劉穎異

摘要：學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)《空氣中氧氣含量的測(cè)定》實(shí)驗(yàn)的缺陷，教師帶領(lǐng)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)發(fā)生誤差的操作或儀器缺陷逐一修正或改進(jìn)，提出實(shí)驗(yàn)改進(jìn)的方向，進(jìn)而提出該實(shí)驗(yàn)的一種新的改進(jìn)案例。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；創(chuàng)新教學(xué)；探究合作

中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2021）05-0097

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》強(qiáng)調(diào)“堅(jiān)持以能力為重”，把“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式”作為人才培養(yǎng)體制改革的重要內(nèi)容[1]。在初中化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)不局限于課本實(shí)驗(yàn)的演示，而應(yīng)將學(xué)生作為課堂的主體，有意識(shí)地帶領(lǐng)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)方法和策略，從而培養(yǎng)學(xué)生“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

從初中化學(xué)來看，《空氣中氧氣含量的測(cè)定》這一實(shí)驗(yàn)是學(xué)生接觸到的第一個(gè)比較系統(tǒng)和深入的實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)氧氣的化學(xué)性質(zhì)以及之后的各大實(shí)驗(yàn)起到了奠基的作用，因此說這一實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的入門課題也不足為過；從《空氣》這一節(jié)來看，學(xué)生首先了解拉瓦錫實(shí)驗(yàn)，大致明白測(cè)定空氣中氧氣含量的方法，而后學(xué)習(xí)教材對(duì)拉瓦錫實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，再通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論深入學(xué)習(xí)空氣中的各成分以及純凈物混合物的概念，因此，這一實(shí)驗(yàn)起到了重要的承上啟下的作用。

《空氣中氧氣含量的測(cè)定》重點(diǎn)是要學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的原理、過程、現(xiàn)象、結(jié)論；難點(diǎn)是要突破實(shí)驗(yàn)失敗原因的排查?；瘜W(xué)教師在進(jìn)行這項(xiàng)演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生很難掌握該實(shí)驗(yàn)的重難點(diǎn)，因此筆者認(rèn)為增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)感及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)是非常有必要的。

如何讓學(xué)生在學(xué)習(xí)這一節(jié)實(shí)驗(yàn)中對(duì)實(shí)驗(yàn)有著深入本質(zhì)的了解。筆者認(rèn)為教師應(yīng)進(jìn)行教學(xué)資源的鋪墊，學(xué)生通過整合自己已有的認(rèn)知，在完成任務(wù)中獲取信息，對(duì)自己的思維合理性進(jìn)行主動(dòng)、自覺的判斷以及對(duì)自己的思維過程進(jìn)行調(diào)節(jié)，加深對(duì)主題和過程的理解。教學(xué)中筆者采用了實(shí)驗(yàn)探究法、小組合作法、以及列舉缺點(diǎn)法讓學(xué)生在探究和討論當(dāng)中碰撞出智慧的火花。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)流程簡述如下：

首先教師可以以翻轉(zhuǎn)課堂的形式讓學(xué)生預(yù)習(xí)一遍教材演示實(shí)驗(yàn)，然后在課堂上提供資源讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)操，學(xué)生小組討論步驟、記錄現(xiàn)象、以及分析結(jié)論。在這個(gè)過程當(dāng)中，肯定有一些小組會(huì)實(shí)驗(yàn)失敗的，那么教師不必驚慌，我們完全可以善加利用讓他們自己去總結(jié)實(shí)驗(yàn)失敗的原因，從而加深他們的理解和記憶，學(xué)生體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)的不便之后會(huì)發(fā)現(xiàn)我們的教材實(shí)驗(yàn)是有明顯的缺陷的。首先實(shí)驗(yàn)的操作較為繁雜：1.實(shí)驗(yàn)前要檢查裝置的氣密性；2.實(shí)驗(yàn)當(dāng)中燃燒匙地伸入集氣瓶不得過慢；3.實(shí)驗(yàn)后要等裝置完全冷卻后才能打開止水夾。在如此繁瑣的操作下，實(shí)驗(yàn)的成功率是不高的。并且，不管燃燒匙地伸入如何快速，總會(huì)有些五氧化二磷會(huì)逃逸到空氣當(dāng)中，污染空氣，這與我們目前提倡的環(huán)保理念是不相符合的。

這時(shí)，學(xué)生已經(jīng)饒有興趣想要思考改進(jìn)實(shí)驗(yàn)。教師不應(yīng)該簡單地給學(xué)生展示優(yōu)秀的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)案例讓學(xué)生去認(rèn)知改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，而是應(yīng)該進(jìn)一步地去引導(dǎo)、指導(dǎo)學(xué)生討論如何去改進(jìn)實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。教師把學(xué)生在進(jìn)行討論過程中形成的標(biāo)準(zhǔn)用科學(xué)規(guī)范的語言進(jìn)行提煉、整合，從而形成師生共同認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)。[2]筆者和學(xué)生一起設(shè)計(jì)了如下這張表格，帶領(lǐng)學(xué)生將此實(shí)驗(yàn)的缺陷逐一列出，讓學(xué)生進(jìn)行小組討論，再將每一項(xiàng)缺陷逐條改進(jìn)從而去避免實(shí)驗(yàn)當(dāng)中可能會(huì)出現(xiàn)的失誤。

學(xué)生在討論和改進(jìn)的過程當(dāng)中會(huì)萌發(fā)出很多奇思妙想。課堂上，有學(xué)生認(rèn)為可以用電熱絲去引燃白磷，也有學(xué)生認(rèn)為可以用電吹風(fēng)熱風(fēng)來引燃白磷，從而達(dá)到消耗氧氣的目的。這些想法都是非常有創(chuàng)意的，學(xué)生的思維也得到了進(jìn)階。這些改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于裝置的體系完全密封，避免了燃燒匙伸入集氣瓶過慢的問題。然而通過觀察我們發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)中使用了橡皮塞，那么也就是說裝置還是具有漏氣的可能性；并且實(shí)驗(yàn)中用到導(dǎo)管，導(dǎo)管中可能會(huì)殘留水分影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此我們可以再做進(jìn)一步的優(yōu)化。

最終筆者帶領(lǐng)學(xué)生討論出一個(gè)關(guān)于《空氣中氧氣含量的測(cè)定》的較為簡便的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。它的實(shí)驗(yàn)原理是利用白磷緩慢氧化，消耗試管中的氧氣。裝置中提供熱水，給白磷提供一個(gè)較高的溫度，從而加快白磷的氧化速率，使得我們的實(shí)驗(yàn)在三到五分鐘就能完成，具體實(shí)驗(yàn)操作流程如下：

首先在燒杯當(dāng)中倒入熱水，用鑷子將白磷夾出放于試管當(dāng)中，卡入玻璃絲球，玻璃絲球的作用是卡住白磷以免掉落。將試管倒立固定于熱水面上，在熱水的作用下白磷迅速氧化生成大量白煙，水面不斷在試管當(dāng)中攀升，最終停留在試管體積約為1/5的位置。為了讓我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為準(zhǔn)確更加具有說服力，我們可以將試管中的這部分水取出，用量筒測(cè)量一下體積，如試管的體積為20毫升，經(jīng)過測(cè)量，倒入量筒中的水的體積約為4毫升，所以上升的水約占試管體積的1/5，從而我們可以得出氧氣約占空氣體積1/5這一結(jié)論。

這一實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)的操作非常簡單明了；精簡了實(shí)驗(yàn)儀器，簡化了實(shí)驗(yàn)步驟；整個(gè)體系完全處于密封狀態(tài)，因此實(shí)驗(yàn)的成功率大大得以提高；并且在這個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，筆者并沒有提前將試管分為5等份，取消預(yù)設(shè)，用定量分析代替定性分析，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加精準(zhǔn)、探索意味更為濃厚；最后生成的五氧化二磷幾乎完全沒有逃逸到空氣中，達(dá)到綠色環(huán)保的要求。

縱觀這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)流程，實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了學(xué)生的體驗(yàn)感和參與感，使得學(xué)生記憶更為深刻；簡化了實(shí)驗(yàn)方案，降低了實(shí)驗(yàn)誤差；并且不僅僅是讓學(xué)生看到改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)，而是讓學(xué)生體驗(yàn)到改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《教育規(guī)劃綱要》工作小組辦公室.教育規(guī)劃綱要學(xué)習(xí)輔導(dǎo)百問.北京：教育科學(xué)出版社，2010：33.

[2]唐云波.初中化學(xué)“教·學(xué)·評(píng)一體化”教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)施[J].化學(xué)教育，北京：化學(xué)教育雜志社，2013. （6）：50-54.

（作者單位：廣東省深圳市寶安區(qū)新安中學(xué)（集團(tuán)）初中部 518101）