摘要：质量守恒定律的教学是最能体现科学探究的一个课题，实际教学中却往往出现程序上是科学探究，其实和科学探究相距甚远的效果，究其原因，主要是缺乏对学生的有效分析，只有对学生的知识基础、认知规律的详尽分析，才能真正组织学生进行探究性学习。

关键词：质量守恒定律 前概念 认知规律 教学分析

质量守恒定律的教学是一个初中化学教学中一个代表性的课题，我在2010年的安徽省优质课比赛中，也选择了这个课题，并获得安徽省优质课比赛一等奖。

   质量守恒定律的传统教学程序基本上是：提出问题、学生猜想化学变化前后质量关系是否改变—→学生实验探究—→总结得出结论—→理论解释—→具体题目中的应用。表面上看这种模式和当前提到的重视学生的科学探究，重视学生在探究中去学，是相吻合的，但是在实践中却有不少问题，尤其是出现了程序上是科学探究，其实和科学探究有很大的差别的情况。究其原因，很大程度上是对学生已有认知情况分析不足，对学生在整个认知过程中的思维活动规律掌握的不够透，没能从立足学生学的角度去组织课堂教学。本文拟对上述问题进行分析。

1. 学生的前概念分析

   执教多年的化学教师都知道，如果你在上课之前问“化学反应前后物质的总质量是否发生变化？“之类的问题，基本上学生都会给你一个答案——相等。如果你就此认为学生实际上已经知道了什么是质量守恒定律了。可能又是不对的，如果你问得更细一点，拿一个具体的反应，比如木炭燃烧吧，他往往又都不能给出一个正确的认识。这个现象启发我思考，学生在质量守恒定律这一块，到底是存在怎样一个前概念，他对质量守恒定律的前认识程度到底在什么一个层次上。

   我对这个问题的看法是：学生对质量守恒的认识前概念实际上是物理上的守恒。是一种朴素的守恒意识。这个守恒是在学生混淆化学变化生成新物质，老物质的质量消失的这样一个意识上的认识。也就是说，他们总体上是以为你的物质其实还是没有变的。反应物还是没有消失的，生成物是没有增加的。

   明确这个认识，我们就能理解，为什么我们通常的提出问题，学生猜想并不能真正激发学生的探究欲望了。孔子云：不惑不启。只有真实的困惑，才能真正将学生的兴奋点和关注度吸引到本课题的教学中，也能启发他们不自然的分析，物理上的守恒和化学上守恒的区分。

   这个问题的解决方案主要有两种：下面列表来分析一下：

我在这次优质课比赛中选择的就是第二种方案，主要是当是比赛的上课时间只有40分钟，另外也是为了引进化学史，促进学生用发展的眼光看待质量守恒定律。

1. 学生的认知规律分析

   好的教学，必须解决两个基本问题：第一就是这节课的知识内容是什么？知识之间的内在规律是什么？就本课题来讲，这个问题是十分明确的，就是质量守恒定律的内容和微观解释。

   第二个问题就是学生的认知规律，就本课题来说，就是学生认知质量守恒定律的认知脉络。这个不好分析，我对这个问题的思考是这样的：

   主脉络：首先是以单一物质的质量为基准去想去看化学反应前后的质量变化；其次是以各物质质量总和为基准去想去看化学反应前后的质量变化；再者是以参加化学反应的各物质质量总和为基准去分析化学反应前后的质量变化；另外，还还应该有两条副脉络：其一是从微观水平和本质上理解质量为什么会守恒；其二是从实验水平上证明质量是守恒的。在这两条副认知脉络上，可能存在着若干认知障碍，比如：从开放体系到密闭体系、从分步称量到整体称量的实验“思维”转换；从物质质量到微粒质量的理性思维转换。

   针对上面的思考，我的这节课在对质量守恒定律的实验论证采用下面的程序：

   
   

   
   

   
   

    

    

    

    

    

    

    

我的设计中通过学生的探究实验，指导学生实现从分步称量到整体称量的实验思维转化。在课堂教学中，我通过将学生的分组实验拍照，然后让学生汇报自己的实验过程。从中引出这个思维的转化，引导学生注意和研究这个具体实验思维。

在学生小组合作讨论中，实现学生从开放体现到密闭体现的认知障碍突破。并通过教师演示在密闭的可乐瓶中称量碳酸钠和盐酸的反应，从实验的角度证实质量守恒。

对于实现从“各物质的质量总和”到“参加反应的各物质质量总和”的认知转变，是通过交互式的课件分析硫酸铜和铁钉反应来实现的。在这个转化中，我特别设计了两个辅助点：1，提供给学生的铁钉比较长，肯定不会被完全反应，2，提供的硫酸铜比较多，虽然反应了一段时间后，但仍然可以明显看到硫酸铜溶液的颜色是蓝色。

最后我通过一个课件来演示学生对上面两个实验的分析，课件在设计中重视演绎出分析的思路，从而最终实现从实验论证质量守恒定律，

上述过程对于学生在分析常犯的错误“从单一物质角度分析质量守恒”并没有涉及，于是我设计了一个实验习题：对蜡烛燃烧实验的分析，让学生学会如何摆脱从单一物质角度分析，对于这个习题，我还提供一个实验录像，帮助学生认识到在密闭体系中蜡烛燃烧质量也是守恒的。再一次体现出对密闭体现的思维突破。

总的来说，我认为，基于学生认识方式转变的教学，其问题线索的设计必须是针对学生的认知脉络的关节点的。证据线索应该支持和回应问题线索。学生活动开放点的设置应该选择合适的问题解决环节和获取证据的环节上。解决了问题就获得了相应的结论，这结论就是我们所要的知识；解决问题之后或开展活动之后要交流讨论的还应该有认知脉络的发展，认知障碍的突破，认识方式的转变，这就是我们所要的过程方法；最后，要明确的是学生有权明了为什么要学习这个知识内容，这就是设置有意义的情景和素材的出发点和落脚点了。

1. 学生应用知识能力的分析

   质量守恒定律的教学，我们自己内部也做过很多公开课，有一个问题一直是很搞笑的，那就是一堂课上下来，，你在听课的学生中，举一个具体的反应，就比如木炭燃烧吧，你问他，这个变化中什么和什么质量是相等的，还是有很多人都不是很清楚。

   一开始，我对这个问题的认识是以为，这些学生都是不学习的，不听课的，也就是我们通常所谓的后进学生。后来见得多了，也看到有些好学生也容易产生糊涂，就刺激我思考这个现象反映的问题，我感觉，就是自己的教学忽视了一个知识传授的重要规律——将认识给以具体化。我们都想当然地认为或者说是假定学生已经顺利完成了这一认识过程。做了那么多实验难道还会出这样的问题吗？对质量守恒定律的条文分析了关键字词，又重点强调了注意事项，怎么还会出现这样的问题？

   分析自己和的教学设计和教学过程，才发现我们最经常的提问是：“反应前后质量总和变没变？”，如果学生根据实验结果来回答，结果与上述相同，分析不分析，只要是封闭体系，总质量都不会变，所以掩盖掉他自身认识的缺陷。如果学生根据定律条文来回答，他根本用不着分析，同样会掩盖掉他自身认识的缺陷。

   在我的这节课中，我采用了下列几个程序实现对学生应用知识能力的锻炼：

   
   

   
   

   
   

    

    

    

    

    

    

    

通过递进式的能力锻炼实现对上述问题的解决，也是本节课在设计上一大亮点。不仅如此，在课堂教学中，改进教师的提问方式：首先举具体的化学反应带学生分析，明确分析程序，并且贯穿始终地问学生：是什么的质量没有变？反应物有哪些，生成物有哪些？教学分钟不满足于学生只说出反应物的总质量等于生成物的总质量。不断坚持下去，才能形成和确立学生正确、合理的化学反应及其质量的分析方式和习惯。这对于后续的学习，如化学方程式的书写、质量守恒定律的应用等等都是非常基本又是非常重要的。

4.发展学生对质量守恒定律的认识分析

人们对质量守恒定律的认识本身也是发展的过程，教学中如果不体现这一点，不免是一个遗憾。也不利于学生科学观的形成，我觉得从事科学教育的教师，最忌讳的就是，将科学知识绝对真理化、将知识固化。从科学史的角度去分析和解读课堂教学时解决这个问题的一个有效手段。

我在教学中通过以下几个设计实现对上述问题的解读

质量守恒定律的教学中融入化学史的设计很多，但是大多数仍然停留在利用化学史创设一个情景的角度上，对于化学史蕴含的深层次含义挖掘很不够。本课题在设计上对此是做了一个新的尝试。

    一节高端课，应该体现教师对教材的高端把握，尤其要教师对教材的取胜和加工能力。我在这节课中对教材实验进行了大胆取舍和分析

1. 对教材实验的取舍分析

   本课题教材实验有“白磷燃烧” “铁与硫酸铜反应” “碳酸钠与盐酸反应”“镁带燃烧”。经常在公开课教学中被引进来的：“蜡烛燃烧”、“氢氧化钠与硫酸铜反应”、“锌和硫酸和反应”等。

   我在这次优质课比赛中的实验设计程序如下：

   
   

   
   

   
   

    

    

    

    

    

    

用于学生自己实验探究的两个“铁和硫酸铜”“氢氧化钠和硫酸铜”，用于深化学生对质量守恒定律理解的教师演示实验“碳酸钠和盐酸”，用于在质量守恒定律形成之后锻炼学生分析能力的“蜡烛燃烧”“镁条燃烧实验”。从实验分类看：我选择给学生实验的是开放体系，是最简单的一种类型，教师演示给学生看的是封闭体系。从产物的状态看：有生成气体的。有生成沉淀的。从反应物的状态看，有固液。有液液，符合教材编写思路，从呈现方式来看：有小组合作、教师演示、实验图片、实验录像等多种形式。

对于教材中采用的“白磷燃烧”实验，考虑到这个实验不是很科学，因为即使有少量泄漏，天平也不容易表现出来。而镁条实验，也是基于同样的考虑。没有选择了。

对于经常在试题中出现的：锌和硫酸反应，因为产生气体的浮力导致质量变化，在本课教学中也没有选择，这主要是考虑同本课题的核心内容关系不是很大。虽然对于提高学生的认识和分析能力是有好处，还是放弃了。

1. 质量守恒定律的教学思考

   教学中通过猜想、实验、讨论、分析、结论、应用的模式进行探究式学习是科学教育的主流。要真正做好这个流程，则需要对学生的进行详尽的分析。否则这个流程很有可能只是表面话化的，甚至于在对科学知识的掌握方面还不如传统的讲授式。