手脑并重：化学课堂教学的应然路径

吴良根

[摘   要]手脑并重的化学课堂，强调在化学教学过程中，依据化学学科特点及教学内容，让学生既动手操作实验、动眼观察现象，又动口交流讨论、动脑思考本质，在动手动脑“做中学”的过程中，理解和构建化学知识。

[关键词]手脑并重;做中学;质量守恒

化学是一门实验学科，化学实验既是学生需要学习的内容，又是学好化学的方法与手段。九年级是化学学科教学的启蒙阶段，该阶段的化学虽然涉及内容多，但大多属于简单记忆，这也使得很多教师忽略了让学生在体验中构建化学知识的重要性，盲目地让学生强化记忆，甚至产生了“做实验不如讲实验，讲实验不如背实验”的想法并付诸教学实践，这可能在短期内会收到不错的应试效果，但如果长期让学生记操作步骤、实验现象和实验结论，就会造成学生知识掌握不牢固，不会正向迁移和灵活应用，更严重的还会使学生慢慢地失去对化学学科的学习兴趣，导致高中阶段选修化学学科的学生偏少，也就更谈不上培养学生化学学科的终身兴趣与引领学生对化学学科进行持续不断的深入研究了。

新课改大力倡导自主学习、探究学习、合作学习等新的学习方式，这些学习方式从本质上都是以学生的自主体验为主，让学生在体验中理解、构建和应用知识，这不仅是课程标准的要求，更符合初中生的学习规律及心理特点。手脑并重的化学课堂，就是强调在化学教学中，通过灵活多样的教学设计，让学生既动手操作实验、动眼观察现象，又动口交流讨论、动脑思考本质。让学生手脑并重、做学合一，并乐在其中、低负高效，这样的化学课堂才是广大化学教师追求的目标。下面以沪教版初中化学教材中的《化学反应中的质量关系》教学为例进行说明。

环节一、情境导入

师：过生日的时候都会在蛋糕上插上点燃的蜡烛，很温馨。现在老师也点一支蜡烛。

操作：点燃放置在已经调整好平衡的托盘天平左盘中的蜡烛。（如图1）

师：生活经验告诉我们，蜡烛燃烧时会渐渐变短，最后灰飞烟灭，无影无踪。蜡烛燃烧到最后什么也没有留下，难道它从世上消失了吗？

生1：蜡烛发生了化学变化，生成了其他物质。

师：非常好。那么能设计实验来验证蜡烛燃烧后生成了什么物质吗？

生2：在蜡烛的火焰上方罩一冷而干燥的烧杯，烧杯壁上有水雾生成;再在火焰上方罩一涂有澄清石灰水的烧杯，发现澄清石灰水变混浊了。以上现象说明蜡烛燃烧后生成了水和二氧化碳。

操作：请两位学生上台按上述方案进行操作演示。

师：方案很好，两位同学的操作也很成功。下面请同学们看一下天平的读数，跟刚才相比较，数值发生了什么变化？

生3：数值变小了，蜡烛质量在不断减少。

师：在十七世纪初，有关化学变化中物质的质量是否发生变化的问题一直困扰着人们，也引起了科学家的兴趣和关注，他们试图通过实验来解开这个谜底。然而由于当时实验条件的限制和实验方案的差异，他们获得的结论并不统一，甚至完全相反。直到两百多年前，随着天平等较精密的测量仪器的问世和改进，经过几代科学家前赴后继的探索，才终于解开了化学变化中物质质量是否变化的谜底。让我们一起沿着科学家探索问题的足迹，踏上今天的探究之旅吧！

投影1：1673年，英国化学家波义耳在一个敞口曲颈瓶中加热金属汞，一段时间后有红色物质出现，称量后发现反应后容器中的物质的质量比原来的增加了。（如图2-1）

投影2：1756年，俄国化学家罗蒙诺索夫在有一定量空气的密闭曲颈瓶中加热金属汞，一段时间后有红色物质出现，冷却后称量，发现容器的总质量在加热前后并没有变化。（如图2-2）

师：波义耳和罗蒙诺索夫都是著名的化学家，他们通过完成类似的化学反应来研究化学反应前后物质的质量关系，竟然出现了不同的结果。请同学们思考一下，你认为化学反应前后，物质的质量是否会改变？你支持哪位化学家的观点？

（学生讨论、思考、总结）

观点1：生成物的质量总和大于反应物的质量总和。

观点2：生成物的质量总和小于反應物的质量总和。

观点3：生成物的质量总和等于反应物的质量总和。

设计意图：以学生常见的点生日蜡烛创设情境导入课题，让学生感受到生活中处处有化学，化学变化就在我们的身边。在这个环节中，通过几个问题引发学生思考：①蜡烛燃烧到最后什么也没有留下，难道它从世上消失了吗？②能设计实验来验证蜡烛燃烧后生成了什么物质吗？③你认为化学反应前后，物质的质量是否会改变？你支持哪位化学家的观点？进行的相关操作有：①称量蜡烛燃烧前后的质量;②合作完成蜡烛燃烧后产物的验证。情境导入虽然简单，但通过引导学生手脑并用，可起到提高学生学习兴趣的作用。同时以两位具有代表性的化学家的不同实验结果的化学史实，引导学生踏上本节课的探索之旅。

环节二：实验探究

师：现在以几个典型的化学反应为例，来探究化学反应前后的质量变化情况。

师：同学们先认真阅读教材实验内容，明确实验的目的及操作要领，然后按要求完成实验，并做好实验记录。第1小组和第2小组完成实验1和实验2，第3小组完成实验3，第4小组完成实验4，实验完成后进行交流。

（学生阅读，完成实验，并及时记录）

师：同学们都已经完成了实验，现在请大家交流汇报。（生4举手）

师：这位同学完成的是实验1和实验2（如图3）。请他说说观察到什么现象。

生4：这两个实验在内容上基本没有什么差别，都是把铁钉浸入到硫酸铜溶液中，实验时观察到铁钉的表面覆盖了一层红色的物质，蓝色的硫酸铜溶液的颜色逐渐变淡。这两个实验的不同之处在于反应的容器，实验1是敞口的，实验2是密闭的。但是我们发现这两个实验反应前后天平的指针都没有发生偏转，说明化学反应前后的质量没有发生变化。

师：这个结果在不在你们的预料之中呢？

生5：在预料之中。因为在铁和硫酸铜的反应中，既没有气体参与，也没有气体生成，所以容器是否敞口对反应的结果没有影响。最终的结论是化学反应前后质量没有发生变化。

师：非常好，同学们观察得很仔细，实验结论也非常的明确。接下来请完成实验3（如图4）的同学来交流一下你们组观察到的实验现象。

生6：调节天平平衡后，将盐酸溶液倒入烧杯中，观察到有大量的气泡产生，天平上的指针也在逐渐向右发生偏转，说明在整个反应过程中，质量在不断地减少。

师：那你们的结论是什么？

生7：化学反应前后的质量没有发生变化。

师：指针偏向了右边，这不是反应过程当中质量在减少吗？

生8：在反应过程中产生了大量的气体物质，而实验所用的容器是敞口的，产生的气体物质会从烧杯中逸出，所以表面上看，质量是在不断地减少，但如果把这些气体收集回来，质量是不变的。

师：同学们的分析非常严谨。在化学变化过程中，如果有气体参加反应，或者反应过程中有气体产生，那么就应该选择在一个密闭的容器中进行。否则，容易被表面的现象所迷惑，从而得出错误的结论。

师：接下来请完成实验4（如图5）的同学来交流一下你们组观察到的实验现象。

生9：我们先按要求连接好装置，放在托盘天平上调整好平衡;然后拔下玻璃管，在酒精灯上加热到红热后迅速插回到锥形瓶上;观察到锥形瓶内的白磷被引燃了，产生大量的白烟，同时气球很快就胀大了。在整个过程中，托盘天平的指针没有什么变化，说明在化学变化过程中质量没有发生变化。

师：第4小组完成这个实验的同学，你们观察到的现象都一样吗？

生10：我观察到在变化过程中，指针略微向右偏转，但不是很明显。

师：怎么会发生这种情况呢？

生11：可能是气球有小的漏洞。

师：有这个可能。但如果排除这种情况，是否还有其他原因呢？提醒一下，质量变小与气球的大小也有一定的关系。大家能结合相关的物理知识对其做出解释吗？

生12：会不会是气球胀大了，浮力变大，使称量的质量略微偏小？

师：这位同学的分析非常好，把我们学到的物理知识也融入到这节课中来了。这个实验给我们的启示是，要完成一个较精密的实验，在设计实验方案的时候应该全面考虑，除了实验原理要科学正确，还要尽可能地减少其他干扰因素的影响。

设计意图：这部分内容是本节课的重点和难点。光靠死记硬背是不可能引导学生真正理解质量守恒的实质的，而通过四个对比实验，可让学生充分体验化学变化中的质量关系。该环节的设计以实验为基础，引导科学发现;以思维为核心，开展问题探究;以学生为主体，促进知识内化;以小组为单位，营造研究氛围。设计实验时控制不同的实验条件，由此让学生观察到不同的现象，得出不同的结果，并由此展开讨论，手脑并用，由表及里，使学生真正体会化学变化中的质量关系，同时培养学生掌握研究问题的科学方法。

环节三：总结巩固

师：现在我们回过来思考一下，前面提到的两位化学家为什么在完成实验后会得到不同的结果？

生13：波义耳的实验是在敞口容器中进行的，而罗蒙诺索夫的实验则是在密闭容器中进行的。

师：由于这个反应过程中需要氧气一起参加反应，所以罗蒙诺索夫的实验设计方案更科学，结论也是正确的。1774年，法国化学家拉瓦锡多次重复同样的实验，也得到了同样的结论，并写进他的著作《化学概论》中。拉瓦锡的这一成果渐渐被各国科学家所认同和接受，同时有更多的科学家用实验加以验证，从而使化学变化过程中的质量守恒有了更严谨的科学基础。拉瓦锡的这一成果，开启了定量研究化学的大门，使化学科学沿着正确的轨道快速发展。这些科学家总结出来的这条规律，我们称为“质量守恒定律”。（讲解概念中的关键词）

师：我们已经用实验证明了在化学变化中存在着质量守恒的规律。那为什么化学反应后物质的种类改变了，而质量却不发生变化呢？

（学生思考、讨论）

投影：水的分解微观模拟过程。

师：请大家分析讨论：①化学反应前后，分子种类变了吗？②化学反应前后，原子种类变了吗？③化学变化的实质是什么？

师：化学变化的实质是原子的重新组合，因此质量守恒定律的微观解释是：在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有改变。

设计意图：化学规律或原理的获得，一方面要以实验为基础，同时还应找到相应的理论支撑。播放水的分解微观模拟过程，展示化学变化的实质是原子的重新组合，为质量守恒定律奠定理论基础。学科教学并不是让学生简单地接受学科知识，而是让他们通过研究、发现而形成批判性思维，逐步形成检验、证实真理与事实的科学研究能力。

本节课的设计既有生动的化学史实，更有学生的动手动脑：以实验、思考、讨论为主，然后总结归纳。该过程通过实验体现学科特点，发挥实验的作用，突出学生的主体地位，强化学生的参与意识和探索精神;经过总结与归纳，将宏观反应与微观解释联系在一起，引导学生从本质上掌握化学变化中的质量守恒的规律并建构知识体系。课堂上学生时而睁大好奇的眼睛，时而不解地皱着眉头，时而盯着变了颜色的试液，时而怀疑地互相对视，时而信服地点头微笑，这正是手脑并重的理想化学课堂，也是化学学科与科学探究的魅力所在。当然如果条件允许，给学生充裕的时间自行设计实验方案，可能探究会更深入，效果会更显著。

[   參   考   文   献   ]

[1]  郑长龙.化学实验教学新视野[M].北京：高等教育出版社，2003：219-241.

[2]  蔡铁权.科学实验教学与研究[M].上海：华东师范大学出版社，2008：162-174.

[3]  沈理明.化学实验教学与研究[M].贵阳：贵州教育出版社，2004：8-20.

[4]  吴星.化学新课程中的科学探究[M].北京：高等教育出版社，2003：139-167.

[5]  吴思杰.论笔试型化学实验试题的评价和教学导向功能[J].化学教育，2009（7）：32-35.

（责任编辑 罗 艳）