文章編號:1005-6629(2010)08-0059-03 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B

化學實驗作為一種特定的學習經歷是學生獲得學習經驗的重要手段。在實驗教學中，如何充分調動學生的情感、態(tài)度、愿望等心理因素，使學生通過親身經歷獲得有意義的學習經驗呢?圍繞這一問題，在“測定空氣中的氧氣含量”的教學實踐中，教師采取了實驗探究的策略。

1 借助簡單的實驗現(xiàn)象理解實驗原理

在以往的教學中，對于拉瓦錫測定空氣中氧氣含量的實驗，教師常常借助于實驗演示和直接講解的方式。教師發(fā)現(xiàn)，實驗原理中抽象的氣壓變化一直是學生理解的難點，而且在這樣的學習過程中，學生對于這一實驗的意義和實驗探究的科學方法難有深刻的體驗。

看來，不讓學生經歷科學探究的歷程，是難以培養(yǎng)學生的探究精神與創(chuàng)新能力的。于是，教師用“一段蠟燭”開始了教學:

教師手持立有一截蠟燭的培養(yǎng)皿:“如果點燃蠟燭，再用燒杯罩住蠟燭，會看到什么現(xiàn)象?”

學生們異口同聲地說到:“蠟燭會熄滅”

“為什么呢?”

回答依然很輕松:“因為燒杯中的氧氣消耗完了?！?/p>

教師向培養(yǎng)皿中注入一些水，問到“如果現(xiàn)在點燃蠟燭，然后罩上燒杯，現(xiàn)象會如何呢?”

片刻的沉默，出現(xiàn)了幾種猜想:“蠟燭還是會熄滅”、“水面會上升”、“難道蠟燭就不熄滅了嗎……?”

“那就請同學做一下這個實驗，仔細觀察后討論一下原因吧?！?/p>

……

教師請幾位同學匯報討論后的想法:

“水面上升是因為燒杯內的氣體體積減少了?！?/p>

“水上升的體積可以看出氣體減少的體積?！?/p>

教師將這個想法及時寫在黑板上:

燒杯中減少的空氣體積=消耗的氧氣體積=水上升的體積

接下來，教師又向同學們出示了蠟燭燃燒的文字表達式，請大家思考“這些等量關系符合這個實驗嗎?”

教室再次沉默，之后便有了一些聲音，幾位同學發(fā)現(xiàn)了問題:

“這個反應生成了二氧化碳氣體，所以空氣減少的體積并不等于消耗掉的氧氣體積。”

“蠟燭在燃燒過程中釋放熱量，會使周圍的空氣受熱膨脹，這也會帶來實驗的誤差?！?/p>

這些觀點贏來了更多同學贊許的目光，教師也就順勢拋出了這節(jié)課的課題:“同學們的觀察和分析都很好，如果我們能設法通過實驗來驗證黑板上的等式，那我們不就可以粗略地知道空氣中氧氣的含量了嗎?”

教師板書課題:測定空氣中氧氣的含量。“大家再想想看，怎樣來改進這個實驗呢?”

借助于一段蠟燭，同學們在猜想、感知、驗證、質疑的經歷中，一種發(fā)現(xiàn)的喜悅悄然升起，而這種對“測定空氣中氧氣含量方法”的發(fā)現(xiàn)也激勵起他們對實驗方法和實驗裝置進一步改進的欲望。

“老師，可以用澄清石灰水代替燒杯中的水，這樣就能將產生的二氧化碳氣體吸收掉?！?/p>

看到學過的知識派上了用場，同學們也都躍躍欲試。不過，對避免空氣因受熱膨脹而逃逸的實驗裝置與方法改進則使學生的思維陷入了“瓶頸”?？磥?，有限的實驗經驗制約了同學們的“創(chuàng)意”。

教師搬出了一套鐘罩的實驗裝置(見圖1所示)。利用該裝置進行演示實驗，一方面是因為這套裝置便于學生由蠟燭實驗裝置進行遷移，另一方面也為理解拉瓦錫的實驗裝置做好鋪墊。教師發(fā)現(xiàn)，經過了前期的討論和思考，同學們對這套裝置的實驗原理和實驗方法的理解變得容易起來。他們贊同用紅磷或白磷代替蠟燭，也理解為何要等到裝置冷卻再來觀察液面高低的原因。而所有這些問題都是在教師進行演示實驗的過程中不斷產生的。在教師的引導下，學生成了實驗的設計者，教師則是在學生們的“指導”下完成了一個漂亮的演示實驗。

經歷了這樣的學習過程，教師不用再擔心實驗的那些細節(jié)學生是否能記牢，也不用擔心裝置的改變會讓學生手足無措。在等待裝置冷卻至室溫的過程中，教師又不失時機地開始了空氣組成發(fā)現(xiàn)史的介紹。

師: 今天，我們從觀察蠟燭燃燒的實驗現(xiàn)象到發(fā)現(xiàn)測定空氣中氧氣含量的實驗方法總共用了20分鐘不到的時間。其實，在300多年前的1674年，英國的科學家梅猷就發(fā)現(xiàn)了蠟燭燃燒的這個現(xiàn)象，但當時人們還不知道空氣中有氧氣，所以，梅猷無法像同學們一樣正確地分析這種現(xiàn)象。

對于空氣的組成，由200多年后法國的化學家拉瓦錫測定而出的。在他之前，瑞典的舍勒和英國的普里斯特利已先后發(fā)現(xiàn)并制得了氧氣，但他們受當時燃素學說的影響，并沒有發(fā)現(xiàn)空氣中就存在氧氣。拉瓦錫分析了前人的實驗，擺脫了傳統(tǒng)觀點的束縛，應用定量研究的方法，終于成功地發(fā)現(xiàn)了空氣的組成。下面，讓我們一起來看看拉瓦錫的這個著名實驗。(多媒體演示)

在化學實驗方法和探究方法的熏陶中，學生們更深刻地感受到拉瓦錫不受傳統(tǒng)觀點束縛、大膽質疑而且嚴謹細致的科學精神。

2從對實驗裝置的改進中體驗嚴謹?shù)目茖W態(tài)度

為了更有效地提升學生的實驗設計能力和分析能力，使學生養(yǎng)成嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，教師以裝置的優(yōu)化為主線進一步深入教學。

演示實驗結束后，教師繼續(xù)引導學生分析鐘罩裝置的不足之處。學生不難發(fā)現(xiàn)鐘罩的不規(guī)則外形使得其體積難以均分為五等份，可用粗細均勻的玻璃通管(如圖2)代替鐘罩。

為豐富學生的實驗體驗，進一步體驗定量實驗的科學嚴謹，教師同時展示了圖3、圖4所示的實驗裝置，并讓學生從兩套裝置的對比中，分析圖4裝置的優(yōu)點。

當學生們認為裝置的改進已經完美時，教師又引入注射器裝置(見圖5)。教師播放了這套裝置的實驗過程，在直觀生動的實驗展示過程中，學生們理解了裝置的原理。之后，教師讓他們對以上裝置進行分析比較。

在教師的啟發(fā)引導下，學生們發(fā)現(xiàn)之前出現(xiàn)的那些裝置，甚至包括拉瓦錫的實驗裝置，都忽略了裝置內外液面高低不同帶來的壓差問題，這勢必會影響實驗結果的精確性。而圖5中的注射器裝置則能避免這個問題。教師對同學們的這種分析和發(fā)現(xiàn)給予了及時鼓勵，贊揚了他們這種敢于質疑權威的勇氣。

為使學生能獲得更深刻的體驗，最好能讓學生親自動手參與實驗，而借助注射器改進后的裝置(見圖6)則使操作變得更加便捷:將少量白磷(綠豆粒般大小)放入50毫升的玻璃注射器內，抽入20毫升空氣后用橡皮帽封住注射器的管口。(因白磷有毒，為了保障學生的安全，這些操作最好由教師提前完成。為防止白磷自燃，可將注射器放入冷水中浸泡)。實驗時，學生從冷水槽中取出注射器，觀察室溫下的空氣體積。之后，再將注射器放置于盛有熱水的水槽中完全浸泡，白磷自燃。待白磷熄滅后，將注射器從水中取出，自然冷卻至室溫，再讀出氣體的體積。實踐證明，該操作簡便易行、誤差小、安全無污染，適合于學生實驗。

通過對“空氣中氧氣含量測定”的教學研究，教師改變了過去只滿足于讓學生“了解”實驗過程、“相信”實驗原理的省時省力的教學方式，而是通過創(chuàng)設情境，使學生以研究者身份從實驗中不斷發(fā)現(xiàn)問題、分析問題。雖然在這個過程中，學生們會產生許多不成熟、不完善甚至不科學的猜想和推理，但只有經歷了這些主動“猜想”、“發(fā)現(xiàn)”和“質疑”的過程，學生才能成功體驗從原有的知識經驗中主動生長構建出新的知識經驗的過程，感受科學探究的真諦。

參考文獻:

[1]夏正江. 論有效教學的標準及特征[J]. 基礎教育，2008(9).