淺談“測定空氣中氧氣含量”的實驗

李成偉

摘 要：實驗是科學知識的來源。為了提高學生的科學素養(yǎng)，促進學生全面發(fā)展，學校要積極開展實驗教學。學生通過觀察、實驗、制作等活動可以探究科學。教師是實施素質(zhì)教育、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的第一責任人，教師教學的創(chuàng)新直接影響素質(zhì)教育的推進和學生創(chuàng)新精神培養(yǎng)的成敗。本文就“測定空氣中氧氣含量”實驗，結(jié)合筆者的教學經(jīng)驗，闡述幾點認識。

關(guān)鍵詞：原型實驗；實驗不足；實驗改進

一、原型實驗及不足之處

1.原型實驗

（1）在集氣瓶內(nèi)加入少量水，并做好標記，將標記以上的部分按體積分為5等份；（2）檢查裝置的氣密性；（3）在燃燒匙內(nèi)裝入足量紅磷，將導(dǎo)管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點燃紅磷，立即伸入集氣瓶中并塞緊橡皮塞；（4）充分反應(yīng)后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾。

2.實驗中的注意事項

測定空氣中氧氣的體積分數(shù)時，所用物質(zhì)應(yīng)滿足的條件：（1）此物質(zhì)能夠在空氣中燃燒，不能用鐵絲代替，鐵絲在空氣中不能燃燒；（2）此物質(zhì)在空氣中燃燒時只能消耗氧氣，不能消耗其他氣體，不能選用鎂代替紅磷，因為鎂不僅與空氣中的氧氣反應(yīng)，還和二氧化碳反應(yīng)；（3）此物質(zhì)在空氣中燃燒時只能生成固體，不能生成氣體，一般不用木炭，用硫代替紅磷。實驗過程中，師生齊心協(xié)力，反復(fù)實驗，找出其中的不足。

3.實驗自身的不足之處

（1）集氣瓶不規(guī)則，等分集氣瓶內(nèi)空氣體積的難度較大；（2）打開橡皮塞，在空氣中點燃白磷時，燃燒產(chǎn)生的白煙會污染空氣；（3）若塞橡皮塞稍慢，熱量使瓶內(nèi)少量空氣溢出，會導(dǎo)致誤差較大；（4）冷卻后打開彈簧夾，有少量水留在導(dǎo)管內(nèi)不能流入集氣瓶，誤差較大。

4.原型實驗的不足給學生造成的影響

（1）學生反復(fù)實驗失敗會挫傷學生對科學探索的積極性；（2）教師滯留在原來實驗的基礎(chǔ)上，不求創(chuàng)新，學生的認知會相應(yīng)地產(chǎn)生概念混淆，操作失去積極作用。

二、原型實驗的改進與創(chuàng)新

1.實驗改進的目的

（1）通過改進裝置，使實驗設(shè)計在原理上更加嚴密，盡可能減少因?qū)嶋H操作和內(nèi)外壓強差造成的誤差；（2）將細微的變化放大，使實驗現(xiàn)象明顯，便于學生觀察，進而對實驗過程及結(jié)果形成深刻的印象。

2.改進后實驗儀器及用品

20W內(nèi)熱式電烙鐵，自制燃燒匙（2個），玻璃注射器，橡皮塞（1個）、橡皮管、長頸漏斗、白磷、紅水。

3.改進后的實驗裝置

（1）連接注射器、長頸漏斗，向長頸漏斗中注紅水，使液面與0刻度相平；（2）將電烙鐵穿入橡皮塞，將自制燃燒匙呈階梯狀固定在烙鐵上；（3）在每個燃燒匙內(nèi)各放一顆白磷，塞緊橡皮塞，接通電源，白磷燃燒后，切斷電源；（4）觀察白磷燃燒現(xiàn)象及液面的變化情況；（5）待白磷熄滅并冷卻后，上下移動長頸漏斗，使兩邊液面相平，觀察注射器內(nèi)液面上升的高度。

4.實驗改進創(chuàng)新的意義

（1）用規(guī)則的注射器，更準確等分玻璃管內(nèi)空氣的體積；（2）用內(nèi)熱式電烙鐵引燃白磷，使反應(yīng)始終在一個密閉的裝置內(nèi)進行，瓶內(nèi)氣體受熱不會逸出，同時也不會污染空氣；（3）使用階梯狀燃燒匙使白磷燃燒時，與注射器內(nèi)的氧氣更能充分地接觸，將氧氣耗盡；（4）長頸漏斗內(nèi)液面的變化能放大氣體體積的改變；（5）通過上下移動長頸漏斗，使液面相平，能保證反應(yīng)前后注射器內(nèi)的氣體壓強保持不變。

實驗教學不僅要求教師熟練完成實驗操作，更高的目標是教師要讓學生在實驗中積極參與、大膽質(zhì)疑、創(chuàng)造性地改進一些原型實驗，尋找完成實驗的最佳器材、途徑等，來增強實驗的可視效果和簡化實驗操作。小學科學實驗教學是一個嶄新的課題，任重而道遠，挑戰(zhàn)與機遇并存，我們只有在實踐中不斷體驗、感悟，才能早日取得科學實驗教學的“真經(jīng)”，培養(yǎng)具有科學素養(yǎng)的一代新人。