以“观念建构”为本

陈悦

摘要：以“观念建构”为本的教学首先要解决“教什么”和“怎么教”的问题。“教什么”就是要确立基本观念和核心内容，“怎么教”就是根据知识的特点、学生的生活经验和认知能力设计教学方案，将基本观念通过学生易于理解的方式呈现出来，完成观念建构。《质量守恒定律》一课的教学过程为：定量角度，初探守恒观;实验探究，建立守恒观;微观探析，解释守恒观;拓展应用，巩固守恒观。

关键词：观念建构;守恒观;《质量守恒定律》;初中化学

初中化学教学很重要的一个目的就是帮助学生建构基本的化学观念。对此，北京师范大学王磊教授和他的学生于2005年提出了以“观念建构”为本的教学理论构想。以“观念建构”为本的教学是将教的重心从讲授事实转向“使用”事实，使学的重心从记忆事实转移到理解可迁移的核心观念和根本的知识结构，培养和发展学生的思维和能力。以“观念建构”为本的教学首先要解决“教什么”和“怎么教”的问题。“教什么”就是要确立基本观念和核心内容，“怎么教”就是根据知识的特点、学生的生活经验和认知能力设计教学方案，将基本观念通过引发理解的方式呈现出来（如用问题驱动学生理解），完成观念建构。人教版初中化学九年级上册第五单元《质量守恒定律》一课教学，注重以“观念建构”为本。

一、教什么——关于守恒的认知

化学学习的过程，就是从宏观视角认识物质及其变化规律，并从微观层面揭示物质及其变化本质的过程。“质量守恒定律”是初中化学知识中守恒观、变化观、微粒观有机结合的重要内容。

守恒观是化学基本核心观念之一，化学中关于守恒的思想观念包括质量守恒、元素守恒、能量守恒、电荷守恒、电子守恒……科学领域的守恒无处不在，学生关于守恒的认知贯穿化学学习的始终。质量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一，证明了守恒观的存在。初中阶段“质量守恒定律”这部分内容是学习其他守恒定律、建立守恒观的基础。因此，教师应该以此为契机帮助学生建构全面的守恒观。

此外，第一单元学习了物理变化和化学变化后，学生已基本形成了明确的变化观，在此基础上学习质量守恒定律，可为定量研究化学变化提供基本依据。而在学习了有关氧气的知识、水的组成的相关内容后，特别是第四单元比较系统地学习了水的知识，通过电解水实验、水分解的动画演示，从微观的角度分析水的分解，学生已经初步具备一定的微粒观。这为质量守恒的微观解释奠定了基础。

二、怎么教——围绕守恒观的建构

（一）定量角度，初探守恒观

师大家都知道红磷在空气中燃烧是一种化学变化，判断依据是什么呢？

生生成了新物质。

生反应前后物质的种类发生了变化。

师这一变化过程中，红磷、氧气和五氧化二磷等物质的质量有增有减。如果把它们作为一个整体来研究，物质的总质量是否变化？

（学生各抒己见，不变、变大、变小三种回答都有。）

师如何证明你的猜想呢？

生用天平称量反应前后的质量。

师请你设计实验方案并进行称量。

（学生分组讨论，设计实验方案。）

从物质变化的定性判断入手，自然切换到定量研究化学变化，用数据体现化学变化的实质。接着，引导学生设计定量的探究性实验，从定量的角度出发，围绕“定什么量”“如何定量”等细节开展定量分析，使学生感受定量实验研究的认识视角，初步探寻化学反应的守恒观。

（二）实验探究，建立守恒观

师我们先来做两个实验。

（教师演示红磷在密闭装置中燃烧实验;指导一名学生上台完成铁与硫酸铜反应的实验。学生观察两次实验现象，并描述反应前后各物质的质量关系。在学生汇报实验结论时，教师强调质量守恒关系描述的是参加反应的各物质的质量关系，由此得出质量守恒定律。）

师和许多科学发现一样，质量守恒定律的发现也经过了漫长的科学探索之旅。

（教师呈现化学史料：①1663年，英国化学家波义耳在敞口容器中加热金属，发现反应后质量增加了，他认为化学反应前后物质总质量不等;②1748年，俄国化学家罗蒙诺索夫重复了波义耳的实验，他在加热后，没有打开封口，而是冷却后称量，发现质量没有增加;③1774年，法国化学家拉瓦锡又重复了这一实验，精确地研究了氧化汞的生成和分解过程，发现反应前后质量没有变化。）

通过实验探究和呈现化学史料，让学生认识到猜想要有依据。这样科学求真的过程，可以帮助学生初步建构质量守恒这一守恒观。

（三）微观探析，解释守恒观

师为什么化学反应中质量守恒呢？

（教师播放水通电生成氢气和氧气微观过程的演示视频。）

师能否从微观角度描述化学变化的过程？

生化学变化是分子拆开成原子、原子重新组合成新的分子的过程。

师这一过程中物质种类、分子种类和个数有没有变化？原子的种类和个数有没有变化？

生物质种类、分子的种类和个数都变化了;原子的种类和个数都没有变化。

（教师播放氢气在氯气中燃烧生成氯化氢气体微观过程的演示视频。）

师原子的种类和个数都不变，原子的质量是否变化？组成物质的元素质量是否变化？反应前后物质的总质量是否变化？

生原子的种类和个数都不变，原子的质量也不变，组成物质的元素质量和反应前后物质的总质量都不变。

（教师播放氧化汞受热分解、氢气燃烧生成水的演示视频。学生小组讨论，从宏观和微观角度归纳总结物质的化学变化，得到图1。）

把反应的微观过程转化为可视的动画，将学生头脑中的抽象图形以具体可见的方式呈现出来，帮助学生感受化学反应的微观本质，从微观角度深入分析化学反应发生的原理，解释相关实验现象，从而加深学生对原理、概念的理解。这也有利于学生在原有认知基础上进一步发展微粒观，从化学反应前后原子种类、数目守恒角度来论证和理解质量守恒定律，感悟化学反应的本质是原子的重新组合：反应前后原子种类不变、元素种类不变，而分子种类和物质种类发生变化，进而为“微观结构决定宏观性质，宏观性质反映微观结构”这一核心观念的建构打下基础。

（四）拓展应用，巩固守恒观

（教师演示实验：①碳酸钠与盐酸在锥形瓶中反应;②镁条在空气中燃烧，称量反应前后的质量。）

师反应前后质量不相同，这两个实验结果能说明质量守恒定律不成立吗？为什么？

生不能。碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳气体，我们称量出的反应物的质量少了二氧化碳气体的质量。镁条与空气中的氧气反应生成氧化镁，称量反应物时没有加上氧气。

师我们可以怎么改进实验方案，使得这两个实验可以用来验证质量守恒定律？

（学生小组交流讨论，改进实验。有小组提出可以在锥形瓶口加上一个气球，使装置处于密闭状态。教师分发气球并组织学生分组实验，使这两个实验成为质量守恒定律的证据。）

质量守恒定律实验方案设计的核心思想就是要形成密闭体系，把所有的物质都纳入称量。这里，引导学生按照科学家的思路进行思考和实验，体验科学家的探究过程：选择什么样的化学反应，选择什么样的反应容器，选择什么样的测量仪器，如何控制反应条件，等等。这样的设计，让学生认识到寻找适当的反应和实验方案的重要性，彰顯了知识承载的核心功能，使知识基于学生应用与方案设计的需求。知识以能力、素养状态被输出，让每个学生都有对知识的创生。这一环节，不仅关注了静态知识本身，更关注知识如何被应用，从而使知识更有生命力。知识、能力的获得成为学生的迫切愿望，并帮助学生最终实现素养的提升。

*本文系江苏省无锡市教育科学“十三五”规划2018年度立项课题“基于学习进阶理论的初高中生化学观念建构的衔接实践研究”（编号：D/D/2018/001）的阶段性研究成果。

参考文献：

[1] 王磊，范晓琼，宋万琚，等.在新课程中如何进行基于核心观念建构的教学设计——“新世纪”课程标准实验教科书《化学1（必修）》第2章第1节“元素与物质的分类”教学设计与实施研究[J].化学教育，2005（1）.