【摘要】
质量守恒定律是化学教学中最重要的内容之一,也是教学难点之一,是教育教学中老话题。在对质量守恒定律的研究中,虽然有许多新成果,但是很少有对质量守恒定律本身表述正确性科学性严谨性的质疑,很少有对质量守恒定律在现行教材体系中的安排与运用的质疑。笔者在十几年的中学化学教学实践中,越来越感觉到质量守恒定律在现行教材中的表述与安排有不妥之处。这种不妥既表现在教材中质量守恒定律的表述本身正确性科学性严谨性有一定的缺陷,同时也表现在阐述方式或者学科的安排有所不当,还表现在结果上,那就是按照现行教材中的表述,学生很难理解,很难掌握,造成对质量守恒定律的学习上的困难,更造成后面学习中的困难。本文作者意在抛砖引玉,希望得到教材编写者以及广大同行的指正,以求甚解。
质量守恒定律是人类科学发展到一定阶段的认识产物,它的本质是自然规律。随着人类的认识能力不断提高,现在已经认识到质能守恒定律,就是在质能系统内是守恒的,严格来说在一定条件下质量并不守恒。但是在初中阶段,不可能阐述质能守恒定律————学生必须在掌握爱因斯坦的质能方程以后才适合来认识质能守恒定律。这就决定了在初中阶段只讲质量守恒定律而不提质能守恒定律。
质量守恒定律是化学教学中最重要的内容之一,也是教学难点之一,是教育教学中老话题。质量守恒定律的研究中,虽然有许多新成果,但是很少有对质量守恒定律本身表述正确性科学性严谨性的质疑,很少有对质量守恒定律在现行教材体系中的安排与运用的质疑。笔者在十几年的教学实践中,越来越感觉到质量守恒定律在现行教材中的表述与安排有不妥之处,这种不妥既表现在教材中质量守恒定律的表述本身正确性科学性严谨性有一定的缺陷,同时也表现在阐述方式或者学科的安排有所不当,还表现在结果上,那就是按照现行教材中的表述,学生很难理解,很难掌握,造成对质量守恒定律的学习上的困难,更造成后面学习中的困难。
严格来说,质量守恒定律的本质是就质量来说的,应该是“物理变化”,在物理学科中作适当阐述更好。但是我国的教材从一开始就是放在化学学科中加以阐述。当初教材编写为何这么做?是出于怎样的考虑?以至于形成现在这样的结果?原因已经无从查找。实际上现行化学教材中阐述的质量守恒定律只能是质量守恒定律在化学变化中的反映,只能是质量守恒定律的一个部分,一个经典例子,绝不是质量守恒定律的全部内容,绝对不能代替质量守恒定律。以化学学科中的质量守恒定律的阐述代替质量守恒定律,显然是以一代万,以部分代替全部,以经典例子代替全部内涵,以具体学科代替基本原理,是严重违背科学性,极端缺乏严谨性的。在全国教材中出现这样的情况是不应该的,而且一直延续几十年而没有纠正,教材编写者和使用者都有一定责任的,笔者认为实在不应该出现这种情况。作为一个在化学教育一线从事十几年教育教学工作的教师来说,我总是觉得有些不妥,本文作者意在抛砖引玉,希望得到教材编写者以及广大同行的指正,以求甚解。
现行教材中质量守恒定律安排的不妥之处表现在以下几个方面:
一,质量守恒定律应该在物理中加以阐述。
质量守恒定律讲述的是经过一定变化,这种变化是指自然界中的物质变化,虽然物质的变化多种多样,内容千万,但是物质的本质属性之一质量,是不会变化的,这种质量的不变化是指既不会增多也不会减少,而只会在物质之间“不断转移”------就是物质的质量随着物质的变化------物质的变化包括物理变化和化学变化,可能有时候“聚集”在一处,有时候又“分散”到各处。质量的这种性质和变化,完全属于一种物理性质和物理变化,或者说形式是与物理性质与物理变化一致的。如果将质量守恒定律放在物理中阐述,将更自然,更清晰,更有说服力,而不是现在教材中普遍采用的那样,质量守恒定律在化学中阐述,造成许多学生多质量守恒定律一个最基本最自然的规律认识不清,造成学生在质量守恒定律的认识和运用方面比较困难,进而导致在化学学习中的更多困难。
二,质量守恒定律在化学学科中阐述有误,难以理解。
质量守恒定律在化学学科中阐述有误,以现行鲁教版九年级化学为例:
“(在化学反应中)参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量的总和。这个规律就叫做质量守恒定律。”这个表述存在严重的问题,一是从微观角度说,质量守恒本质是原子的种类与个数不变,导致宏观上物质的质量守恒。这种守恒应该在------至少在原子的层次上加以阐述,这样学生在一家具备原子等微观粒子概念的基础上容易理解,也容易掌握,也容易推导出“不论物质如何变化(包括物理变化、化学变化,),质量总是不变的” 。这里的物质变化,在初中阶段学生有物理变化、化学变化的概念,而且教材中就是把物质变化分成物理变化、化学变化的,没有提到质量和能量相互转变的变化。因此从概念上可以这样交待,且不提质量和能量相互转变的变化。当然实际上不包括质量和能量相互转变的变化。如果这样阐述质量守恒定律,其阐述是清晰的、易于掌握的,而不像现在的教材中的阐述那样,学生从实验上来“验证、得出质量守恒” 。实际上这个“验证、得出质量守恒” 又不符合科学性,科学性要求在一定的精确度上,在一定的精确实验上。各种教材中往往安排几个的学生实验,然后通过实验前后的质量称量进行比较“验证、得出质量守恒” 。
比如通过硫酸铜与氢氧化钠的反应:
硫酸铜 + 氢氧化钠 → 氢氧化铜 + 硫酸钠
然后通过称重根据实验事实得出:
反应前的总质量====反应后的总质量
再如现行鲁教版九年级化学为例,类似实验安排在教材94页。这是通过个例“归纳”出结论,但是不可能在一定的精确度上达到科学要求的,不符合科学性要求。用这种方法来得出质量守恒定律,当然是牵强附会,没有抓住本质,学生学习、掌握、运用都相当困难。造成在学生的所有学科学习中”初中化学最难,高中物理最难”原因很多,这是也是原因之一。
在教育教学实际中,很多老师都能够自觉的发现它的不足,自觉的用原子分子的观点,从原子分子的层次来阐述量守恒定律的原因,这是很可贵的,这实际上是质量守恒定律的微观所在,本质所在!但是教材中没有从这个角度出发去分析、归纳、得出质量守恒定律。教师很难把微观的解释与教材的安排有机的结合起来,往往造成学生认识上无力统一起来,造成学习障碍。
三,质量守恒定律在化学教材中的运用不妥
教材中对质量守恒定律的安排用意是阐述化学方程式反映质量关系,这种质量之间的关系有很多,比如同种元素质量关系,同种原子质量关系,各种物质之间的质量关系,反应前后的物质的总质量的关系,……特别是化学方程式中各物质的质量比关系,是中学化学计算中的核心与基础。而由质量守恒定律只能得出反应前后的物质的总质量的关系,即“(在化学反应中)参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量的总和。这个规律就叫做质量守恒定律”;而其它关系是无法从现行教材中表述的质量守恒定律得出的。比如在如下化学反应中:MnO2
《电力学报》
《燃料化学学报》
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