探究：罗蒙诺索夫在波义耳假说的基础上，排除外界环境对实验影响，利用密闭装置找到了参加化学反应的物质氧气，并提出化学反应前后物质的总质量不变的结论，这是质量守恒定律的最早模型；拉瓦锡更注重实验的科学性和严谨性，并通过汞和氧气加热、氧化汞加热分解两个实验多角度地验证了质量守恒定律，并确立了质量守恒定律的重要地位。二、模型强化：实验探究分析，建构守恒模型通过前面化学史的学习，学生深刻意识到得出正确的结论必须经过大量的实验证明。因此，在本环节教学中重点通过实验来探究

3、化学反应前后各物质的总量是否相等，从而帮助学生建构质量守恒模型。活动一：白磷燃烧实验的演示与探究师：跟着科学家的步伐，今天我们也来设计实验验证一下白磷燃烧前后质量是否不变。如何判断反应物白磷、氧气的质量总和与生成物五氧化二磷质量总和相等？生1：可以用天平分别测出白磷、氧气、五氧化二磷的总质量。生2：我们可以用天平比较实验前后物质的总量，然后判断总量是否发生变化。师：从实验的科学性、可行性等角度对以上两种思路进行思考，哪种方法会更好？生：第二种。师：拉瓦锡是在密闭容器内进行验证，那么为了精准测出白磷在空气中燃烧前后的总质量，我们首先需要设计一个磷燃烧的反应装置。【学生活动】学生小组讨论，并画出实

4、验装置草稿，根据对学生图纸的汇总，发现学生主要存在以下两个问题（图1）：【问题引导】利用电子白板拍照展示图1，并组织讨论：若装置如图1，会产生什么问题，引导学生预测可能产生的后果，图1（a）中，由于反应系统是一个开放的状态，所以可能会有部分生成物跑出，无法正确比较反应前后物质的总质量；图1（b）是一个完全密闭的装置，但由于白磷燃烧时会产生气体，当气体膨胀时会冲开瓶塞，甚至会导致玻璃瓶爆炸。教师追问解决办法，逐步引导学生得到最优方案（见图2）。然后，教师根据学生的方案进行实验演示，在此过程中要求学生认真观察，并思考以下问题：（1）如何引燃白磷？玻璃管、细沙、小气球的作用是什么？（2）实验中你观察

5、到了哪些现象？（3）白磷燃烧前后需要称量的物质有哪些？什么时候称量？怎么称量？（4）请你对白磷燃烧这一化学反应的总质量变化情况进行分析，并建立该反应的物质质量思维框架图。【学生活动】学生观察教师演示实验，并记录实验流程及相关数据，通过小组交流和讨论完成以上问题。其中，问题1：在锥形瓶口的橡皮塞上安装一根玻璃管，在玻璃管上端系牢一个瘪气球，可以防止白磷燃烧使瓶内的气体膨胀而溢散到瓶外；问题2：白磷燃烧后，整个装置内产生了大量白烟，小气球鼓起来，但是当温度下降后，白烟也沉降下来，气球慢慢瘪掉；问题3：在燃烧前把锥形瓶放在天平的左盘，右盘放砝码，通过移动游码来调节天平平衡，然后取下锥形瓶，将瓶塞上的

6、铁丝在酒精灯上烧红后接触，引燃白磷，立刻塞紧瓶塞，待反应结束并冷却到室温后重新放在天平上，测量锥形瓶的总物质量。问题4：学生画出白磷燃烧前后物质质量变化的思维框架图，并进行展示（见图3）。结合该思维框架图，引导学生提取质量守恒的关键词，并构建模型图，如图4所示。活动二：对比分析实验差异【问题引导】用如图5所示装置验证质量守恒定律，反应前天平平衡，取下左盘的装置，使稀盐酸和大理石充分接触，待充分反应后气球膨胀，再将其放回天平左盘，此时天平的指针向右偏转，这一现象是否符合质量守恒定律？请说明理由。组1：我们发现在利用白磷燃烧来验证质量守恒定律时，由于白磷燃烧产生了大量的白烟，同时使得锥形瓶温度升高

7、，此时小气球会鼓起来，但当温度下降后，白烟逐渐下沉，此时小气球慢慢地变瘪，所以它不会再受到空气的浮力作用。师：不错，所以这也启示我们在用白磷燃烧来验证质量守恒定律时，一定要等待完全反应之后且锥形瓶的温度恢复到室温后才能将其放回天平上，这样就能避免空气浮力造成的偏差。组2：大理石和稀盐酸反应过程中会产生二氧化碳气体，它始终能够让小气球膨胀，所以它的体积变大之后不会瘪掉，因此，空气浮力造成的偏差始终无法消除，就会出现天平无法再次平衡的现象。师：是的，这个实验同样带给我们一个启示：在验证质量守恒定律时，针对封闭体系也会存在多种情况，要做到具体问题具体分析。三、模型深化：实验探究创新，强化守恒模型在本

8、环节中，重点结合教材实验，引导学生小组自主探究，强化学生对质量守恒定律的理解。学生实验一：铁钉和硫酸铜溶液化学反应的实验探究仪器及药品：硫酸铜溶液（放在50 mL烧杯中）、铁钉1个（放在50 mL锥形瓶中）、镊子、天平（带砝码）。学生实验二：碳酸氢钠粉末和稀盐酸溶液化学反应的实验探究仪器及药品：碳酸钠粉末分别放在50 mL锥形瓶中，小试管（放有少量稀盐酸）放在试管架，天平（带砝码）。小组合作，自主设计实验方案，分别进行三组实验，认真观察记录，并完成表格内容（见表2）。接下来各小组有序汇报，交流，分享实验经历。【问题引导】请小组代表汇报两个实验的现象和结论。组1：在第一个实验中，铁钉和硫酸铜发生

9、化学反应后，铁钉表面变成红色，硫酸铜溶液变成绿色。在锥形瓶中仍然有铁钉和硫酸铜，其化学反应方程为：FeCuSO4=FeSO4Cu。师：这个实验中哪些物质参加了反应？反应后锥形瓶内又有哪些物质？哪些物质的量发生了变化？哪些物质的量没有改变？组1：通过对比分析发现，烧杯的质量、水的质量未参加反应，没有参加反应的铁与硫酸铜的质量不变。因此，参加反应的铁与硫酸铜的质量总和等于参加反应后铜与硫酸亚铁质量的总和。组2：在第二个实验中，碳酸氢钠粉末和稀盐酸溶液发生化学反应，其化学方程式为：NaHCO3+HCl=NaCl+CO2+H2O。在反应过程中，碳酸氢钠粉末质量减少，并产生大量气泡。最后我们发现天平平衡

10、，这说明了化学反应前后物质的总质量相等。组3：我们小组最后发现天平不平衡，这是怎么回事呢？师：碳酸氢钠粉末和稀盐酸反应后质量为什么减少？组4：我们猜测可能是实验装置不密闭，二氧化碳逸出，导致化学反应后质量减少。师：不错，在有气体参加或生成的反应中，验证质量守恒定律的实验装置一定做到密闭。表2四、总结质量守恒定律是初中化学的重要概念，其应用贯穿整个化学学习过程。为了让学生能够充分理解质量守恒定律，在本节课教学中，笔者将启发引导法与探究实验法相结合，设计了多样化的学习任务，让学生从熟悉的化学反应入手，通过层层深入，引导学生从探究实验中发现问题、分析问题和解决问题，从而自主构建知识体系，掌握质量守恒定律的主要内容。这样有利于学生实验探究能力和学科素养的培养，最终达到学科育人的目的。