構建以生為本的探索課堂

張俊

【摘 要】在九年級上冊第二單元中，有模擬拉瓦錫“測定空氣中氧氣含量”的實驗，由于學生們剛剛接觸化學，對化學充滿了興趣，但對學習中出現的一些問題似懂非懂，特別是對實驗現象地描述、實驗中得到的數據出現誤差或錯誤的原因、實驗設計思路的理解存在著很大的不足。為了能讓學生對本實驗有更深刻地認識和感知，更好地培養學生進行化學實驗探究的能力，掌握化學探究的一般方法和過程，我設計了課前學習的探究活動。因為只有讓學生親自動手參與了實驗，才可能最大限度地激發學生的創新意識，發展學生的創新思維，培養學生的創新能力，從而讓學生體會到化學探究活動中的嚴謹，感受到化學探究活動中的樂趣。

【關鍵詞】氧氣含量測定;實驗創新;實驗優化

教學方法：設計實驗，啟發引導，討論歸納，科學實驗，改進優化

教具準備：水槽、膠頭滴管、蠟燭、燒杯、量筒、集氣瓶（事先劃有刻度）、火柴、紅磷、止水夾、燃燒匙、酒精燈、雙孔橡皮塞、玻璃導管

在課前自主學習中，我用微視頻的方式介紹了兩百多年前拉瓦錫是如何利用汞在密閉容器中加熱，完成了空氣中氧氣體積分數的測定，并且針對性地提出了三個問題：

① 為什么用汞完成實驗？能換成木炭或者蠟燭嗎？

② 拉瓦錫完成氧氣體積分數的測定，消耗的氧氣來自于哪部分裝置內的空氣？

③ 實驗過程中和結束后，拉瓦錫看到了什么現象？如何根據這些現象就比較準確地測定了空氣中氧氣的體積分數？你知道其中的原理嗎？

我回收了全體學生的課前學習任務單，看到學生們對于這三個問題的回答，答案五花八門，當然也不乏相當一部分對于實驗原理認識得非常到位的學生，于是我很自信地把學生帶到化學實驗室，進行本節課的自主探究。

剛進化學實驗室，學生們就對桌子上擺放的水槽、蠟燭、燒杯、膠頭滴管、量筒等實驗器材產生了濃厚的興趣，我示意大家按組坐好，開始了本節課。

活動一 用膠頭滴管吸水

我問道：“請大家思考：大家平時給鋼筆上墨水的過程中，墨水是怎么到鋼筆里去的呢？”

學生王珂回答道：“由于我們把鋼筆中的橡皮管里的空氣擠出來了，外界壓強比橡皮管內的壓強大，因為產生了壓強差，大氣壓就把墨水壓入橡皮管，我們就把墨水上到鋼筆里去了。”

“好，回答得很好。我們今天的第一個實驗就是讓大家親自動手，模擬一下上墨水的過程，請你們根據桌上的實驗器材，自己完成實驗。”

得到實驗的任務，早已躍躍欲試的學生們馬上開始了實驗設計和操作。學生先給燒杯接滿水，然后就開始了實驗。我走過去，問第三小組，“你們打算怎么做呢？”“我們就是用膠頭滴管代替鋼筆，燒杯中的水代替墨水，很容易模擬的。”

我看到別的組也都是基于這樣的實驗設計，于是示意大家安靜下來，給學生們出了兩個思考題：

① 每次進入滴管里的水為什么會有不同？

② 進入水的體積和被擠出的空氣體積之間有什么關系？

帶著這兩個問題，大家開始了實驗，“老師，你看我是我們組讓水進入滴管最多的，哈哈。”“嗯，確實很多，那是什么原因呢？”我問道。別的組員說，“因為他的力氣最大。”我笑著說：“其實你們也可以讓水進的和他一樣多，關鍵在……”我故意沒說完，給他們留下思考的余地。

觀察到各組的實驗完成的進度差不多了，我讓大家停下來，回答我的思考題，第一組的組長張晨說：“進入滴管的水量之所以不一樣，是由于我們每次擠出的空氣體積并不一樣，擠出的空氣越多，進入滴管里的水就越多。”“是的，是這樣的，而且進入滴管里的水量一定和擠出的空氣的體積相等。”

誰說學生不會對知識進行歸納，誰說學生對問題的分析不會合情合理？我暗自感嘆學生的歸納能力，于是高興地說：“正如大家所說，你們通過這個實驗，很好地說明了黑板上的兩個問題。請大家繼續發揮你們的想象，我們接著進行下面的實驗。”

活動二 用蠟燭測定空氣中氧氣的含量

由于實驗室的條件所限，學生并不能通過這個實驗探究，很精確地測定出空氣中氧氣的含量，所以我在布置實驗的時候，就特別說明了一點：“大家根據桌上的實驗器材，并不能得到很精確的實驗結果，但是沒關系，我們的目的在于讓大家動手探索，你們開始實驗吧。”

于是大家又熱火朝天地開始了探究活動，在各組的巡視中，我又感嘆學生們對這個實驗的思考多么得有深度。“你不能先把水加入水槽，先加水了蠟燭怎么固定呢？難道你可以用手一直扶著蠟燭？”“你現在直接就點燃蠟燭，等會是可以看到水進入燒杯，那你怎么知道進入的水有多少啊？”“我們應該先用量筒量出燒杯的容積，根據實驗的要求，把燒杯的容積分成5等份，這樣就可以很明白地觀察到實驗結果了！”……

聽著學生們的爭論，看到他們在按照自己設計的實驗方案加以實施，真的是很感嘆現在的孩子動手能力和思維能力，已經遠遠超出了我的預想。“老師，快來我們這里。”學生的呼喚打斷了我的思緒。我走過去才知道，原來第四小組已經基本上完成了這個實驗。

“你們觀察到了什么現象啊？”

“蠟燭熄滅了，水進入了燒杯里面。”

“好吧，那你們再把實驗做給我看看吧。”

“老師，你看啊，我們組的實驗，呵呵。”黃玉成劃著了火柴，點燃了用蠟液固定在水槽里的蠟燭。等蠟燭的火焰穩定了，姜航拿著燒杯倒扣了上去。我說：“你們注意觀察，蠟燭的火焰為什么不是突然一下就熄滅？水槽中的水為什么會進入燒杯呢？”

學生黃玲莉說：“蠟燭燃燒，逐漸消耗了燒杯內的氧氣，當氧氣被消耗完蠟燭就會熄滅，氧氣的消耗使燒杯內的壓強變小，當燒杯內外形成了壓強差，大氣壓將水槽中的水壓進了燒杯。”同組的孩子們都為組長的精彩發言而情不自禁地拍手鼓掌。

“除了你們才回答的那些，你們通過這次實驗還看到了什么？比如說，杯底的白霧是什么？用手去摸摸杯子，有什么感覺啊？”

學生在我的提示下，又開始了新的思考和探索。“老師，杯子是熱的，我們想里面的白霧是水蒸氣吧？”“是哪里產生的水蒸氣呢？是水槽里的呢，還是……”我又繼續問到。

“應該不是水槽的吧？你們說呢？”詹露說道，“我們又不是像家里燒開水，我們并沒有加熱水槽里的水啊？”“是啊，那白霧是哪里來的啊？不會是蠟燭燃燒產生的吧？”學生們把疑惑的目光投向了我，我笑著點了點頭，“你們的分析很對，確實是蠟燭燃燒產生了水蒸氣，大家思路也很正確！”聽到我的表揚，大家的情緒更為高漲，我趁熱打鐵，“那你們觀察到進入燒杯里的水是多少呢？”“不到燒杯容積的五分之一。”

“不對，不對，超過五分之一。”別的組也都基本上完成了實驗的探究，開始一起討論實驗結果。

“嗯，大家的實驗完成得很好，你們得到的實驗結果都沒錯，在現有的實驗條件下，不到五分之一或者超過五分之一都很正常。我們進行這個探究的目的，也只是想讓大家認識到一點：蠟燭燃燒的過程中會產生水和二氧化碳氣體，這些都會都實驗的最后結果產生直接的影響。所以大家看到燒杯內的液面上升五分之一左右非常的正常。那么，請大家思考，既然用蠟燭來測定空氣中氧氣的含量并不正確，那用什么物質來做比較合適，被選中的物質又有什么特定的要求呢？”

由于學生們親自動手參與了實驗探究，所以得出比較正確的結論也就不足為奇了。“按照老師說的，被選中的物質燃燒過程中不能產生別的氣體或者水蒸氣。”

“對，但是任何物質燃燒，都會產生新的物質，產生的物質或者是氣態，或者是固態，或者是別的形態都有可能，”我糾正學生回答里的不足之處。

“所以我們選擇的實驗物質是在燃燒后，產生的新物質最好是固體，如果能被水吸收，這樣不就可以使實驗結果更為正確嗎？”于是我就很自然地向學生們介紹了他們以前并不熟悉的化學藥品——紅磷。

接下來我的演示實驗就水到渠成了，學生們也由于前面自己動手參與了實驗探究，對我所做的演示實驗觀察得也格外仔細。大家對紅磷在集氣瓶里燃燒產生的大量白煙驚嘆不已，等紅磷熄滅后，“白煙散盡”時打開彈簧夾，看到大量的水由水槽倒灌到集氣瓶中也是一陣驚呼。至于學生們對實驗原理的把握也是我上課以來最好的，這節課在大家的熱烈討論中暫告一段落。

本節課的演示實驗“測定空氣中氧氣的含量”，考慮到九年級的學生才接觸到化學學科，對為何選擇紅磷替代汞，實驗相對密閉的體系對實驗成功有至關重要的作用不會有很深刻地認識，于是我設計了前面的探究活動。通過給學生們充足的時間和空間，讓學生對探究實驗進行討論、分析和觀察，直至得出結論，從而將學生引入到自覺的學習狀態中去，遠比平時的“灌輸式”教育模式要好得多。

其實在完成“紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量”的實驗后，就有學生指出，用酒精燈點燃紅磷后再將燃燒匙迅速伸入集氣瓶內，瓶內的空氣受熱一定會從瓶口逸散，導致實驗數據有偏差的問題;實驗前應將導管內注滿水的問題;能否將瓶塞塞好后用激光筆引燃紅磷;或者將燃燒匙換成銅絲，并在銅絲末端將紅磷換成更易被點燃的白磷等等問題，這些問題地提出，都得益于我為學生創設了豐富的教學情景，將學生引入到了精彩的情境中去，極大地激發了學生的興趣，也調動了學生的積極性。其實學生完全有能力通過已掌握的知識，對觀察到的實驗現象，各抒己見，提出問題，在討論中解決問題，得出結論，我們只需要稍微地“點撥”，就能突破教學中的重點和難點，鞏固學生對知識點的理解和記憶。

在化學課堂教學中，學生在問題的引領下經歷一個個探究學習的過程，并在解決問題的過程中不斷成長和進步！他們在探究中體驗，在體驗中探究，體驗化學探究的全過程，并在化學探究里找到了學習的樂趣和意義，那么學生們就能在這樣相對快樂輕松的氛圍里，自主學習，不斷提升，在各方面都能得到長足的發展，為今后的學習打下更為堅實的基礎。

參考文獻：

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[2]中華人民共和國教育部制訂. 義務教育化學課程標準（2012版）[S].北京：北京師范大學出版社

[3]劉瑜 空氣中氧氣含量的測定實驗改進[J].化學教育，2015，（11）：64—65

[4]邵蔚 “測定空氣中氧氣含量”實驗創新[J].中學化學教學參考，2014，（12）：51

（作者單位：武漢市南湖中學）