沈偉紅

（江蘇省蘇州市振華中學(xué)校 江蘇 蘇州 215006）

教育部頒布的 《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) （2011年版）》，首次在“課程內(nèi)容”一級(jí)主題“科學(xué)探究”部分，將“完成基礎(chǔ)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)”明確列為二級(jí)主題。為此，蘇州市教育科學(xué)研究院于2012年10月9日在蘇州市高新區(qū)滸墅關(guān)中學(xué)舉辦了一次貫徹執(zhí)行課程標(biāo)準(zhǔn)新規(guī)定的“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”公開觀摩課教研活動(dòng)。這節(jié)課是以上海教育出版社新修訂出版的九年義務(wù)教育化學(xué)（上冊）第2 章的“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)2 二氧化碳的制取與性質(zhì)”為題［1］，執(zhí)教者就是這次教研活動(dòng)承辦校的一位青年教師。

一、教學(xué)目標(biāo)與流程

本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)為：（1）掌握實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳所需的儀器及組裝、試劑和反應(yīng)原理；（2）學(xué)會(huì)收集二氧化碳?xì)怏w及其檢驗(yàn)和性質(zhì)的驗(yàn)證操作；（3） 通過對(duì)比、觀察等手段， 學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法， 在實(shí)驗(yàn)探究過程中，體驗(yàn)合作、發(fā)現(xiàn)的樂趣，樹立嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

本節(jié)“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”課的大致流程如下圖所示：

學(xué)生活動(dòng)線

二、課堂實(shí)錄和點(diǎn)評(píng)

1．課題引出

上課前學(xué)生手里的學(xué)案已經(jīng)填好了其中的“課前預(yù)習(xí)”要求的表格：從裝置、反應(yīng)原理、反應(yīng)條件、檢驗(yàn)方法和收集方法等幾個(gè)方面，比較實(shí)驗(yàn)室制取氧氣和二氧化碳的異同點(diǎn)。

上課初始階段，教師簡單點(diǎn)評(píng)了學(xué)生預(yù)習(xí)的情況后小結(jié)：將帶火星的木條伸入“瓶中”或伸在“瓶口”與檢驗(yàn)或驗(yàn)滿氧氣的區(qū)別；將生成二氧化碳?xì)怏w的導(dǎo)氣管伸入澄清的石灰水或燃著木條伸在“瓶口”與檢驗(yàn)或驗(yàn)滿二氧化碳的區(qū)別。緊接著教師就學(xué)案上的“問題與思考”提問2 個(gè)問題：

一是如何將制氧氣和二氧化碳?xì)怏w的發(fā)生裝置進(jìn)行分類？ 有的學(xué)生根據(jù)用不同形狀的漏斗分，有的學(xué)生從反應(yīng)物的狀態(tài)分， 有的學(xué)生按是否用酒精燈加熱分……

［點(diǎn)評(píng)］學(xué)生多樣化的回答，表明這是一種開放性的問題，有助于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散性的思維；另外這個(gè)問題有利于促進(jìn)學(xué)生建立分類的學(xué)科思想。

二是選取氣體收集方法的依據(jù)是什么？

有一位學(xué)生回答得很干脆：根據(jù)氣體的密度和水溶性。教師于是引出了本課探究的重點(diǎn)內(nèi)容：盡管二氧化碳能溶于水，那么二氧化碳?xì)怏w到底能不能用排水法收集？ “今天我們就通過實(shí)驗(yàn)來說明這個(gè)問題”，開課教師如是說。

［點(diǎn)評(píng)］這個(gè)問題不僅引出了下面的學(xué)生實(shí)驗(yàn)，起到不同教學(xué)環(huán)節(jié)之間的自然過渡，而且提出了對(duì)“二氧化碳能溶于水，一般不用排水法收集”說法［2］的質(zhì)疑，為實(shí)驗(yàn)的探究性埋下了伏筆。

2．分段實(shí)驗(yàn)

每個(gè)實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)的2 名學(xué)生為1 個(gè)小組，每個(gè)小組有一套氣體發(fā)生裝置，并都備好了2 個(gè)集氣瓶（分別貼上1 號(hào)、2 號(hào)標(biāo)簽） 和二氧化碳性質(zhì)檢驗(yàn)用的若干儀器、試劑等用品。教師將課堂學(xué)生實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)階段、七個(gè)步驟。每一個(gè)階段都是由教師先講解操作要領(lǐng)及注意事項(xiàng)，然后學(xué)生再動(dòng)手操作、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

［點(diǎn)評(píng)］因?yàn)榇藭r(shí)學(xué)生剛學(xué)完滬教版教材上冊的第二章，還屬于學(xué)習(xí)化學(xué)的初始階段，基本實(shí)驗(yàn)操作技能尚不熟練，所以教師先交代操作步驟和要領(lǐng)對(duì)于減少學(xué)生操作盲目性很有必要。

第一階段：儀器檢驗(yàn)、組裝和試劑準(zhǔn)備過程

（1）教師講解氣體發(fā)生裝置的準(zhǔn)備工作：檢查連接有分液漏斗的錐形瓶的發(fā)生裝置的氣密性：向錐形瓶口旋緊雙孔橡皮膠塞， 將連接玻璃導(dǎo)管的乳膠管夾緊，向長頸漏斗注入水，若水柱穩(wěn)定不下降，即說明該發(fā)生裝置氣密性良好。

學(xué)生完成以下實(shí)驗(yàn)步驟：①連接儀器；②檢查裝置的氣密性。

（2）教師再講解氣體收集的準(zhǔn)備工作：要求學(xué)生添加塊狀石灰石（每小組10 粒）和用量筒量取稀鹽酸基本操作的注意事項(xiàng)。教師特別關(guān)照：“請同學(xué)們用量筒量取25mL 鹽酸備用； 用排水法收集二氧化碳?xì)怏w的每一小組都要將集氣瓶盛滿水倒置水槽內(nèi)備用”。

［點(diǎn)評(píng)］實(shí)驗(yàn)試劑的用量教材上雖然沒有規(guī)定，但是本節(jié)課的教師將定性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成粗略定量試劑即“半定量化”的要求，這樣的教學(xué)創(chuàng)意對(duì)培養(yǎng)學(xué)生使用試劑定量化的習(xí)慣有良好的導(dǎo)向作用。另外教師還把“量筒內(nèi)盛放鹽酸待用……，要先將盛滿水的集氣瓶倒置水槽內(nèi)備用……”交代得如此詳細(xì)，不僅為以下實(shí)驗(yàn)過程的順利進(jìn)行而且為深入探究提出問題作好了充分的物質(zhì)準(zhǔn)備和思維準(zhǔn)備。

各小組陸續(xù)完成操作步驟③添加反應(yīng)物的準(zhǔn)備工作，等待教師發(fā)令。

這時(shí)教師宣布將全班學(xué)生按常規(guī)實(shí)驗(yàn)室的自然豎排八列座位分成四個(gè)大組： 每相鄰兩列為一個(gè)大組，每間隔的兩個(gè)大組用排水集氣法，另間隔的兩個(gè)大組用向上排空氣法。

每一小組學(xué)生先取出秒表，待教師一聲令下，同學(xué)們將量筒里鹽酸倒入長頸漏斗里的一剎那即按下秒表，記錄排水法或向上排空氣法集“滿”第一瓶（1 號(hào)瓶）氣體的時(shí)間，緊接著再集滿第二瓶（2 號(hào)瓶）二氧化碳?xì)怏w，再連續(xù)進(jìn)行二氧化碳的性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

［點(diǎn)評(píng)］實(shí)驗(yàn)時(shí)間的記錄教材上也沒有規(guī)定，這也是本節(jié)課的將定性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成“定量”實(shí)驗(yàn)的又一個(gè)要點(diǎn)，這給予學(xué)生“實(shí)驗(yàn)操作或反應(yīng)過程要注意時(shí)間因素”的心理暗示。

（3）教師最后講解二氧化碳性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作：教師關(guān)照用排水法收集二氧化碳?xì)怏w的學(xué)生待集滿兩瓶二氧化碳?xì)怏w后，要把彎玻璃導(dǎo)管換成直玻璃導(dǎo)管做二氧化碳的性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。教師要求學(xué)生先在一支試管中添加2～3mL 澄清石灰水； 再向另一支試管中倒入2～3mL 蒸餾水再滴加3 滴石蕊溶液并振蕩，通過二氧化碳后還要再加熱該試管內(nèi)的溶液，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

［點(diǎn)評(píng)］小組任務(wù)分配以及合作不是隨意“放羊式”地進(jìn)行，而是在教師指導(dǎo)下的有序進(jìn)行，這對(duì)于提高課堂效率是必要的。這與實(shí)驗(yàn)開始的第一階段教師讓學(xué)生“組裝儀器、備好試劑，等待教師發(fā)令”的“多任務(wù)同時(shí)展開，統(tǒng)籌分配時(shí)間”以提高操作效率是一致的。

第二階段：氣體發(fā)生、收集和性質(zhì)驗(yàn)證過程

教師要求各小組先將導(dǎo)管伸進(jìn)集氣瓶內(nèi)，接著一聲令下，各小組連續(xù)完成④收集氣體；⑤二氧化碳?xì)怏w通入澄清的石灰水； ⑥二氧化碳?xì)怏w通入紫色石蕊試液，片刻后再加熱該溶液至沸騰。盡管實(shí)驗(yàn)步驟多，但學(xué)生們井然有序，邊做實(shí)驗(yàn)邊記錄數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。

上述三步實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師要學(xué)生代表報(bào)出收集滿第一瓶（即1 號(hào)瓶）二氧化碳所需時(shí)間，教師填寫黑板上事先擬好的表格。

排水法和向上排空氣法收集“1 號(hào)瓶”氣體所需時(shí)間對(duì)照

［點(diǎn)評(píng)］對(duì)各小組采集到的兩種集氣方法中所耗時(shí)間若去掉一個(gè)最高值和一個(gè)最小值：則排水法平均耗時(shí)為42．8″，排空氣法平均耗時(shí)為1′12″，這又是以定量探究的方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一個(gè)典型案例。可能教師考慮到學(xué)生的基礎(chǔ)，實(shí)際課堂上沒有對(duì)數(shù)據(jù)采取進(jìn)行平均值處理的方法。

第三階段：熄滅“階梯蠟燭”火焰探究過程

教師接下來說“今天大家集體過生日，由二氧化碳來幫助熄滅燃著的蠟燭”。教師提示：第一大組排水法的同學(xué)都用收集到的1 號(hào)瓶氣體分別傾入“燃著的2 支階梯蠟燭”燒杯內(nèi)，留下2 號(hào)瓶待用；第二大組排水法的同學(xué)都用收集到的2 號(hào)瓶的二氧化碳做“蠟燭熄滅”實(shí)驗(yàn)，留下1 號(hào)瓶待用。

各小組陸續(xù)進(jìn)行步驟⑦滅蠟燭實(shí)驗(yàn)：將指定的一瓶二氧化碳?xì)怏w慢慢倒入放有2 支燃著的階梯蠟燭的燒杯里。凡是第一大組排水法（共四個(gè)小組）用1 號(hào)瓶里的氣體進(jìn)行“熄滅蠟燭”的都沒有成功；第二大組排水法（共四個(gè)小組）的用2 號(hào)瓶里的氣體進(jìn)行“熄滅蠟燭”的有2 個(gè)小組成功（成功率50%）。

［點(diǎn)評(píng)］可惜教師沒提問個(gè)別排水法小組用2 號(hào)瓶氣體仍沒熄滅“階梯蠟燭”的原因。筆者就近觀察到一位學(xué)生手斜持集氣瓶，將瓶口很緩慢地向下傾斜，蓋瓶口的玻璃片稍移開一些僅漏出縫隙；燒杯內(nèi)兩支階梯狀直立蠟燭火焰的熱量又相對(duì)集中，很可能加熱了緩緩傾出的二氧化碳?xì)怏w，其不但沒有沉降，反而上升與冷空氣形成對(duì)流，所以蠟燭火焰在此過程中始終沒有熄滅。

3．交流討論

（1）教師讓學(xué)生匯報(bào)各個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟的現(xiàn)象：③有大量氣泡石灰石表面逸出；④排水集氣法的集氣瓶口逸出氣泡， 排空氣法的在集氣法瓶口的燃著的木條火焰熄滅；⑤澄清石灰水變渾濁；⑥滴有紫色石蕊試液的蒸餾水溶液中片刻后即變紅，再加熱該試管內(nèi)紅色液體達(dá)到沸騰后時(shí)間又變回了紫色。

［點(diǎn)評(píng)］筆者還發(fā)現(xiàn)有一些學(xué)生手持試管的中下部進(jìn)行滴管實(shí)驗(yàn)，往往將現(xiàn)象遮擋住了。但是教師在巡回過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的討論過程中均沒有及時(shí)糾正。

師生討論：兩種方法造成時(shí)差大小及其原因：操作者用排水法只須看到在水槽中液面下倒置的集氣瓶內(nèi)水面下降，從瓶口有氣泡冒出即可；而排空氣法需多次用燃著的木條湊近瓶口“驗(yàn)滿”，且多次試探之間的時(shí)間間隔是未知的。

［點(diǎn)評(píng)］顯然，排水法所需時(shí)間比排空氣法要短，操作更為簡便。

（2）學(xué)生匯報(bào)“燭火熄滅”實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：所有排水法1號(hào)瓶內(nèi)收集到的氣體都不能使“燭火熄滅”，而2 號(hào)瓶氣體可使“燭火熄滅”的有2 個(gè)小組。

教師問：排水法收集的1 號(hào)瓶和2 號(hào)瓶氣體使燃著蠟燭熄滅的成功率有無差別？ 造成這一差別的原因可能是什么？

教師讓學(xué)生觀察發(fā)生裝置容器的容積和集氣瓶的容積，結(jié)果都是250mL。

師生討論得出結(jié)論：排水法1 號(hào)瓶內(nèi)的氣體是剛有氣泡就收集的含有大量的空氣，所以無法將燃著的“階梯蠟燭”火焰熄滅。因此排水法收集氣體必須等導(dǎo)管口連續(xù)逸出均勻、大量氣泡，片刻后才能將導(dǎo)管伸入倒置在水槽液面下的集氣瓶口內(nèi)。

［點(diǎn)評(píng)］至此，教師的精心設(shè)計(jì)的這一步探究實(shí)驗(yàn)就是為了驗(yàn)證：在水中剛產(chǎn)生氣泡，而被收集得到的并不是純凈的二氧化碳?xì)怏w。

4．教師演示

師生對(duì)上述問題討論結(jié)束后，教師分別隨機(jī)選取第一大組排水法和排空氣法的各一個(gè)2 號(hào)瓶，將其同時(shí)倒扣在盛放滴有酚酞試液的稀氫氧化鈉溶液的水槽內(nèi)，現(xiàn)象是：在相同時(shí)間，排水法集氣瓶里的液面幾乎上升到接近瓶底，而向上排空氣法集氣瓶里的液面僅上升集氣瓶高度的大約一半。

師生共同討論得出結(jié)論： 相同體積的兩個(gè)集氣瓶內(nèi)，排水法收集到的二氧化碳量大于向上排空氣法。

教師請學(xué)生打開課本第43 頁［2］，閱讀倒數(shù)第二行一句：“二氧化碳能溶于水，一般不用排水集氣法收集”，然后問：“同學(xué)們經(jīng)過剛才的實(shí)驗(yàn)，你們覺得可以用排水法收集二氧化碳嗎？”學(xué)生們齊聲回答“可以”。教師明確要求學(xué)生將課本上“倒數(shù)第二行”的那句原話“劃掉”。

［點(diǎn)評(píng)］筆者贊賞這位開課教師的實(shí)事求是的勇氣，而這恰恰應(yīng)驗(yàn)了實(shí)驗(yàn)室黑板上方的那句橫幅“一切推理都必須從觀察與實(shí)驗(yàn)得來”。

三、課后總結(jié)與思考

1．對(duì)本節(jié)課的評(píng)價(jià)

雖然該校地處城市的較為偏遠(yuǎn)的區(qū)域，但開課教師能根據(jù)學(xué)情大膽創(chuàng)新， 有效組織和實(shí)施了科學(xué)探究，實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織的操控性把握較好，通過對(duì)比兩種氣體收集方法的可行性探究，激活了學(xué)生的思維，讓聽課者感受到了二氧化碳的“奇妙”。對(duì)“基礎(chǔ)學(xué)生實(shí)驗(yàn)”課型的實(shí)施起到了很好的示范作用。

教師精心設(shè)計(jì)了多層次活動(dòng)， 如將實(shí)驗(yàn)步驟分解為準(zhǔn)備階段、氣體制備和收集和性質(zhì)驗(yàn)證等階段；在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，教師又安排設(shè)計(jì)了演示實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式多樣化。

不足之處，教師沒有注意及時(shí)矯正學(xué)生操作中出現(xiàn)的偏差，對(duì)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作技能的訓(xùn)練強(qiáng)調(diào)不夠。

2．反思與結(jié)論

（1）“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”與“學(xué)生實(shí)驗(yàn)”的差異

筆者對(duì)比了以往教學(xué)大綱規(guī)定的 “學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)”與課程標(biāo)準(zhǔn)新制定的“基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”后，以為兩者存在以下幾點(diǎn)差異：

①前者一般是“放羊式”，后者是需要教師精心預(yù)設(shè)和機(jī)智巧解“生成”性問題；

②前者注重實(shí)驗(yàn)操作的“照方抓藥”式模仿，后者是在教師精心設(shè)計(jì)和規(guī)劃操作任務(wù)的統(tǒng)籌安排與把握開展討論的時(shí)機(jī)；

③前者對(duì)物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)偏重定性結(jié)果的驗(yàn)證，后者可以是教師精心設(shè)計(jì)半定量或定量化（如控制濃度或觀察速率等）的真實(shí)問題或?qū)嶒?yàn)，引領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)和經(jīng)歷探究發(fā)現(xiàn)之旅。

（2）兩種收集二氧化碳方法的比較結(jié)論

筆者以為： 收集相同體積的二氧化碳?xì)怏w，“排水法”比“向上排空氣法”速度快，且前者收集到的二氧化碳?xì)怏w濃度較后者大。無論從二氧化碳與水的反應(yīng)限度和溶解程度，或是二氧化碳?xì)馀菖c水接觸的程度和與水反應(yīng)（碳酸分解）的速率來看，排水法收集二氧化碳不但可能也是可行的（這是從化學(xué)教師或高中生角度闡述）。

當(dāng)然，在反應(yīng)剛開始時(shí)，若采用排水法收集二氧化碳?xì)怏w，須注意待冒出大量、均勻的氣泡再收集之，以排開反應(yīng)裝置和導(dǎo)管內(nèi)的空氣；但用向上排空氣法收集二氧化碳?xì)怏w時(shí)，必須進(jìn)行“驗(yàn)滿”操作。

［1］王祖浩主編．義務(wù)教育教科書： 化學(xué) （九年級(jí)上冊）［M］．上海：上海教育出版社，2012：57

［2］王祖浩主編．義務(wù)教育教科書： 化學(xué) （九年級(jí)上冊）［M］．上海：上海教育出版社，2012：43