錢(qián)勇

1教學(xué)設(shè)計(jì)目的

基于9年級(jí)學(xué)生已經(jīng)接觸化學(xué)一段時(shí)間了，積累了相應(yīng)的化學(xué)知識(shí)，如何進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)化學(xué)的自信心是教學(xué)中亟需解決的問(wèn)題。筆者借助DIS實(shí)驗(yàn)，利用高靈敏度的O2濃度傳感器，設(shè)計(jì)比較除去密閉裝置中O2的最佳藥品實(shí)驗(yàn)探究課，讓每1位學(xué)生都能主動(dòng)體驗(yàn)探究過(guò)程，在做科學(xué)的同時(shí)體會(huì)知識(shí)的形成和發(fā)展過(guò)程?，F(xiàn)階段9年級(jí)學(xué)生對(duì)于濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響大致停留在C、S等可燃物在空氣中燃燒的劇烈程度不同以及Mg、Zn等金屬與不同濃度的酸反應(yīng)的劇烈程度不同上，往往疏忽了鐵在空氣中不能燃燒卻能在氧氣中燃燒背后隱藏的實(shí)質(zhì)：反應(yīng)物濃度還會(huì)影響反應(yīng)能否進(jìn)行。初中化學(xué)涉及的化學(xué)計(jì)算會(huì)使學(xué)生潛移默化的產(chǎn)生：化學(xué)反應(yīng)一旦發(fā)生至少有一種反應(yīng)物會(huì)消耗完的思維定勢(shì)。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)探究讓學(xué)生從全新的角度來(lái)認(rèn)識(shí)一些化學(xué)原理的實(shí)質(zhì)。

這節(jié)課重在發(fā)展學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力中的部分要素，如通過(guò)小組討論，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)方案；具備控制實(shí)驗(yàn)條件的意識(shí)；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力；能在小組合作的基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，得出正確的結(jié)論；能對(duì)探究結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2教學(xué)過(guò)程

2.1活動(dòng)一：小組交流課前作業(yè)

設(shè)計(jì)意圖：進(jìn)行有效先學(xué)，通過(guò)小組互相合作，讓學(xué)生互學(xué)。

課前作業(yè)內(nèi)容：

（1）P、C、S、H2、CH4、C2H5OH、Mg、Fe燃燒的化學(xué)方程式；Al、Cu和O2反應(yīng)的化學(xué)方程式。

（2）若選擇上述的物質(zhì)用于除去密閉裝置中的O2，你覺(jué)得較好，理由是：。

現(xiàn)有300 mL空氣，若用你選擇的物質(zhì)，該物質(zhì)需要 g。（每22.4 L O2的質(zhì)量是32 g）

（3）若要比較除氧效果，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置。

活動(dòng)過(guò)程：檢查各小組作業(yè)交流情況，請(qǐng)1個(gè)小組學(xué)生匯報(bào)，其余小組補(bǔ)充。在此過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了3個(gè)問(wèn)題。

（1）發(fā)現(xiàn)各小組基本選擇的是紅磷和銅粉，理由是C、S、H2、CH4、C2H5OH燃燒后會(huì)出現(xiàn)新的氣體雜質(zhì)；而Mg會(huì)與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)，鐵絲無(wú)法在空氣中燃燒，鋁表面有一層致密的氧化膜會(huì)阻礙反應(yīng)。這里學(xué)生產(chǎn)生了思維定勢(shì)，受平時(shí)思考方式的影響，忽略了此時(shí)只是要除去O2，而不要求不帶入新的雜質(zhì)。

（2）許多學(xué)生計(jì)算時(shí)直接把300 mL空氣當(dāng)成O2來(lái)計(jì)算。

（3）因?yàn)閷W(xué)生初次接觸O2濃度探測(cè)儀，許多學(xué)生都注意到實(shí)驗(yàn)裝置要密封，但是密封后卻無(wú)法放入O2探測(cè)儀，導(dǎo)致設(shè)計(jì)失敗。由于時(shí)間問(wèn)題，筆者出示了自己的設(shè)計(jì)。

2.2活動(dòng)二：演示白磷燃燒除O2效果，分組實(shí)驗(yàn)探究酒精燃燒除O2效果。

設(shè)計(jì)意圖：引發(fā)認(rèn)知沖突，對(duì)學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行二次建構(gòu)，訓(xùn)練解決問(wèn)題的能力。

活動(dòng)過(guò)程：（1）演示白磷燃燒除O2效果。

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1（a）所示。在250 mL平底燒瓶底部放置少量食鹽，取少量白磷置于食鹽上，瓶口插有帶O2濃度探測(cè)儀的特殊連接裝置，容器總?cè)莘e將近300 mL。

學(xué)生看到屏幕上顯示的O2濃度直線下降，如圖1（b）所示，實(shí)測(cè)O2濃度為3.7%。

（2）分組實(shí)驗(yàn)探究酒精燃燒除O2效果。

實(shí)驗(yàn)裝置如圖2（a）所示。實(shí)測(cè)O2濃度為12%，實(shí)驗(yàn)效果圖如圖2（b）所示。

小組討論：酒精燃燒除O2實(shí)驗(yàn)為什么O2濃度會(huì)有那么大的反彈？因?yàn)榫凭紵a(chǎn)生的CO2和H2O由于溫度的問(wèn)題匯集在裝置上方導(dǎo)致O2濃度在燃燒結(jié)束后又反彈，隨著溫度降低水蒸氣冷凝和氣體對(duì)流而趨于均衡。

學(xué)生小結(jié)：白磷和酒精燃燒不能完全除去O2。

2.3活動(dòng)三：加熱鋁粉、鐵粉、銅粉除O2效果分組對(duì)比實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生更多的體驗(yàn)探究過(guò)程，在做科學(xué)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)意識(shí)和能力。

活動(dòng)過(guò)程：200多年前，拉瓦錫為測(cè)定空氣的組成在密閉的裝置中加熱汞12天，那么今天我們選擇比汞活潑的鋁粉、鐵粉、銅粉來(lái)研究一下它們除O2的效果。

加熱銅粉，銅粉表面變黑，用時(shí)460 s；加熱鐵粉，鐵粉中心點(diǎn)暗黑，外圍暗藍(lán)色，最外圈少量呈暗紅色粉末，用時(shí)880 s；加熱鋁粉，鋁粉表面無(wú)明顯變化，用時(shí)900 s。

學(xué)生交流小結(jié)：加熱鋁粉除O2速率慢是因?yàn)殇X粉表面形成致密的氧化膜阻礙了反應(yīng)的進(jìn)行。

加熱銅粉除O2的效率要比加熱鐵粉好，生成了黑色的CuO。加熱

鐵粉除O2雖然耗時(shí)較銅粉多，但也達(dá)到了加熱銅粉除O2的效果。

3教學(xué)反思

這是我校第1次進(jìn)行化學(xué)DIS實(shí)驗(yàn)課，

感到欣慰的是，本課基本達(dá)到了筆者的設(shè)計(jì)目的，探究始于學(xué)生已有知識(shí)，使全體學(xué)生都能積極主動(dòng)參與探究過(guò)程并收獲自己的發(fā)現(xiàn)。

感到遺憾的是，本課在學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)上出現(xiàn)了嚴(yán)重失誤，基本沒(méi)有讓學(xué)生設(shè)計(jì)討論。主要原因在于學(xué)生不熟悉傳感器連接和使用方法。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要提前在相關(guān)課題中介紹并呈現(xiàn)如二氧化碳、溫度、pH傳感器的功能和使用方法，以利于學(xué)生在探究實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

通過(guò)這節(jié)課，筆者體會(huì)到數(shù)字化傳感器的巨大優(yōu)勢(shì)：它可以將肉眼無(wú)法發(fā)現(xiàn)的事實(shí)以數(shù)字化形式呈現(xiàn)出來(lái)，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加精確。但是它無(wú)法替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)初段所起的作用。讓學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，進(jìn)行推理和反思，體會(huì)到知識(shí)的產(chǎn)生和形成過(guò)程，繼而培養(yǎng)相應(yīng)的科學(xué)素養(yǎng)。在學(xué)生剛接觸化學(xué)的初級(jí)階段，還是應(yīng)該多發(fā)揮傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的作用，待學(xué)生具備一定化學(xué)基礎(chǔ)后，結(jié)合具體的情況開(kāi)展DIS實(shí)驗(yàn)教學(xué)，用于提升學(xué)生對(duì)化學(xué)的認(rèn)知和學(xué)習(xí)興趣。