一、引言

质量守恒定律是初中化学唯一学习的一个定律，构成了化学学科的基础，是初中化学教学的重点。该定律的学习需要学生在对大量实验观察、分析、总结的基础上自己建构概念，需要学生从微观的角度解释质量守恒定律的本质，需要学生能够根据质量守恒定律写出化学方程式，通过该定律的学习学生初步认识宏观-微观-符号之间的转化和联系。质量守恒定律的发现在化学史上经历了艰辛和曲折的过程［1］。从古希腊留基帕和德模克利特的原子论思想，到牛顿关于测定物质的质量的标准的论述，再到拉瓦锡的燃烧定量实验，最后到爱因斯坦的质能方程式的出现，质量守恒定律得到真正的认可，这个过程展现了科学家身上继承、发展、创新、坚持不懈等精神，这些都是鲜活的学科育人资料。质量守恒定律是学生从定性学习化学到定量学习的转折点，是学生学习化学的分水岭，也是化学方程式书写和定量计算的依据，因此，本节课内容给一线化学教学带来巨大挑战。

笔者收集到近年来在《中学化学教学参考》、《化学教学》、《化学教育》发表的有关“质量守恒”定律教学设计的案例，通过文献梳理，发现这些教学案例有以下特点。

二、“质量守恒定律”教学设计的特点

1.注重实验教学，体现科学探究的过程

质量守恒定律是建立在大量实验事实为依据的科学规律，不同版本的教材都设计了相应的实验活动，让学生体验概念的形成过程，培养实验的探究能力。随着课程改革的深入，一线教师已经将科学探究作为学习化学的重要途径，对质量守恒进行教学设计时都融入了科学探究的思想，按照提出问题、形成假设、设计实验方案、收集信息、表达交流五大步骤设计实验活动［2］。在科学探究的思想指导下，有的教师先通过硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液的实验证明质量定律的成立，然后以碳酸钠溶液和稀盐酸反应为例，创设认识冲突，引发学生思考产生矛盾的原因，引导学生改进实验装置，进一步加深学生对质量守恒定律的认识。有的教师则引导学生从不同的反应类型着手，思考有气体参加或者有气体生成的反应是否遵守质量守恒定律，进一步验证质量守恒定律的普遍性，然后从微观角度解释定律，丰富学生的理解［3］。

也有采用对比的方法进行教学，分别探究相同体系不同实验的差异，探究不同体系相同实验的差异，通过对比数据，发现质量不变最后得出质量守恒［4］。虽然采用的是对比教学，但是对比的前提依然是按照科学探究的过程收集的数据。这种方法有利于实现学生宏观表征从质到量的突破，微观表征从静到变的转化，符号表征从孤立到联系的完善，从而建立宏观-微观-符号表征之间的联系，学生对定律的认识从模糊到清晰，构建物质变化观。

尹福是八卦门大弟子，功夫极好，宫宝田接触社会早，为人最是聪明懂事，所以在拜他为师之后，很得尹福的喜爱。宫宝田也很勤奋，武艺进步很快。

2.丰富实验内容，组织有效的小组合作活动

通过文献梳理，发现不同的作者，不同的版本的教材，对质量守恒定律应该是探究性实验教学还是验证性实验教学观点并不统一。刘琦老师认为通过验证实验，让学生体验质量守恒定律得出的过程。孙兰兰老师按照验证性实验的思路从不同反应类型的实验收集证据支持质量守恒定律，从微观角度解释质量守恒定律开展教学。张冰峰老师比较人教版三个时期不同版本的教材差异，虽然内容上有删减，但是编写的目的在于验证与修正，体验质量守恒定律的运用。关注的是质量的变化，而不是物质的性质和现象。从定量的角度对定律有初步认识再进行修正，最后达到理解。让学生在体验中学习，注重学习方式和实验设计的创新。王宪德老师认为人教版教材中只用了“白磷燃烧”、“铁钉和硫酸铜溶液”两个实验验证质量守恒定律，缺乏探究性，他提出了自主探究模式和问题探究模式的设计思路。唐云波老师基于整合视角改验证性实验为探究性实验，以突出跨学科的整合理念。

3.进行跨学科的教学，突出STEM的整合思想

对于当前课堂教学内容多难度大的现象，教师提出基于课程标准的整合式教学设计［7］。首先学习“课标”的要求，领会“课标”对质量守恒定律的教学要求，然后研究教材内容的编写思路和目的，对教材内容进行适当删减和补充，了解学生的知识储备和认识水平，最后整合三维教学目标，使得教学目标清晰、准确、具体并且融为一体，更有利于指导教学，落实教学目标。在做红磷燃烧的实验时，为了减小误差，用“放大镜点燃红磷”充分利用物理知识改进化学实验操作，对于双氧水和二氧化锰的改进实验，教师引导学生思考用气球收集氧气，气球会受到浮力影响，测得的质量会减小，因此将气球换成了集气瓶收集。在“拓展迁移环节”，教师设计了以下任务：根据质量守恒定律，驳斥“水变汽油”的谎言；根据刚才的实验经验，你认为波义耳的实验有哪些不足？利用所给仪器设计一个实验验证质量守恒定律。整个设计以科学探究为核心，以科学、技术、社会与环境问题（水变油、科学史）为情景，使知识有了生命力，从而实现科学、技术、社会、环境及科学探究之间的良好融合。很好地将科学课程与其他领域进行整合，充分体现STEM的教学理念。

4.质量守恒定律化学史教学的缺失与不足

质量守恒思想的萌芽、发展、确立经历了一个漫长的过程，其中蕴含着很多科学家在探究质量守恒定律时所使用的实验方法、实验装置和科学研究的精神，这是化学教学中很好的育人资源。然而，当前教学中教师缺乏化学史观和哲学观指导，对这段化学史认识模糊，导致学生会孤立地认为质量守恒定律是拉瓦锡一个人的功劳，波义耳好笨等片面的印象［8］。在课堂教学中理解质量守恒定律的概念并不难，关键在于让学生了解科学发展的曲折性，站在历史的角度去看定量思想的形成过程，知道质量守恒定律对化学学科发展的重要作用，感受科学家探究过程中展现的继承、发扬、创新、坚忍不拔的精神，这些只能通过化学史的学习才能达到目标。这就像我们如果不了解中国发展的历史进程，研究考古发现还有什么意义呢？

转速下，涡轮盘盘心处温度为760 ℃，叶片温度为790 ℃～810 ℃。离心载荷以转速的形式施加到模型上，为100%设计点转速，约束中心端面的轴向位移和周向位移。

5.验证性实验教学还是探究性实验教学的争论不一

不同版本的教材中的实验的内容和数量并不完全适合教学。比如人教版的教材中虽然安排了红磷在氧气中燃烧、铁钉和硫酸铜溶液的反应、稀盐酸和碳酸钠溶液的反应还有镁带燃烧四个实验，但是红磷燃烧的实验因为有一定的危险性，操作比较复杂，并不适合学生做，铁钉和硫酸溶液反应的时间较长，学生认为没有代表性，镁带燃烧无法获知氧气的质量，生成的氧化镁粉末也很难收集，可能会影响实验结果。大多数教师会对本课的实验进行拓展，用的最多的是铁的生锈、蜡烛的燃烧。它们的优点在于质量变大、变小的现象是可以看到的，缺点在于只能纸上谈兵，无法通过实验证明。针对当前验证质量守恒定律的一些实验耗时长、现象不明显、操作危险等不足之处，有的教师将红磷燃烧作为演示实验，其他为学生实验，并补充了锌和稀盐酸、在空气中加热铜粉的实验，通过改变反应物的浓度和用量增强实验效果，缩短反应时间，增加说服力［5］。另外，本节课涉及到大量的实验，课堂时间比较紧张，既要保证实验的数量又照顾学生探究质量守恒定律的过程，有的教师采用合作学习的方式，即，每个小组都要完成硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液的反应，对质量守恒定律有一个初步的认识，剩下的实验各小组各完成一个或者两个小组共同完成一个，然后汇报各小组的实验结果，小组之间相互交流数据，解释矛盾产生的原因。学生不仅学会了合作共享的学习精神而且加深了对质量守恒定律的理解［6］。

《初中化学课程标准》明确规定将“科学探究”作为五大主题之首，科学探究是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动［10］。它涉及提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释与结论、反思与评价、表达与交流等要素。质量守恒定律是科学家通过对大量实验事实的总结而得出的，教材并不是直接从定义着手，而是通过对现象的思考，提出探究问题、设计实验、修正实验方案、得出结论，编写的目的是希望学生能够经历科学探究的曲折过程。通过亲身的探究过程，学生才能认识到实验是认识客观世界的重要途径，知道猜想与假设必须用事实证明，认识到科学探究既需要观察和实验，又需要进行推理和判断，体验到小组合作学习的重要性。质量守恒定律这节内容是培养学生科学探究精神、形成科学素养、提升学生化学思维的重要教学内容，教学设计一定要突出定量、体验、合作、运用等重要方面。

虽然这段化学史很重要，但是笔者并没有收集到关于质量守恒定律化学史教学设计案例。我想可能这段历史太长了，中学化学老师了解的甚少，化学老师很难把它串起来，即使能串起来，如何设计教学活动，如何与教材中的内容整合，如何落实教学目标又是一个困难。如何挖掘化学史的育人功能，如何将化学史与课堂教学有效融合仍需探讨。

三、教学启示

1.设计科学探究活动，感受科学概念形成的过程

《初中化学课程标准》对“质量守恒定律”的活动与建议是“实验探究化学反应中的质量关系”、“用微观的观点对质量守恒定律作出解释”。并没有明确指出应该是探究性实验还是验证性实验。但是在其他版本的初中化学课程标准中明确指出“验证化学反应前后反应物总质量和生成物总质量的关系”［9］。探究性实验教学和验证性实验教学的共同点都需要按照科学探究的五大步骤进行，不同点在于探究性实验教学的开放程度比较大，学生是探究的主体，对学生和教学资源要求比较高，验证性实验教学是在老师引导和帮助下完成探究过程。基于探究还是验证决定了教学目标的制定、教学活动的设计和评价方式的选择，笔者认为初三学生刚开始学习化学，化学知识储备有限，动手实验能力缺乏，仍不具备实验方案设计能力，再加上本节课的内容比较抽象，教学的重点应该放在体验定量实验的过程，理解质量守恒定律的本质上面，本节课应该按照验证性实验教学开展，不应该在学生第一次接触定量实验的时候提出探究的目标，否则会顾此失彼。

2.突出三重表征的价值，丰富学生对概念的理解

质量守恒定律的教学能够充分反映出化学基于宏观-微观-符号表征的学科特色。基于学生的认识发展，首先从宏观的实验现象和实验结果推理质量守恒定律的成立，借助水通电分解的演示动画，分析质量守恒定律的本质，然后联系前面学习的化学反应符号表达式，从定量的角度引导学生思考如何使反应前后原子的数量相等，为化学方程式的书写和定量计算做好铺垫。基于三重表征的视角设计教学不仅能够加深学生对该定律的理解而且能让学生很好地体验到宏观-微观-符号之间相互转化，突显化学学科的魅力。

（vi）为了测量个体标准决策矩阵 Dk=（dijk）m×n（i=1，2，...，m，j=1，2，…，n，y=1，2，…，r，k=1，2，…，N）与群决策矩阵D=（dij）m×n（i=1，2，...，m，j=1，2，…，n）之间一致性，设 c 为一致性迭代次数，迭代系数为0<η<1，计算Dk=（dijk）m×n（i=1，2，...，m，j=1，2，…，n）与D=（dij）m×n（i=1，2，...，m，j=1，2，…，n）之间不一致性，即，

然后我母亲对我父亲说：“他是想溜掉。他从小就会来这一手，他每次吃完饭就要上厕所，一去就是一两个小时，为什么？就是为了逃避洗碗。”

3.有效融合化学史与教学内容，体现化学史的学科育人价值

化学教学的目标不应当只是教给学生现成的化学概念、规律和解题方法而且还应该让学生深入了解化学的思想方法、化学发展的规律性，培养学生学习化学的兴趣和自觉地将化学知识应用到生活实际中的能力［11］。化学史反映了化学理论发展的具体过程，是化学教学的重要部分。通过化学史的教学能帮助教师阐明定量研究的意义，帮助学生理解质量守恒定律，彰显科学史的人文价值，促进学生科学观的形成。化学史不仅能够为教学增光加彩而且能够提高学生的学习兴趣。教师首先应该认真学习质量守恒定律这段漫长的发展历史，提取不同时期具有代表性的科学历史事件，挖掘当时科学家科学探究的背景、方法和不足之处，结合学生的认知情况，引导学生对化学史实思考，找到实验的不足之处，结合教材实验进行改进验证质量守恒定律的成立，教师为学生提供科学探究的背景，与科学家对话，真切地感受科学发展的艰辛历程。

参考文献

［1］ 郭保章.关于质量守恒定律的历史［J］.化学教育，1990（5）：54-57

［2］ 陆军.对几则质量守恒定律教学设计的比较和思考［J］.化学教学，2010（8）：3-5

［3］ 孙兰兰.抓住典型题材，渗透科学方法教育［J］.化学教育，2013（4）：31-35

［4］ 郭建虹.基于建构化学基本观念的对比教学［J］.化学教育，2016（1）：30-33

［5］刘琦.“质量守恒定律”教学设计［J］.化学教学，2011（11）：24-26

［6］ 王振，魏斌.基于合作探究的理论性知识的教学［J］.化学教学，2017（4）：52-54

［7］ 唐云波.基于标准的整合式教学设计的研究［J］.化学教学，2013（7）：29-32

［8］ 姜鹏，郑长龙，袁绪富.关于“质量守恒定律”化学史教学的几个问题的讨论［J］.化学教育，2008（9）：77-78

［9］ 上海市教育委员会.上海市中学化学课程标准（试行稿）［M］.上海：上海教育出版社，2004

［10］中华人民共和国教育部.全日制义务教育化学课程标准（试验稿）［M］.北京：北京师范大学出版社，2001

［11］ 孟献华.基于化学史教学的理论与实践研究［D］.南京：南京师范大学，2011