摘 要：實驗活動是使學(xué)生通過親身經(jīng)歷體驗科學(xué)探究的一種有效途徑。作為義務(wù)教育階段化學(xué)課程的啟蒙教師，不但要認真解讀教材文本，更應(yīng)深入挖掘?qū)嶒灲滩谋澈蟮慕逃齼r值，讓學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)在實驗活動中得到有效提升。

關(guān)鍵詞：測定空氣中氧氣含量;實驗教學(xué);素養(yǎng)教育

《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011版）》明確指出：“義務(wù)教育階段的化學(xué)教育，要激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的好奇心，引導(dǎo)學(xué)生認識物質(zhì)世界的變化規(guī)律，形成化學(xué)的基本觀念;引導(dǎo)學(xué)生體驗科學(xué)探究的過程，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力;引導(dǎo)學(xué)生認識化學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境的相互關(guān)系，理解科學(xué)的本質(zhì)，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?！?/p>

科學(xué)探究是義務(wù)教育階段化學(xué)課程中的五個一級主題之一，它包含了四個二級主題，它對發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的作用。《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011版）》規(guī)定要培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能，完成8個學(xué)生基礎(chǔ)實驗。學(xué)習(xí)和運用化學(xué)實驗技能和科學(xué)探究方法，離不開實驗活動，因此科學(xué)探究既作為學(xué)習(xí)方式，又作為學(xué)習(xí)內(nèi)容和目標，貫穿在其他各個主題的學(xué)習(xí)中。

作為義務(wù)教育階段化學(xué)課程的啟蒙教師，我們不但要認真解讀實驗教材文本，更應(yīng)深入挖掘?qū)嶒灲滩谋澈蟮慕逃齼r值，讓學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)在實驗活動中得到有效提升。在此，下文將以解讀人教版教材中的“測定空氣中氧氣含量”實驗為例，談?wù)剬Τ踔谢瘜W(xué)實驗教學(xué)中素養(yǎng)教育的初步認識。

一、 對教材和學(xué)情的初步分析

1. 人教版九年級化學(xué)教材把對“空氣的認識”安排在上冊第二單元第1課題，作為初中化學(xué)中接觸具體化學(xué)物質(zhì)知識的開端，這樣的編排符合“從學(xué)生熟悉的事物入手，進行科學(xué)教育”的原則，也可以比較順利地引導(dǎo)學(xué)生進入化學(xué)世界探索物質(zhì)的奧秘。

2. 盡管小學(xué)自然課對空氣和氧氣已略有介紹，但由于空氣看不見摸不著，學(xué)生只知道它的重要性，卻不清楚空氣到底是什么。所以教材以“空氣是由什么組成的”作為本課題的第一板塊，先介紹了法國化學(xué)家拉瓦錫對空氣成分研究的有關(guān)實驗和貢獻，而后仿照設(shè)計了一個簡單的“測定空氣里氧氣的含量實驗”，最后簡介了空氣中的其他組成成分。

二、 “測定空氣中氧氣含量”實驗教學(xué)的普遍現(xiàn)狀

1. 照本宣科地完成演示實驗，缺乏對實驗的深入推理。教師演示完實驗，學(xué)生觀察到燒杯中的水沿導(dǎo)管進入集氣瓶約上升1/5體積，教師就引導(dǎo)學(xué)生下結(jié)論“空氣中氧氣的體積分數(shù)約為1/5”。當時學(xué)生會認同我們給出的結(jié)論，但這只是被老師告知的結(jié)論，學(xué)生并沒有經(jīng)歷自己內(nèi)心真正的思維推理和演繹，也沒有落實反思與交流，因此根本談不上發(fā)展學(xué)生的探究能力和科學(xué)素養(yǎng)。

2. 過度重視對實驗的記憶。具體表現(xiàn)為：以背實驗步驟、現(xiàn)象、結(jié)論，背考點為主要任務(wù)，強化了實驗結(jié)論，弱化了實驗過程，這樣與新課程理念、素養(yǎng)教育背道而馳。

3. 實驗教學(xué)重點有偏差。把教學(xué)重點放在了誤差的討論上，而忽視了這個實驗的原理背后的教育價值。這樣的教學(xué)只停留在文本表層，忽略了科學(xué)實基本方法、基本觀念的滲透。

三、 “測定空氣中氧氣含量”實驗教學(xué)的深層解讀

1. 設(shè)計實驗問題串，重視科學(xué)推理過程

我們在進行這個實驗教學(xué)時，如果只是引導(dǎo)學(xué)生通過觀察水的回流認識空氣中氧氣含量約為1/5，就顯得很膚淺，也沒有價值。因此，我認為在教學(xué)該實驗時可以設(shè)計以下幾個問題，引導(dǎo)學(xué)生進行推理：

（1）實驗前，集氣瓶中的氣體全部是什么氣體？

（2）為什么紅磷一定要過量？

（3）紅磷燃燒后生成物是什么狀態(tài)？有沒有生成新的氣體？能不能選擇燃燒后會生成氣體的其他物質(zhì)？

（4）紅磷燃燒消耗了氧氣，會使集氣瓶中的壓強如何變化？水為什么會回流入集氣瓶？

（5）為什么要冷卻到室溫才能打開止水夾？如果沒有冷卻就提前打開，會有什么影響？

教師根據(jù)實驗內(nèi)容創(chuàng)設(shè)問題情景，設(shè)計這樣一組有層次、相互關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵性問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，深刻理解實驗推理的基本思路。學(xué)生只有經(jīng)歷了這樣嚴密的思考和推理，才能實現(xiàn)探究能力的發(fā)展，落實素養(yǎng)能力的提升。

2. 關(guān)注化學(xué)發(fā)展史，注重實驗教材淵源

偉大的化學(xué)家拉瓦錫“測定空氣中氧氣含量”的實驗，被譽為“最美四大實驗”之一。

然而不少教師在上這一課時，對于空氣成分的發(fā)展史往往視而不見，忽視了教材與史實的聯(lián)系，很唐突地進行演示實驗，并告知學(xué)生結(jié)論。其實，我們在分析和處理教材時，不妨多進行這樣的思考：拉瓦錫的“測定空氣中氧氣含量”與教材中的“測定空氣中氧氣含量”實驗有什么關(guān)系？帶著這樣的疑問進行備課，才能發(fā)現(xiàn)這兩個實驗通過相同的實驗原理串在一起，引導(dǎo)學(xué)生初步了解該實驗背后的教育價值。

3. 深層解讀文本，挖掘?qū)嶒灥慕逃齼r值

關(guān)于實驗原理的具體分析，我們又可以設(shè)計一個個問題：“實驗前要檢查裝置的氣密性嗎？為什么？”“能不能在敞口容器中測定空氣中氧氣含量？”……學(xué)生通過思考、討論后能找到答案。老師再進行適時分析、歸納出這個實驗背后的價值——在密閉體系中，利用壓差法間接證明一種混合氣體且測定某一成分的體積分數(shù)或含量。這就自然而然地滲透了密閉體系下的守恒觀，為后期開展質(zhì)量守恒定律的實驗探究埋下伏筆。

四、 鏈接中考——體現(xiàn)實驗教學(xué)中的素養(yǎng)教育

近年來，各地市的中考不再是考查學(xué)生的死記硬背，而是以檢測學(xué)生通過閱讀材料、獲取有效信息、解決實際問題等各方面的能力為目的的考試，這種試題的特點在探究題中得到充分體現(xiàn)。在此，我將以2019年福建省中考化學(xué)試題第17題為例來進行簡要說說實驗中的素養(yǎng)教育。

（一） 原題再現(xiàn)

某興趣小組開展“測定密閉容器中某種氣體的體積分數(shù)”的探究實驗：

【實驗1】用紅磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的體積分數(shù);

【實驗2】在集氣瓶內(nèi)壁用水均勻涂附鐵粉除氧劑（其中輔助成分不干擾實驗），利用鐵銹蝕原理測定空氣中氧氣的體積分數(shù);（圖1、圖2略）

（1）實驗1中，紅磷燃燒的主要現(xiàn)象是 ? ?。紅磷熄滅后，集氣瓶冷卻至室溫，打開K，水能倒吸入集氣瓶中的原因是 ? ?。

（2）為提高實驗的準確性，以上兩個實驗都需要注意的事項是 ? ?。

（3）實驗過程中，連接數(shù)字傳感器，測得實驗1、實驗2中氧氣的體積分數(shù)隨時間的變化關(guān)系分別如圖3、圖4所示，依據(jù)圖3、圖4信息， ? ?（填“實驗1”或“實驗2”）的測定方法更準確，判斷依據(jù)是 ? ?。

（4）結(jié)合你的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，若要尋找紅磷或鐵粉除氧劑的替代物，用圖1或圖2測定空氣中氧氣的體積分數(shù)，該替代物應(yīng)滿足的條件是 ? ?（寫兩點）。

【實驗3】測定用排空氣法收集到的集氣瓶中的二氧化碳的體積分數(shù)。（如圖5，圖6）

問題：

（5）甲同學(xué)設(shè)計圖5所示裝置進行測定，濃氫氧化鈉的作用是 ? ?（用化學(xué)方程式表示）。

（6）乙同學(xué)提出，僅利用圖6所示裝置，在不添加其他試劑的前提下，也能測得集氣瓶中二氧化碳的體積分數(shù)。為達到實驗?zāi)康?，操作方法?? ?。

（二） 本題知識考點分析

本試題以“測定密閉容器中某種氣體的體積分數(shù)”為核心線索，揉合實驗現(xiàn)象描述與分析、化學(xué)方程式的書寫、反思與拓展，在實驗探究中進行分析和推理，充分體現(xiàn)省考綱“初中化學(xué)學(xué)業(yè)考試準確地反映初中畢業(yè)生達到《義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）》所規(guī)定的化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)水平”的要求;充分發(fā)揮了考試對教學(xué)的導(dǎo)向作用，凸顯學(xué)科特點、加強實驗教學(xué)，引導(dǎo)教師改進課堂實驗教學(xué)，以學(xué)生為本，讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、提升科學(xué)素養(yǎng);充分體現(xiàn)了知識的基礎(chǔ)性：面向全體學(xué)生，考查了初中化學(xué)基礎(chǔ)知識、基本技能、學(xué)科思想與方法，利于學(xué)生今后的可持續(xù)性學(xué)習(xí)發(fā)展;充分體現(xiàn)了科學(xué)性：主、客觀題比例科學(xué)，留給學(xué)生充分思維和解答的時間。

我們認真分析這道題不難發(fā)現(xiàn)，它以“紅磷燃燒法測定空氣中氧氣的體積分數(shù)”這個教材中的實驗為原型，進而用鐵粉除氧劑代替紅磷減小實驗誤差，最后拓展為測定用排空氣法收集的集氣瓶中的二氧化碳的體積分數(shù)。實驗層層推進，問題抽絲剝繭，都回歸到一個關(guān)鍵：利用密閉體系中產(chǎn)生的壓差來測量某一成分的體積分數(shù)。在新授“空氣中氧氣含量測定”實驗時，如果我們都能做到不只停留在實驗的表象上，而能深層次挖掘?qū)嶒炍谋颈澈蟮慕逃齼r值，那么不管中考如何設(shè)題，學(xué)生們都將能應(yīng)答如流，因為在平時的教學(xué)中我們注重和培養(yǎng)了探究能力，即素養(yǎng)教育。

總的來講，本試題針對多年來形成的初中化學(xué)“聽、記、背、練”的現(xiàn)狀，在一定程度上將科學(xué)探究作為改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的突破口，并強調(diào)科學(xué)探究是重要的學(xué)習(xí)活動和實踐過程;檢測了教師的有效教學(xué)和學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。

（三） 反思與感悟

結(jié)合本試題的分析與探究，我們教師在平時的實驗教學(xué)過程中注意以下幾個方面。

1. 從知識上，要重視基礎(chǔ)、夯實雙基，使學(xué)生全面掌握知識。

2. 從方法上，要重視學(xué)生知識落實與遷移。

3. 從思想上，要重視回歸教材，處理好練習(xí)、復(fù)習(xí)、考試的頻率關(guān)系。

4. 從能力培養(yǎng)上，要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會思考和推理，讓學(xué)生思維遷移、發(fā)散，開拓、活躍，切實提高分析和解決問題的能力，落實素養(yǎng)教育。

以上是本人以解讀“空氣中氧氣含量測定實驗”為例，對初中化學(xué)實驗教學(xué)的幾點思考，“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”。只有深入鉆研教材，深挖文本的教育價值，才能使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到有效提升！

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011版）[S].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2]黃燕寧.初中化學(xué)有效教學(xué)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2015.

作者簡介：張香珠，福建省三明市，三明市寧化第五中學(xué)。