季進明（江蘇省鹽城市初級中學(xué)　江蘇鹽城　224001）

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化學(xué)入門階段探究前置、教材后移的教學(xué)嘗試——九年級化學(xué)“空氣（1）”探究前置教學(xué)設(shè)計、實錄和反思

季進明
（江蘇省鹽城市初級中學(xué)江蘇鹽城224001）

摘要：探究前置、教材后移的教學(xué)方法能使化學(xué)課堂保持探究味?；瘜W(xué)入門階段教學(xué)時學(xué)生對化學(xué)學(xué)科的科學(xué)探究接觸得少，學(xué)生的實驗設(shè)計和實驗動手能力欠缺?！翱諝狻弊鳛槌踔谢瘜W(xué)第一種研究的物質(zhì)，在教材中出現(xiàn)較早，作者對這一教學(xué)內(nèi)容進行探究前移、教材后移的教學(xué)嘗試。

關(guān)鍵詞：探究前置；教材后移；教學(xué)環(huán)節(jié)；教后反思

人教版九年級初中化學(xué)“空氣”［1］，先向?qū)W生介紹并分析拉瓦錫測定空氣中氧氣含量的實驗，再用實驗的方法探究空氣中氧氣的含量，學(xué)生都看到了用燃燒紅磷法測定空氣中氧氣含量的實驗裝置和實驗原理了，那么再進行這一實驗探究就變成了一種驗證性實驗，缺失了探究性。如何才能使這節(jié)課中空氣中氧氣含量的教學(xué)有探究性呢？筆者進行了探究前置、教材后移［2］的教學(xué)嘗試，現(xiàn)將具體做法做一個介紹。

一、課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)情分析

1.課程標(biāo)準(zhǔn)

2011義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容：說出空氣的主要成分，認(rèn)識空氣對人類生活的重要作用；活動與探究建議：實驗探究空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)；可供選擇的學(xué)習(xí)情景素材：科學(xué)家對空氣成分的探究。［3］

2.教材分析

“空氣”是人教版九年級化學(xué)教材“身邊的化學(xué)物質(zhì)”的第一種介紹對象，教材中介紹本課之前，已在第一單元安排了“對人吸入和呼出氣體的探究”，“走進化學(xué)實驗室”還介紹了化學(xué)儀器使用的一些常識。本節(jié)教材首先介紹了拉瓦錫測定空氣中氧氣含量的實驗方法和結(jié)論，然后用燃燒紅磷的實驗來測定空氣中氧氣含量，并介紹了空氣中各成分的含量。

初中化學(xué)中重視定量研究物質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)，本節(jié)教材中測定空氣中氧氣含量的實驗是初中化學(xué)定量研究物質(zhì)的開始，結(jié)果不是很精確，但運用探究實驗的方法研究空氣中氧氣的含量，有助于豐富學(xué)生在認(rèn)識過程中所需的感性材料，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生觀察、思維和動手實驗的能力。

3.學(xué)情分析

本節(jié)課定于2015年9月23日上午9點在江蘇省教學(xué)新時空·名師課堂中播出，需在9月13日前將錄課的光盤上交評課專家，而化學(xué)又是初三新開科目，老師對學(xué)生和學(xué)生的合作學(xué)習(xí)等還不了解，學(xué)生對實驗設(shè)計和化學(xué)儀器的名稱和使用還很不熟練，為了便于空氣一節(jié)的教學(xué)，我選擇講完“對人體吸入的空氣和呼出的氣體的探究”之后進行錄課，這樣學(xué)生就有了4-5節(jié)課的化學(xué)基礎(chǔ)，也便于老師對課堂進行掌控。

二、探究教學(xué)目標(biāo)

1.學(xué)生通過探究實驗，培養(yǎng)實驗動手能力和思維能力；

2.學(xué)習(xí)并分析拉瓦錫測定空氣中氧氣含量的方法；

3.培養(yǎng)相互合作的意識，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神；

4.認(rèn)識到進行科學(xué)研究或?qū)W習(xí)中運用科學(xué)方法的重要性。

三、探究教學(xué)重點

師生共同設(shè)計實驗，由學(xué)生進行實驗探究空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)并進行實驗分析。

四、整節(jié)課的教學(xué)流程圖(圖1)五、探究教學(xué)過程

環(huán)節(jié)1：情境導(dǎo)入

師：同學(xué)們，我們對呼吸作用進行過初步研究，知道了呼吸大致原理。

［設(shè)問］我們可以連續(xù)幾小時不飲水，但能不能連續(xù)幾個小時不呼吸？可見，空氣對我們非常重要。那么，空氣是由什么組成的呢？各成分的含量分別是多少呢？

圖1　教學(xué)流程圖

我們將在“第二單元我們周圍的空氣”的學(xué)習(xí)中解決這些問題。今天開始學(xué)習(xí)第二單元我們周圍的空氣。

［板書］課題1空氣。

生：傾聽和回答。

設(shè)計意圖：創(chuàng)設(shè)情境，使學(xué)生進入學(xué)習(xí)狀態(tài)。

環(huán)節(jié)2：“捕捉”空氣并體驗空氣的存在

師：我們每天生活在空氣中，但我們卻看不見空氣，也摸不著。我們已會用排水法收集空氣，你還會用其他方法收集空氣嗎？

［問題1］你還會用其他方法“捕捉”空氣嗎？

（提供集氣瓶、塑料袋、注射器、導(dǎo)管、燒杯等器材）

［投影］

（1）捕捉空氣：利用桌面上器材收集空氣，并展示給同伴。

（2）通過氣密性檢查以體驗空氣的存在：組裝圖示的實驗裝置，塞緊瓶塞，用手握住集氣瓶，觀察燒杯的水中有無氣泡冒出，然后松開手，再觀察導(dǎo)管口有什么現(xiàn)象。

生：動手操作。

師：［提問］倒吸進導(dǎo)管的水的體積跟什么有關(guān)？

生：回答。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生動手操作收集空氣和檢查裝置氣密性。用于說明氣體增多、減少時裝置內(nèi)氣壓的變化，氣壓變大使部分氣體被擠出，氣壓變小時，外界物質(zhì)會填補進來，補充進來的水的體積跟與剛才排出去的空氣體積相同，為后面的實驗設(shè)計和誤差分析打下必要的基礎(chǔ)。

環(huán)節(jié)3：探究空氣中氧氣含量

師：空氣是生命活動中不可缺少的物質(zhì)，它是由什么組成的？

生：氧氣、氮氣、二氧化碳等。

師：［板書］一、空氣是由什么組成的？

［提問］其中什么成分與我們的生命活動息息相關(guān)？

生：氧氣。

師：［問題2］如何測定其中氧氣的含量？

（友情提示：氧氣能支持燃燒，而氮氣不能）

生：可將其中氧氣分離出來或除去。

師：［板書］1、測定空氣中氧氣的含量

（事先提供實驗器材：集氣瓶、配燃燒匙的橡皮塞、導(dǎo)管、裝水的燒杯、酒精燈、彈簧夾、蠟燭、紅磷、藥匙、火柴，與前一個實驗共用一個水槽。）

［投影］

提出問題：選用什么可燃物來測量空氣中氧氣的含量呢？

查閱資料：

1.紅磷在空氣中燃燒只與氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷固體。

2.蠟燭在空氣中燃燒只與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水蒸氣，還可能產(chǎn)生黑煙和一氧化碳?xì)怏w。

3.鎂很活潑，在空氣中燃燒時既可與氧氣反應(yīng)，也可與氮氣、二氧化碳、水蒸氣發(fā)生反應(yīng)。

4.銅絲、鐵絲在空氣中不能燃燒。

生：閱讀資料。

設(shè)計意圖：提出問題時，想讓學(xué)生提出用將氧氣消耗掉的方法來測定空氣中氧氣的含量。通過學(xué)生對資料的學(xué)習(xí)，排除用鎂、鐵、銅來做燃燒法測定空氣中氧氣的含量實驗，初步形成一種決策能力。

師：［提問］肯定不選用什么？還不選用什么？為什么？

生：肯定不用鐵和銅絲，因為它們一般在空氣中不能燃燒。也不用鎂，因為它還消耗氮氣、二氧化碳、水蒸氣。

師：如何設(shè)計實驗裝置呢？

師：固態(tài)可燃物裝在燃燒匙中燃燒，一定量的氣體裝在集氣瓶中，如何指示被消耗氧氣的多少呢？

生：可用倒吸的水指示。

［投影］組裝：

進行實驗：（先說明實驗注意事項：紅磷裝在燃燒匙中，瓶內(nèi)預(yù)先裝水到最下刻度線，彈簧夾夾在乳膠管的正中間，點燃后迅速伸入瓶中并塞緊，只做一次，短時間重復(fù)時瓶內(nèi)氣體中氧氣已消耗一些，誤差大。）

［投影］實驗步驟：

（1）連接裝置，檢查氣密性，夾好彈簧夾。

（2）往燃燒匙中裝入過量可燃物。

（3）點燃酒精燈，引燃可燃物。

（4）立即將燃燒匙伸入集氣瓶中并塞緊。

（5）燃燒停止后冷卻。

（6）打開彈簧夾，讀數(shù)，穩(wěn)定后上傳實驗成果。

生：開始實驗，成果展示。

師：大家對比實驗結(jié)果，蠟燭的倒吸的水均少于1/5；紅磷的倒吸的水均在1/5左右。

得出結(jié)論：選用紅磷燃燒測定空氣中氧氣的含量；氧氣約占空氣體積的1/5。

［板書］

重要現(xiàn)象：白煙，1/5

結(jié)論：氧氣約占空氣體積的1/5

設(shè)計意圖：按科學(xué)探究的一般步驟來進行，以加深學(xué)生對科學(xué)探究的理解，包括初步讓學(xué)生學(xué)會設(shè)計實驗裝置。通過學(xué)生自己的實驗，培養(yǎng)學(xué)生小組合作意識，培養(yǎng)學(xué)生動手實驗和思維能力。展示各小組的實驗成果，進行比較便于得出蠟燭的倒吸的水均少于1/5；紅磷的倒吸的水均在1/5左右，讓學(xué)生感受到燃燒法測定空氣中氧氣含量通常選用紅磷為燃燒物。

環(huán)節(jié)4：燃燒紅磷法測定空氣中氧氣含量實驗的誤差分析

師：［問題3］但是用燃燒紅磷測定空氣中氧氣含量的實驗結(jié)果有一定的誤差，這又是為什么？

師：（先拿出學(xué)生做出的偏小的實驗燃燒裝置）請思考為什么結(jié)果偏小？

生：漏氣、紅磷用量不足、冷卻得不夠。

師：（取一偏小但瓶底仍有紅磷的實驗燃燒裝置）此組實驗中并不是紅磷用量不足，但可能是空氣中氧氣降到一定程度時紅磷就不能燃燒了。

師：（拿出學(xué)生做出的偏大的實驗燃燒裝置）請思考為什么結(jié)果偏大？

生：點燃的紅磷向瓶內(nèi)伸時將瓶內(nèi)氣體受熱膨脹，使瓶內(nèi)氣體變少。

師：如何避免熱脹冷縮引起的這種誤差并防止污染呢？

生：設(shè)法在瓶內(nèi)點燃紅磷。

設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生實驗反思和分析問題的能力，也為后面說明拉瓦錫測定空氣中氧氣含量實驗的科學(xué)性和手段的高明打下基礎(chǔ)。

環(huán)節(jié)5：拉瓦錫測定空氣中氧氣含量實驗分析

師：［問題4］歷史上，拉瓦錫測定空氣中氧氣含量的實驗是如何做的？請帶著投影上的問題自學(xué)課本26頁。

［投影］

（1）拉瓦錫的實驗中連續(xù)加熱了多少天？

（2）汞的液面上有什么現(xiàn)象？

（3）瓶內(nèi)氣體體積減少了多少？

（4）后來拉瓦錫還將這種紅色固體加強熱，又得到了什么？

（5）他得出的結(jié)論是什么？

生：自學(xué)書本第26頁的內(nèi)容。

師：用投影上的問題檢查一下自學(xué)的效果。

組織學(xué)生討論以下幾個問題：

（1）裝置為什么要密閉？

（2）這個實驗在消耗氧氣時就加熱了12天，時間足夠長有什么好處？

（3）為什么汞槽中玻璃鐘罩內(nèi)液面會上升？

（4）拉瓦錫的這個測定實驗還有什么優(yōu)點呢？

生：回答。

設(shè)計意圖：培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，檢查自學(xué)的效果，檢閱學(xué)生對實驗的理解，培養(yǎng)學(xué)生類似實驗分析加工的能力、對學(xué)生知識遷移情況把脈。

環(huán)節(jié)6：重溫化學(xué)史

師：［問題5］那么空氣中是否只有氧氣和氮氣呢？又如何來證明？

（提供信息：氧氣和氮氣在一定條件下可以反應(yīng)）

生：可設(shè)法將空氣中氧氣和氮氣都反應(yīng)除去。

師：有些科學(xué)家就是用這樣的思路做實驗的。

［投影］介紹：法國化學(xué)家拉瓦錫、英國科學(xué)家卡文迪許、英國物理學(xué)家瑞利、英國化學(xué)家拉姆塞等人的貢獻。

［投影］介紹，人們已能精確測量空氣成分（比如運用手持技術(shù)）。

請同學(xué)們看書27頁了解一下具體數(shù)據(jù)。

空氣中的成分按體積計算，大約是：氮氣78%、氧氣21%、稀有氣體0.94%、二氧化碳0.03%、其他氣體和雜質(zhì)0.03%。

說明這是按體積計算，稀有氣體并非一種氣體，而是一些氣體的總稱。

生：看投影、思考傾聽、思考和回答。

設(shè)計意圖：讓學(xué)生體會科學(xué)探究的艱辛歷程，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)精神和科學(xué)態(tài)度，從而促進學(xué)生的學(xué)習(xí)。

環(huán)節(jié)7：課堂小結(jié)和布置作業(yè)

師：本節(jié)課我們獲得了什么呢？

知識：空氣中各成分的體積分?jǐn)?shù)，測定空氣中氧氣含量的實驗。

方法：等量代換的思想，利用物質(zhì)消耗空氣中氧氣，根據(jù)氣體體積的變化推測出氧氣的體積。

情感態(tài)度與價值觀：科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。

布置作業(yè)

生：傾聽和感悟。

設(shè)計意圖：突出過程與方法、情感態(tài)度與價值觀方面的收獲。

六、教后反思

整節(jié)課一共有七個教學(xué)環(huán)節(jié)，其中第三個教學(xué)環(huán)節(jié)即環(huán)節(jié)3“探究空氣中氧氣的含量”為本節(jié)課的重點，占用了本節(jié)課一半以上的時間。第二到第六環(huán)節(jié)的主線條都是由問題來引領(lǐng)一個生生或師生互動過程，在生生或師生互動中努力促成知識的生成、操作技能的培養(yǎng)、分析與思考的思維能力的發(fā)展。

教學(xué)過程中，設(shè)法引導(dǎo)學(xué)生對空氣成分認(rèn)識的逐步深入，發(fā)展學(xué)生的實驗設(shè)計、實驗操作和實驗分析能力，讓學(xué)生感受和學(xué)習(xí)科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)方法。第一、學(xué)生對空氣的認(rèn)知，由“定性——空氣中含有氧氣、氮氣、二氧化碳等氣體”到“半定量——呼出氣體中氧氣含量降低了”再到“粗略定量——測定空氣中氧氣的含量”最后到“精確定量——科學(xué)前沿技術(shù)手段如手持技術(shù)，空氣中各成分含量的具體數(shù)據(jù)”。第二、按照“探究前置、教材后移”的思路推進師生的活動，主體探究過程可分為四個步驟：學(xué)生捕捉空氣并體驗空氣的存在；測定空氣中氧氣含量的探究活動；對燃燒紅磷法測定空氣中氧氣含量的實驗誤差進行分析；自學(xué)拉瓦錫測定空氣中氧氣含量的實驗。第三、通過空氣成分發(fā)展史的教學(xué)，讓學(xué)生明白化學(xué)史上對空氣成分的認(rèn)識也是逐步完善的。

這節(jié)課也有一些遺憾的地方。比如，沒有在“宏觀——微觀——符號”之間建立聯(lián)系：得出紅磷燃燒反應(yīng)的文字表達式后沒有及時將紅磷、氧氣、五氧化二磷的化學(xué)式板書下來，而這是化學(xué)教學(xué)中的一項重要任務(wù)；剛學(xué)初中化學(xué)才幾天的學(xué)生，探究如何測定空氣中氧氣的含量是有不小難度的，如學(xué)生已有物質(zhì)與氧氣反應(yīng)只是蠟燭燃燒，我采用蠟燭和紅磷分別燃燒的對比實驗來觀測氧氣含量，并且在教學(xué)中設(shè)置了一些臺階，如通過氣密性檢查時松開手后水倒吸，加問一句倒吸的水的體積跟什么相等等等，臺階是否設(shè)置多了。像那個測定空氣中氧氣含量的實驗裝置能否由學(xué)生直接畫圖設(shè)計？這節(jié)課，才動用了一個班60%的學(xué)生，分了6個實驗小組，每個實驗小組6個學(xué)生，實驗中還是有學(xué)生得不到動手的機會，只是增加了近距離觀察的機會，我建議學(xué)校能增加化學(xué)實驗員和化學(xué)實驗室，給我們的學(xué)生更多的做實驗機會。

七、結(jié)束語

這節(jié)課從開始備課就得到了江蘇省鹽城師范學(xué)院楊玉琴教授、鹽城市教育科學(xué)研究院梁雪峰老師、東臺實驗中學(xué)郭春旺副校長的有力指導(dǎo)，試講和錄課時得到鹽城市初級中學(xué)北校區(qū)化學(xué)教研組全體老師、初三北校區(qū)初三（4）班、（5）班、（6）班、（17）班等班級的班主任老師的大力支持和幫助，化學(xué)實驗室朱均偉老師在學(xué)生分組實驗器材準(zhǔn)備上耗費了大量的精力，在此表示感謝！

參考文獻

［1］王晶，鄭長龍.義務(wù)教育教科書化學(xué)（九年級上冊）［M］.北京：人民教育出版社，2012：26-27

［2］于忠榮，仇建，朱永侃.“探究前置教材后移”教學(xué)實踐研究［J］.中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2014，（8）：28-30

［3］中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2012

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.026

文章編號：1008-0546（2016）03-0072-04

中圖分類號：G633.8

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