劉艷

摘要：從藥品的選擇、裝置的改進、誤差的分析、數(shù)字化實驗為線索，對書本重要實驗“空氣中氧氣含量測定”展開復習，增加知識的深度和廣度，提高了學生的參與度，同時也有效地提升了學生的科學探究能力，有利于培養(yǎng)學生的科學精神。

關(guān)鍵詞：氧氣含量;改進;傳感器

文章編號：1008-0546（2018）10-0079-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

一、教學背景

“空氣中氧氣含量的測定”是滬教版九年級化學上冊第一章第2節(jié)“化學研究些什么”中化學研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)中的內(nèi)容，也是初中化學一個非常重要的實驗。在新授課時期，由于當時九年級學生剛接觸化學物質(zhì)不久，知識儲備不夠，實驗操作能力和科學探究能力也比較欠缺，只能以老師講授實驗、演示實驗為主，學生參與度不夠。經(jīng)過一年的學習，學生對化學已經(jīng)積累了一定的知識基礎和方法基礎，就有必要對該節(jié)內(nèi)容加以復習，增加知識的深度和廣度。筆者以學生的認識發(fā)展為線索組織教學，以探究的視角深入，從理性的視角提升，以創(chuàng)新的視角升華。

二、教學目標

（1）通過對“空氣中氧氣含量的測定”的藥品選擇、實驗裝置、實驗原理等的復習，使學生對燃燒、堿的化學性質(zhì)、壓強等相關(guān)知識得以鞏固。

（2）通過交流討論、小組合作、實驗探究等活動，培養(yǎng)學生的合作意識和科學探究能力，幫助學生養(yǎng)成敢于“質(zhì)疑”書本的批判性思維。

（3）通過對實驗的對比分析，滲透環(huán)境保護意識，培養(yǎng)實驗探究和創(chuàng)新素養(yǎng)，感受到化學的學科價值和學科魅力，激發(fā)學生親近化學，熱愛化學的責任感。

三、教學過程設計

1.激發(fā)興趣，引出主題

播放視頻：拉瓦錫鐘罩實驗

過渡語：拉瓦錫多次重復鐘罩實驗，每次實驗歷時12天，堅持不懈，最終得出空氣中氧氣含量為21%。由于該實驗的藥品汞毒性較大，所以我們的義務教育教科書（九年級上冊）2001年至今，就改用紅磷燃燒測定“空氣中氧氣含量”（見圖2）。

設計意圖：感悟經(jīng)典，讓學生體會到任何一個科學理論的得出都是來之不易的。作為今天的我們，需要繼承和發(fā)揚前人持之以恒、勇于探究的科學精神。

三、復習回顧，激發(fā)認知沖突

師【Q1】請大家回憶一下測定空氣中氧氣含量的實驗原理是什么？

【生】利用可燃物燃燒，消耗氧氣，產(chǎn)生壓強差，引發(fā)液體倒吸。

【Q2】從原理中可見，我們選擇的藥品要具有可燃性，那么是不是所有可燃性的物質(zhì)，都可以用來測定空氣中氧氣含量呢？

【Q3】蠟燭燃燒雖然消耗了氧氣，但同時也產(chǎn)生了新的氣體二氧化碳，所以我們認為它不可以用來測定空氣中氧氣含量，大家同意嗎？如果老師說蠟燭也可以呢，你信不信呢？請大家思考：在原裝置的基礎上如何修改，就可以利用蠟燭實現(xiàn)測定空氣中氧氣含量？

【學生活動】先獨立思考，再相互交流談論，得出結(jié)論。

教師評析：我們發(fā)現(xiàn)，原來并不是所有產(chǎn)生新氣體的化學反應都不可以用來測定空氣中氧氣含量，我們只要能找到合適的吸收劑，將產(chǎn)生的氣體吸收掉，從而形成壓強差，也照樣可以用來測定空氣中的氧氣含量。

設計意圖：通過由淺入深、循序漸進的層層提問，教師有意識地將第一章和第七章的化學知識互相串聯(lián)在一起，既達到了對相關(guān)知識的整合復習，同時也有利于培養(yǎng)學生“質(zhì)疑”的思維方式，勇于批判不完善的、舊的觀點。

【Q4】蠟燭燃燒對比書本中的紅磷燃燒，最大的優(yōu)點是什么？

設計意圖：滲透環(huán)保意識，養(yǎng)成愛護環(huán)境的習慣。“綠色應用”也是初中化學核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容，是中考考查的重要目標。

3.實驗改進，對比分析

師【Q5】通過分析，我們發(fā)現(xiàn)蠟燭完全可以實現(xiàn)測定空氣中的氧氣含量，請大家動手完成實驗。

【學生活動】四人一組，分組實驗，記錄現(xiàn)象，得出結(jié)論。

師【Q6】大家在完成實驗后，是不是都得到了和拉瓦錫一樣的結(jié)論，測出空氣中氧氣含量為21%？如果沒有，請你推測導致誤差產(chǎn)生的原因。

生：實驗前需將蠟燭在容器外點燃伸入容器內(nèi)，燃燒的蠟燭伸入容器內(nèi)瞬間，容器內(nèi)的部分空氣受熱膨脹逸出，導致結(jié)果偏高。

設計意圖：“空氣中氧氣含量的測定”在新授課時由于產(chǎn)生的P₂O會對空氣造成污染，所以只能是教師演示實驗，學生沒有真正地參與進來。在復習時，采用蠟燭燃燒，學生可以自己動手操作，既鍛煉了學生的基本實驗操作能力，又可以讓學生真真實實地感受到實驗誤差的來源，喚醒學生的記憶，激發(fā)了學生的學習興趣，調(diào)動了學生學習的興奮點。

師【Q7】大家根據(jù)自已在做實驗過程中的切身感受，你還能想到導致誤差的其他方面的原因嗎川？

生：實驗中所用的導管充有空氣，蠟燭火焰熄滅倒吸后這部分空氣進入容器，導管中充滿水，而這部分水本應該進入容器中，導致結(jié)果偏低。

師【Q8】請大家回憶量氣管的使用注意事項，發(fā)現(xiàn)兩邊液面存在高度差會對氣體產(chǎn)生壓縮，從而影響氣體體積的測量，所以我們在進行最后的測定前需要做什么操作？

設計意圖：通過學生親自動手實驗時出現(xiàn)的誤差，啟發(fā)學生對實驗過程中細節(jié)的反思。復習課如果僅僅停留在新授課時期的知識層面，會讓學生沒有新鮮感，缺乏趣味性。通過本節(jié)課復習，讓學生從全新的視角，更深層次地復習舊問題，達到對知識點的真正理解，而非死記硬背。同時也讓學生加深對“量氣管測量氣體體積前需要調(diào)節(jié)兩邊液面在同一水平面”這一教學難點的印象。

師【Q9】你能將裝置進一步簡化，就利用我們生活中隨處可見的器材完成“測定空氣中氧氣含量的實驗”嗎？（提示：藥品：蠟燭，氫氧化鈉溶液;器材：透明水盆、塑料瓶）

【學生活動】四人一組，相互交流，畫出裝置圖（圖4），上臺展示交流。

設計意圖：對于這種書本上有探究價值的實驗，我們要敢于改進實驗裝置，體會創(chuàng)新帶來的樂趣。由學生相互合作交流、改進實驗裝置，匯報實驗成果、現(xiàn)場展示，使學生學會分享、學會合作、學會思考、學會評價，感受合作帶來的成功與喜悅。

4.數(shù)字實驗，更新觀念[2]

師：在上述實驗探究過程中，沒有任何證據(jù)可以證明消耗的氣體就是氧氣？隨著科技的不斷發(fā)展，新的實驗技術(shù)和實驗手段登上了化學舞臺，那就是傳感器，基本結(jié)構(gòu)如下：

暖寶寶是我們?nèi)粘３Ｓ玫娜∨O備，大家都知道暖寶寶的發(fā)熱原理嗎？老師今天就用暖寶寶來測定空氣中的氧氣含量（圖6），利用三頸燒瓶，配合采用壓強、氧氣、溫度三種傳感器同時檢測暖寶寶發(fā)熱過程中三種物理量的變化趨勢，其結(jié)果如圖7。

師【Q10】：大家可以從圖像上獲取到哪些信息？

設計意圖：通過數(shù)字化實驗，使學生感受到科學技術(shù)的發(fā)展對化學學科產(chǎn)生的重大影響，既開闊了學生的視野，又提高了學生學習化學的興趣，促進學生學科素養(yǎng)的提高。同時也體現(xiàn)了創(chuàng)新實驗的數(shù)字化趨勢，體現(xiàn)了初中化學實驗從傳統(tǒng)走向現(xiàn)代;體現(xiàn)了化學實驗從靜態(tài)走向動態(tài);體現(xiàn)了化學實驗從定性走向定量。同時還實現(xiàn)了氣壓、氧氣濃度、溫度三者的同步變化，大大節(jié)約了實驗時間。通過分析圖像，還鞏固了圖像題的解題策略。

四、教后反思

本堂課筆者嘗試探索和革新實驗探究復習課的新模式，教師圍繞復習的核心知識精心設置問題，問題設置環(huán)環(huán)相扣，有層次、有梯度。學生的活動形式豐富，學生的思考有層次、有深度。在教學設計上以實驗創(chuàng)新為核心，以數(shù)字化實驗為亮點，體現(xiàn)創(chuàng)新實驗的數(shù)字化、綠色化、家庭化。對實驗的改進和創(chuàng)新，可提升學生的探究能力，培養(yǎng)學生的科學精神，促進學生化學核心素養(yǎng)的達成。

參考文獻

[1]尚廣斗.“空氣中氧氣含量的測定”實驗的研究和改進[J].化學教學，2009（11）：13-14

[2]王壽紅.氣體壓力傳感器在“空氣中氧氣含量的測定”實驗中的應用[J].教學儀器和實驗，2014（8）：28-30