“空氣的組成”教學(xué)設(shè)計(jì)案例

王穎

一、教學(xué)說(shuō)明

1.教學(xué)內(nèi)容分析

“空氣的組成”是滬教版九年級(jí)化學(xué)教材第二章第一節(jié)，在學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室基本儀器和操作以及一些基本概念后，空氣是學(xué)生在化學(xué)課上接觸到的第一種身邊的化學(xué)物質(zhì)。本單元選擇空氣作為初中化學(xué)中接觸具體物質(zhì)的開(kāi)端，不僅因?yàn)椤翱茖W(xué)”對(duì)空氣的知識(shí)已有過(guò)介紹，更重要的是因?yàn)樗c人類的生產(chǎn)生活關(guān)系最為密切，通過(guò)對(duì)它的了解，可以比較順利地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入化學(xué)世界。選擇以空氣為題，開(kāi)始這一單元的教學(xué)活動(dòng)，符合“從學(xué)生熟悉的事物入手，進(jìn)行科學(xué)教育”的原則，為下一節(jié)氧氣的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.教學(xué)對(duì)象分析

九年級(jí)的學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了科學(xué)，從小閱讀大量課外書(shū)籍，已經(jīng)了解了很多空氣的相關(guān)知識(shí)，對(duì)空氣的組成成分十分熟悉。如果僅僅是對(duì)課本內(nèi)容的機(jī)械復(fù)述難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)缺乏長(zhǎng)足的動(dòng)力。而他們的認(rèn)知思路與近代科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)的進(jìn)展路程十分類似，因此我從拉瓦錫空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)入手，使學(xué)生開(kāi)始了解化學(xué)的研究方法和科學(xué)探索的過(guò)程，同時(shí)受到一些最基本的化學(xué)思維方式、實(shí)驗(yàn)方法、探究方法的熏陶。在充分理解拉瓦錫實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生討論該實(shí)驗(yàn)的缺點(diǎn)，從而順?biāo)浦鄣匾稣n本上的演示

實(shí)驗(yàn)。

同時(shí)，學(xué)生對(duì)化學(xué)充滿了好奇和期望，尤其渴望動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。在知識(shí)儲(chǔ)備上，雖然學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室基本儀器和操作以及一些基本概念，但是對(duì)于組裝儀器的特點(diǎn)還不熟悉，因此相關(guān)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論、分析和預(yù)測(cè)最好通過(guò)學(xué)生自己的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)獲得，加深印象，便于理解，同時(shí)也為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生基本能夠掌握此實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)原理，但對(duì)于誤差分析往往是他們的難點(diǎn)，尤其是氣密性不好和彈簧夾未夾緊對(duì)于測(cè)量結(jié)果的影響容易混淆。因此，我沒(méi)有直接給出測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差的原因，而是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解和對(duì)演示實(shí)驗(yàn)的觀察推測(cè)測(cè)量不準(zhǔn)的原因，然后自己通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想是否正確。這樣對(duì)于誤差原因的理解更加深刻，同時(shí)也體驗(yàn)到動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，初步體驗(yàn)科學(xué)探究的基本環(huán)節(jié)。

3.教學(xué)設(shè)計(jì)思想

新課標(biāo)明確指出了化學(xué)課程改革的重點(diǎn)“以提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為主旨”。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。實(shí)驗(yàn)教學(xué)法是幫助學(xué)生形成化學(xué)概念，獲得化學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的重要手段。首先，對(duì)于化學(xué)課堂教學(xué)而言，學(xué)生感性知識(shí)的獲得很大程度上來(lái)源于化學(xué)中的演示實(shí)驗(yàn)，而當(dāng)學(xué)生的認(rèn)識(shí)從抽象的思維進(jìn)入到實(shí)踐時(shí)，最重要的又是自己動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)。在化學(xué)教學(xué)中，不論是學(xué)生獲得知識(shí)、培養(yǎng)能力、發(fā)展智力，還是培養(yǎng)科學(xué)方法和世界觀，無(wú)不與化學(xué)實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)。其次，化學(xué)實(shí)驗(yàn)中五彩繽紛的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能夠引起學(xué)生濃厚的認(rèn)識(shí)興趣，進(jìn)而促使學(xué)生產(chǎn)生進(jìn)一步探究物質(zhì)及其變化規(guī)律的內(nèi)驅(qū)力，具有較強(qiáng)的動(dòng)機(jī)功能。然后，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生在教師的指引下，通過(guò)理解實(shí)驗(yàn)原理、操作實(shí)驗(yàn)儀器、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、探究實(shí)驗(yàn)結(jié)論、評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案等一系列的練習(xí)和體驗(yàn)，不僅獲得了熟練而科學(xué)的實(shí)驗(yàn)技能，而且能夠使觀察能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力得到充分的發(fā)展。最后，學(xué)生在嚴(yán)格要求的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中提高了科學(xué)素養(yǎng)，養(yǎng)成了嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和不怕困難的科學(xué)精神。

如何開(kāi)展有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，我準(zhǔn)備從以下幾個(gè)策略著手。首先，選擇最優(yōu)化的化學(xué)體系。氧氣的發(fā)現(xiàn)和體積分?jǐn)?shù)的測(cè)定在化學(xué)史和科學(xué)史上具有極其重要的地位，不僅推翻了錯(cuò)誤的燃素學(xué)說(shuō)，還因?yàn)樵摲磻?yīng)對(duì)反應(yīng)體系的選擇幾近完美，充分體現(xiàn)了化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，因此非常適合幫助學(xué)生開(kāi)始了解化學(xué)的研究方法和科學(xué)探索的過(guò)程，同時(shí)受到一些最基本的化學(xué)思維方式、實(shí)驗(yàn)方法、探究方法的熏陶。其次，發(fā)揮演示教學(xué)的“示和范”作用，培養(yǎng)學(xué)生正確的實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)操作的精確性和規(guī)范化。一方面最大程度地提高演示實(shí)驗(yàn)的成功率和可視度（課前反復(fù)演練，課堂上用攝像頭直播實(shí)驗(yàn)過(guò)程），另一方面重視實(shí)驗(yàn)思想的滲透、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的分析、實(shí)驗(yàn)方法的培養(yǎng)。最后，提高學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)的有效性，課前要求學(xué)生認(rèn)真做好預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中巡回指導(dǎo)，要求學(xué)生人人參與，積極和諧的合作；適時(shí)點(diǎn)撥，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能

（1）了解空氣的主要成分，理解測(cè)定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)原理。

（2）掌握基本儀器的組裝和操作，能有目的地設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的探究實(shí)驗(yàn)。

2.過(guò)程與方法

（1）通過(guò)“粗略測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)”演示實(shí)驗(yàn)的觀察和講解，初步了解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路及反應(yīng)原理。

（2）引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，提出可能影響測(cè)量結(jié)果的原因，并設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，從而培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰坝^察現(xiàn)象、分析問(wèn)題和邏輯推理的能力。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

（1）在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中讓學(xué)生體驗(yàn)探究的樂(lè)趣，增強(qiáng)對(duì)化學(xué)學(xué)科的好奇心和探究欲，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，增強(qiáng)學(xué)好化學(xué)的自信心。

（2）通過(guò)人類對(duì)空氣的認(rèn)識(shí)歷程的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)家的崇敬之情，感受科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程，初步形成科學(xué)的發(fā)展觀，培養(yǎng)一定的化學(xué)素養(yǎng)。

（3）通過(guò)對(duì)實(shí)際誤差的分析，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

三、重點(diǎn)和難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：使學(xué)生掌握定量研究空氣成分的實(shí)驗(yàn)原理和操作要點(diǎn)，知道空氣的主要成分。

教學(xué)難點(diǎn)：規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)對(duì)測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行誤差分析。

四、教學(xué)用品

藥品：紅磷、紙片、水。

儀器：水槽、集氣瓶、廣口瓶、燃燒匙、止水夾、導(dǎo)管、燒杯、乳膠管。

媒體：多媒體電腦、PPT課件，攝像頭。

五、教學(xué)過(guò)程

1.引入課題

創(chuàng)設(shè)情境：講述個(gè)人經(jīng)歷，有一次在路上遇到兩名傳教人員，在大講特講上帝的恩德和偉大后得出結(jié)論：上帝就像空氣，真實(shí)存在卻又無(wú)法證明。

提出問(wèn)題：如何用簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)證明空氣的存在？

學(xué)生活動(dòng)：根據(jù)物理課所學(xué)知識(shí)提出馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。

實(shí)驗(yàn)：將集氣瓶裝滿水，蓋上一張紙，翻轉(zhuǎn)集氣瓶，瓶中的水并不落下。

問(wèn)題：為什么瓶中的水違反萬(wàn)有引力定律，沒(méi)有下落呢？

講解：由于瓶中被水充滿沒(méi)有空氣，紙片下的大氣壓強(qiáng)將水和紙片托住。

設(shè)計(jì)意圖：引出壓強(qiáng)，為實(shí)驗(yàn)“測(cè)定空氣中氧氣的含量”做鋪墊。

2.舉例證明空氣的存在

想一想：空氣看不見(jiàn)、摸不著，能否憑自己的生活經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勛约菏侨绾胃兄諝獯嬖诘摹?/p>

學(xué)生活動(dòng)：思考、討論，并說(shuō)出自己的想法。（放風(fēng)箏、看見(jiàn)操場(chǎng)上紅旗飄揚(yáng)等）

設(shè)計(jì)意圖：激勵(lì)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注生活中的現(xiàn)象

3.空氣成份的探索

設(shè)問(wèn)：空氣是純凈物還是混合物？如何證明？

敘述：為了揭開(kāi)空氣神秘的面紗，許多科學(xué)家做出了長(zhǎng)期不懈的努力，打破了四象說(shuō)。

學(xué)生閱讀文本“P34[拓展視野]”并思考以下問(wèn)題。

問(wèn)題1：空氣的主要成分是什么？誰(shuí)發(fā)現(xiàn)的？出示拉瓦錫照片并介紹其生平貢獻(xiàn)。

問(wèn)題2：拉瓦錫通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)氧氣體積約占空氣體積的多少？實(shí)驗(yàn)原理是什么？

講解：在拉瓦錫設(shè)計(jì)的密閉容器中，汞與氧氣發(fā)生反應(yīng)，氣體體積減小，汞液面上升，其體積就是消耗掉氧氣的體積。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生了解今天我們所學(xué)的每一個(gè)簡(jiǎn)單常識(shí)都是由多位科學(xué)家常年努力的結(jié)果，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的情感。

4.探究空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)

銜接：拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)有什么需要改進(jìn)之處？

學(xué)生活動(dòng)：思考并回答汞易揮發(fā)且毒性較大，反應(yīng)緩慢，反應(yīng)容器太大且復(fù)雜。

講解：我們是否能夠借鑒拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)一個(gè)或多個(gè)更為簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，來(lái)粗略測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)。

提示：關(guān)鍵要考慮哪些方面的問(wèn)題？反應(yīng)物能否用木炭或蠟燭？鎂帶可不可以？（對(duì)學(xué)生的回答及時(shí)作點(diǎn)評(píng)，同時(shí)加以引導(dǎo)、鼓勵(lì)。）

學(xué)生活動(dòng)：思考、回答：反應(yīng)物要只能與空氣中的氧氣反應(yīng)，且反應(yīng)后的生成物必須是固體，使反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)變小，才會(huì)使液體進(jìn)入容器。

提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)需要用到哪些裝置，如何連接？

活動(dòng)：讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)框里的儀器自行組裝。

多媒體：實(shí)驗(yàn)步驟。

講解：提示實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)和觀察重點(diǎn)。

演示實(shí)驗(yàn)：紅磷在空氣中燃燒測(cè)定氧氣體積分?jǐn)?shù)。通過(guò)攝像頭將實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象投影在幕布上，讓后排學(xué)生也能看清。

提問(wèn)：你們觀察到哪些現(xiàn)象？

學(xué)生回答：①紅磷燃燒，產(chǎn)生白煙；②放熱；③冷卻后打開(kāi)彈簧夾，水沿著導(dǎo)管進(jìn)入集氣瓶中，進(jìn)入集氣瓶?jī)?nèi)水的體積約占集氣瓶總體積的1/5。

設(shè)計(jì)意圖：熟悉實(shí)驗(yàn)裝置，培養(yǎng)動(dòng)手能力。為后續(xù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出和探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)埋下伏筆。

5.自主探究實(shí)驗(yàn)

銜接提問(wèn)：如果測(cè)量不準(zhǔn)確可能是什么原因造成的？

學(xué)生回答：紅磷不足，氣密性不好、未冷卻就打開(kāi)彈簧夾等

[板書(shū)]將學(xué)生提出的原因?qū)懺诟卑鍟?shū)上，初步篩選出可能的原因，讓每組同學(xué)認(rèn)領(lǐng)一個(gè)，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生在觀察與討論中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

學(xué)生活動(dòng)：以小組為單位設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并操作，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果并在此基礎(chǔ)上討論原理。每組故意夸大某一錯(cuò)誤操作，例如放極少量紅磷，膠塞輕輕放置在集氣瓶上，紅磷一熄滅馬上打開(kāi)彈簧夾，不使用彈簧夾而是用手虛虛捏住乳膠管，緩緩塞入膠塞等，其余均規(guī)范操作。實(shí)驗(yàn)完成后如有時(shí)間可進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

在學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)時(shí)從旁指導(dǎo)，啟發(fā)他們從壓強(qiáng)變化上追根溯源。

板書(shū)（見(jiàn)板書(shū)展示部分：誤差分析）

設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生明確規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)的重要性，同時(shí)明白科學(xué)探究的基本環(huán)節(jié)。

除此之外，還有哪些因素會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不精確？

學(xué)生活動(dòng)：有學(xué)生提出有部分水滯留導(dǎo)管沒(méi)有進(jìn)入集氣瓶，也有學(xué)生提出用標(biāo)簽紙將集氣瓶體積五等分太過(guò)粗略，應(yīng)該精確測(cè)量倒吸入水的體積。

評(píng)價(jià)：大家總結(jié)得非常好。那么如何改進(jìn)？

學(xué)生活動(dòng)：思考，交流，討論，回答：將燒杯換成大的量筒，精確測(cè)量倒吸水的體積。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。

講解：同學(xué)們的想法非常好，簡(jiǎn)單易行又效果顯著。要更精確的測(cè)量，我們也可以運(yùn)用新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。你們的學(xué)長(zhǎng)在大理科探究課題上運(yùn)用溫度傳感器和壓強(qiáng)傳感器，直接測(cè)量反應(yīng)前后容器內(nèi)壓強(qiáng)變化計(jì)算氧氣的體積分?jǐn)?shù)。

多媒體展示DIS創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)法的步驟和結(jié)果。

6.課堂小結(jié)

總結(jié)：1.空氣中主要成分的發(fā)現(xiàn)史；2.空氣中氧氣的含量測(cè)定實(shí)驗(yàn)原理、現(xiàn)象及注意事項(xiàng)。

設(shè)計(jì)意圖：了解重點(diǎn)知識(shí)及學(xué)習(xí)要求。

7.布置作業(yè)

課本第19-20頁(yè)《2.1 空氣的組成》

六、主要板書(shū)

2.1 空氣的組成

一、空氣的組成

1.測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)原理 4P+5O2 2P2O5

（2）實(shí)驗(yàn)裝置

（3）實(shí)驗(yàn)步驟：查、點(diǎn)、塞、開(kāi)

（4）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：白煙，水進(jìn)入1/5

（5）誤差分析