《測定空氣中氧氣含量》案例及反思

陳勇++楊芳權

[摘 要]

借助“問題導學法”，讓學生驗證拉瓦錫的實驗結果，分層有序開展實驗，有效幫助學生理解實驗原理，提高學生思維能力及解決問題能力。

[關鍵詞]

氧氣含量；問題導學；反思

一、引言

作為輔助學生建構化學知識重要手段的演示實驗，在整個教學過程中具有重要意義。只有充分挖掘演示實驗背后的潛在價值，才能有效提高課堂效率。

筆者在給學生演示《測定空氣中氧氣含量》（人教版九年級上冊實驗2-1）的過程中，采取的多是演示加講解的常規方法，結果發現，學生能從該演示實驗中建構起來的知識非常有限。在大量研究了前輩們的優秀教案之后，筆者嘗試著在該演示實驗中運用“問題導學法”，并在一定程度上獲得了較好的教學感受。現將其整理成文，希望能與各位同行分享。

二、案例描述

在學生當堂閱讀教材中實驗內容后，展開下列課程學習：

環節一：借助簡單實驗現象，理解實驗原理

教師展示一個立有一根香的培養皿，問：“如果往燃著的香上扣一支試管，能看到什么現象？”

學生很輕松地回答：“香會熄滅。”

“為什么呢？”

依然很輕松：“因為缺氧。”

教師往培養皿中注水，再問：“如果往燃著的香上扣一支試管，除了香會熄滅，我們還能看到什么現象呢？”

學生稍作思考后，回答：“水面會上升。”

“為什么呢？”

部分學生很肯定的口吻：“試管內氧氣被消耗，氣壓降低了。”……通過進一步討論，學生達成一致看法：水上升的體積約等于氣體減少的體積。

教師板書：水上升的體積=氣體減少的體積。

環節二：引入實驗裝置，準備演示實驗

教師講授：“為了更為精準地驗證拉瓦錫的實驗結果，教材為我們提供了實驗2-1的一套裝置。請大家結合我們剛剛總結的這個等量關系（指向黑板），先研究一下這套裝置的工作原理。”

學生小組討論后，請代表總結發言：“這套裝置的工作原理，主要是通過紅磷燃燒，消耗集氣瓶中的氧氣，然后通過吸入集氣瓶中水的體積，來確定集氣瓶中氧氣的體積。”

環節三：“問題導學法”在該演示實驗中的應用

教師：“既然大家已經了解了該裝置的工作原理，在老師進行演示實驗前，請大家再思考下列幾個問題。”

投影顯示：

①實驗前是否需要檢驗裝置氣密性？若需要，該如何檢驗？

②用什么方法，可以將集氣瓶中的空間均分成五等份？

③集氣瓶中預留少量水，可能是做何用？

④我們如何選擇耗氧劑？蠟燭、小動物等都能消耗氧氣，他們可否用于該實驗？為什么？

⑤教材為我們提供了紅磷，你覺得紅磷燃燒的產物應該是什么狀態？試驗中，它的用量有什么要求嗎？

⑥如果讓你進行實驗演示，你的操作流程如何？

⑦如果實驗成功，你可能觀察到什么現象？

學生小組討論后，請學生代表發言。教師適時提示、補充，最后總結：

①需要檢查氣密性，方法與實驗1-7類似；

②將集氣瓶灌滿水后，均分其中的水，就可以達到均分集氣瓶中空間的目的；

③預留的水可能是為了保護瓶底，也可能是為了吸收磷的燃燒產物；

④耗氧劑的選擇原則是：不僅只能充分消耗氧氣，還不能產生其他氣體；依此原則，蠟燭和小動物都不能用于實驗。并且不難推測，紅磷燃燒的產物不會是氣態；而且，為了將氧氣完全消耗，試驗中必須放置過量紅磷；

⑤實驗操作中，為了防止氮氣受熱逃逸，實驗前必須夾緊止水夾；為了試驗后集氣瓶能將水順利吸入，打開止水夾前，必須等集氣瓶冷卻，瓶中氮氣壓強下降；

⑥如果實驗成功，將能看到進入集氣瓶中的水的體積，約占集氣瓶總體積的五分之一。

……

教師進行驗證性演示實驗。

……

三、案例分析

在以前的教學過程中，每次學到這部分內容，筆者主要都是邊演示、邊講解。結果，學生表面上看積極性非常高，但其中只有少部分同學能較好理解掌握，多數同學都是上課時看熱鬧，下課了再背實驗。這樣的教學模式，不僅老師教起來很累，而且學生學得也太被動，教學效果很不理想。通過“問題導學法”的引入，這種狀況幾乎被完全打破。

首先，學生的學習不再被動。在這次試驗過程中，課堂上沒有了教師的權威性，而是通過合作對話來進行理性的分析。學生和教師之間不存在主體與主導的關系，而都是平等的合作者和分享者。在整個學習過程中，所有結論都是通過學生自己討論分析得出，他們不僅可以清晰地記住實驗的結論，還能較明晰地理解這個結論的來由，更重要的是，他們還同時學會了思考類似問題的方法。

例如，原來在學完本章內容后，當被問及：“為何木炭、硫等可燃物不適合用于本實驗”時，學生總是很難答上來，因為在此前的學習中，并沒有提及木炭和硫的燃燒。而通過本節課的討論，學生已經知道：“選擇耗氧劑的原則”，并且這個原則是他們通過討論得出。那么，在以后的學習中就不難判斷：反應后，有其他氣體生成的碳和硫都不能直接用于本實驗。甚至，在后來的學習過程中，他們還能判斷：能與氮氣反應的鎂條，也不能直接用于該實驗。以問題的形式引導學生思考、學習，真正達到舉一反三之功效。

其次，這樣的高效課堂，對教師的備課思維也提出了一定挑戰。在整個備課的過程中，教師不僅要先明確目標，了解整個知識體系，還必須將自己的思維放低到學生的層面，將整個知識目標劃分為一個個學生力所能及的階梯，然后有針對性地設計相應的問題，引導學生去進行有效的知識建構。

在設計本堂課的導學問題時，筆者就在這方面頗費心思。首先，開篇的第一題不能太難，以免打擊學生積極性，于是，筆者先安排了一個檢查氣密性的簡單問題；隨后，問題的難度慢慢增大，耗氧劑的選擇，再到想象中的實驗操作流程。這類問題，對學生來說是有一定挑戰性的，畢竟，他們手上都沒有真實的裝置可以進行試驗。至于止水夾何時關閉、何時打開的問題，則是筆者故意給他們設置的陷阱，只有當他們思維足夠縝密時，才有可能被發現。事實也證明，在沒有更多提示的情況下，大部分同學都將止水夾的作用忽略了。

[參 考 文 獻]

[1]鄭長龍.化學實驗教學新視野[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]張升暉，楊春梅.化學實驗[M].北京：中國計量出版社，2007.

（責任編輯：張華偉）