文章編號:1005-6629(2010)01-0019-03 中圖分類號:G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C

1 活動(dòng)背景

我市地處皖南山區(qū)，竹子是我市的主要經(jīng)濟(jì)作物之一，也是學(xué)生非常熟悉一種植物。選擇“竹節(jié)中氣體組成的探究”這一問題，利用學(xué)生對未知事物的強(qiáng)烈渴望激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，且材料易得、操作簡單，體現(xiàn)了“從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，讓他們在熟悉的生活情景中感受化學(xué)的重要性，了解化學(xué)與日常生活的密切關(guān)系，逐步學(xué)會(huì)分析和解決與化學(xué)有關(guān)的一些簡單的實(shí)際問題。[1]” 和“通過以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的多種探究活動(dòng)， 使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的過程， 激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，強(qiáng)化科學(xué)探究的意識， 促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。[2]” 的教學(xué)理念。

2 探究過程

2.1提出問題

圍繞主題學(xué)生通常會(huì)提出“竹節(jié)中是否存在氣體?”、“竹節(jié)中可能存在哪些氣體?”(定性研究)、“竹節(jié)中各氣體含量如何?”(定量研究)等具體問題，這些問題的解決既可在課堂中進(jìn)行，也可安排課外研究;可以由學(xué)生個(gè)體獨(dú)立完成，也可以分小組合作進(jìn)行。

2.2 假設(shè)與猜想

通過查閱資料、上網(wǎng)搜索、咨詢老師、交流討論等方式，結(jié)合生物學(xué)相關(guān)知識猜想:竹節(jié)中存在的氣體在組成上和空氣相似，由于植物的呼吸作用，在二氧化碳和氧氣含量上可能不同于空氣。[3]

2.3 設(shè)計(jì)方案

2.3.1 定性研究(適用于九年級學(xué)生)

(1)氧氣的檢驗(yàn)

取一節(jié)新鮮完整的竹節(jié)，浸沒于水中，兩端各鉆一個(gè)小孔，用排水法收集兩瓶氣體;取一瓶氣體，將燃著的木條放入瓶中，觀察現(xiàn)象。

(2)二氧化碳的檢驗(yàn)

另取一瓶新收集的氣體，向其中注入少量澄清石灰水，振蕩后觀察現(xiàn)象。

2.3.2 定量研究(適用于高中學(xué)生)

(1)氧氣含量的粗略測定[4]

取一節(jié)新鮮完整的竹節(jié)，浸沒于水中，兩端各鉆一個(gè)小孔，用排水法收集幾試管(帶有刻度)氣體;取一支已收集氣體的試管，放入約3 g連苯三酚(C6H10O3)，然后迅速加入氫氧化鈉溶液，并用塞子塞緊，記錄此時(shí)空氣柱的高度(L1)，震蕩數(shù)分鐘，溶液由原來的無色(或淺乳白色的懸濁液)不斷變深到深墨綠色，這時(shí)己充分吸收氧氣，造成試管內(nèi)部壓強(qiáng)減少。然后把大試管倒放入事先準(zhǔn)備好的充滿水的水槽內(nèi)并打開塞子，由于內(nèi)外壓強(qiáng)差，使部分水被壓入試管內(nèi)(圖1)。為防止氣體的進(jìn)入，在水中仍用塞子塞緊大試管并取出，記錄此時(shí)空氣柱的高度L2;另取樣品重復(fù)操作2～3次。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，即能得出竹節(jié)氣體中所含氧氣的體積含量。

(2)二氧化碳含量的粗略測定

取一節(jié)新鮮完整的竹節(jié)，豎直浸沒于水中，在竹節(jié)上端鉆一個(gè)小孔，用吸有濃氫氫鈉溶液的注射器從小孔向竹節(jié)內(nèi)慢慢注入1～2 mL濃氫氧化鈉溶液(注入過程中盡量避免產(chǎn)生氣泡，如圖2);用拇指堵住上端小孔，從水中取出竹節(jié)用力振蕩，使注入的氫氧化鈉溶液與竹節(jié)內(nèi)氣體充分接觸;再將竹節(jié)浸沒于水中，松開拇指，由于竹節(jié)內(nèi)的二氧化碳被氫氧化鈉溶液吸收形成負(fù)壓，水會(huì)從小孔進(jìn)入竹節(jié);取出竹節(jié)，再在另一端再鉆一孔，收集竹節(jié)內(nèi)液體并用量筒量取其體積(即竹節(jié)內(nèi)二氧化碳的體積)，記錄讀數(shù);將該竹節(jié)重新浸沒于水中，使水充滿竹節(jié)，再取出量取竹節(jié)內(nèi)水的體積(即竹節(jié)內(nèi)氣體的總體積)，記錄讀數(shù);另取新鮮竹節(jié)重復(fù)操作，記錄數(shù)據(jù)(見表1)。

2.4實(shí)驗(yàn)論證

2.4.1定性研究

(1)氧氣的檢驗(yàn)

現(xiàn)象:小木條在盛竹節(jié)氣體的集氣瓶中繼續(xù)燃燒一會(huì)后熄滅;

結(jié)論:說明竹節(jié)中存在氧氣。

(2)二氧化碳的檢驗(yàn)

現(xiàn)象:澄清石灰水變渾濁;

結(jié)論:說明竹節(jié)中存在二氧化碳?xì)怏w，且其含量高于空氣中二氧化碳含量(向盛有同體積空氣的集氣瓶中注入等量澄清石灰水，振蕩后不變渾濁)。

2.4.2 定量研究

(1)氧氣含量的粗略測定

連苯三酚在堿性條件下易被氧氣氧化，能較完全地吸收樣品中的氧氣。實(shí)驗(yàn)測得進(jìn)入試管中水的體積約占試管容積的1/8～1/10。說明竹節(jié)內(nèi)存在氧氣，其體積含量約為10 %～12 %，比空氣中氧氣含量(21 %)低。

(2)二氧化碳含量的粗略測定

竹節(jié)中二氧化碳?xì)怏w含量平均約為3.42 %，遠(yuǎn)大于空氣中二氧化碳的含量(0.03 %)。

3對教學(xué)的啟示

3.1啟示之一:適度“包裝”知識，實(shí)施情境教學(xué)

從去情境的知識教學(xué)到將“裸露”的知識“包裝”起來，也是新課程所倡導(dǎo)的。本活動(dòng)的設(shè)計(jì)以“竹節(jié)中氣體組成的探究”創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，將“空氣的組成、氧氣和二氧化碳的性質(zhì)、氣體的收集、定量實(shí)驗(yàn)研究”等知識適度“包裝”起來，引導(dǎo)學(xué)生在已有的知識和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，通過科學(xué)探究習(xí)得知識和技能，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程和方法，形成積極的情感和對化學(xué)學(xué)科價(jià)值的認(rèn)同，全面落實(shí)三維目標(biāo)。教學(xué)中多設(shè)計(jì)并開展類似生活化、情境化的學(xué)生探究活動(dòng)，有利于學(xué)生親身感悟所學(xué)知識的價(jià)值，避免機(jī)械孤立地學(xué)習(xí)和記憶，真正落實(shí)“從生活到化學(xué)，從化學(xué)到社會(huì)，從自然界到實(shí)驗(yàn)室， 從實(shí)驗(yàn)室到實(shí)際應(yīng)用的各種情景”[5]的理念。

3.2啟示之二:扎扎實(shí)實(shí)“做科學(xué)”，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

由于新教材中不再有過去老教材中“學(xué)生實(shí)驗(yàn)”的強(qiáng)制性要求，實(shí)際上在一定程度上弱化了中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，很多學(xué)校實(shí)驗(yàn)室的利用率不僅沒有因?yàn)樾抡n程的實(shí)施而提高，相反下降了，這除了與學(xué)校、教師的觀念有關(guān)外，更主要的還是缺少在內(nèi)容選擇上符合科學(xué)探究要求和教學(xué)實(shí)際，在活動(dòng)組織上易于操作、設(shè)計(jì)簡單、成本不高的案例參照，本活動(dòng)為彌補(bǔ)此方面的不足做出了有益的嘗試，通過類似“主題式活動(dòng)”設(shè)計(jì)和開展引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行真正意義上的探究，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3.3啟示之三:相信學(xué)生“潛能”，打造生命課堂

在本活動(dòng)的實(shí)施過程中，教師普遍的感受就是:學(xué)生的潛能是無限的。教學(xué)前教師總是擔(dān)心學(xué)生是否能發(fā)現(xiàn)問題?是否能完成設(shè)計(jì)?但在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生總能帶給我們意外的驚喜，生成很多在傳統(tǒng)“知識課堂”中無法獲得的成果。如有學(xué)生在二氧化碳?xì)怏w的檢驗(yàn)探究中，直接用注射器抽出竹節(jié)中氣體再注入澄清石灰水中觀察，簡單操作、現(xiàn)象明顯;有學(xué)生在進(jìn)行定量研究后提出:不同季節(jié)、不同時(shí)間(早晨或黃昏)取的竹節(jié)中氣體組成是否也不同;有學(xué)生通過自己的研究發(fā)現(xiàn)，某些網(wǎng)頁上“竹子里的氣體大部分是二氧化碳”的結(jié)論是不科學(xué)的……。正是在教師充分的信任和期待中，學(xué)生的潛力被高度激發(fā);而學(xué)生興奮而快樂的眼神，也讓教師體驗(yàn)到職業(yè)的幸福感，師生共同營造出一個(gè)充滿生命活力的新型課堂。

參考文獻(xiàn):

[1]楊重云.竹子節(jié)內(nèi)氣體成分的初步探究[J].生物學(xué)教學(xué)，2003，(2):58.

[2]王菲.焦性沒食子酸在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].化學(xué)教學(xué)，2006，(9):8.

[3]王磊.化學(xué)教學(xué)研究與案例[M].北京:高等教育出版社，2006:63.

[4]http://zhidao.baidu.com/question/6147957.html.