空气的组成教学案例分析

◆王志海

空气的组成教学案例分析

◆王志海

空气的组成一节中氧气含量的测定是一个重要实验，也是历年初中化学中考命题的重要知识点。在课堂教学中，通过与水的组成知识的相互关联，设计情境，加强引导，以“知识+实验”结合的教学模式，从多个侧面由浅入深地进行实验探究，培养学生严谨的科学态度和探索精神。通过丰富的情境教学，促进学生的积极思维；通过空气组成发现史的追溯，培养学生勇于探索、大胆创新的信念。

空气组成；实验；初中化学

10.3969/j.issn.1671-489X.2016.14.129

空气是学生在课堂和实验中经常接触到的物质，更是司空见惯的物质，但对空气的组成则有各自的认识与理解。通过鲁教版九年级“空气的组成”一节的学习，可使学生从化学的角度去正确理解空气的组成，并通过定量的化学实验测定空气中氧气的含量［1］。通过这一节的学习，使学生了解混合物中某些成分的定量的科学的实验方法，同时通过实验探究过程启发学生思维，达到既定的教学目标。

现行的对“空气的成分”的教学设计一般都存在就事论事、就教材教教材的现象，忽视了与学过的已知知识的联系、与相关学科知识的关联以及实验方法的简易化设计。本次教学设计对化学教材经过梳理，分析发现“水的组成”实验方法与其有内在联系，从中提炼出有利于学生实验设计的几个问题；根据学情的调查，加入“蜡烛燃烧和蜡烛熄灭”实验，创设教学情境；提供“活性铁粉”“连苯三酚”等吸氧剂的相关知识资料，锻炼学生的信息提取和利用能力。这样就形成探究问题有规可循、定量实验要求严格、绿色化学色彩浓厚的教学特色。

1　教材分析

本章内容是学生在继“水分子的变化”之后又一次与“身边的物质”的密切接触。“空气的组成”一节的主要内容可沿着三条主线展开。

第一条主线是化学组成与概念的知识主线，是对混合物认识的深入。空气是学生熟悉的物质，在生活中可以从不同的方面了解空气的各种物理性质和化学性质的知识，所以学生掌握有关“空气的组成”比较容易。在此基础上，使学生对混合物概念的认识更进一步深入，加深对化合物、纯净物、单质、氧化物和混合物等概念的区分和认识。

第二条主线是化学研究方法的主线，通过氧气含量的测定学习应用定量实验的方法。研究过程中的实验方法多种多样，而学会应用定量实验法对学生以后学习其他化学物质的组成有十分重要的作用。

第三条主线是空气研究的发展历史的情景主线，是以化学史上的重大发现创设学习情境。道氧气的发现过程在化学史上具有非常重要的地位，它推翻了错误的燃素学说，给化学领域带来翻天覆地的变化。因此，“空气的组成”的重要意义在于能够提供一种化学情境，使学生了解化学科学探索的历程，同时能增加一些基本的实验操作方法、化学思维方式、探究方法的熏陶并逐步积累经验［2］。

2　学情分析与教学目标

本节课的学习内容学生比较熟悉，经过以往“科学”课程的学习，对空气的成分也已有了初步认识。但要让他们用科学的、规范的语言来表述却有一定难度，对空气的化学知识知道的比较少。尽管大多数学生渴望尝试用新仪器、组装新的实验装置，但由于知识储备太少，难以创新出新的实验仪器装置。因此，通过“空气的组成”一节的学习，应达到以下的三维目标。

知识与技能 通过学习达到三种知识和技能目标：1）知道测定氧气含量的实验原理和实验现象；2）了解空气中氮气、氧气的体积分数和稀有气体的含量与用途；3）知道人类发现和探索空气组成的历史和拉瓦锡实验的历史意义。

过程与方法 教学过程中：1）通过选择简易实效的实验装置，初步树立用安全的实验方法来研究物质的意识；2）设计并应用规整的表格记录实验数据，并对实验数据进行分析研究，得出实验结论。

情感态度与价值观 通过学习，达到三方面的情感态度与价值观方面的目标：1）体验化学实验操作带来的乐趣，养成合作探究、敢于创新、尊重事实的严谨的科学态度；2）认识空气与人类生活和社会发展的主要关系，发展“化学使世界更美好”的情感价值观念。

3　教学重难点

在教学目标的基础上，教学重点为：使学生了解定量研究空气各种成分的实验方法，从而知道空气的主要成分为氧气、氮气、二氧化碳和惰性气体等。教学难点为：设计简易的实验方案，激发学生的学习动机，养成重事实、重过程、重合作的良好的科学习惯和素养。

4　教学过程

教学过程通过以下教学活动展开。

教学活动1：创设学习情境，教师演示实验（蜡烛熄火）

1）教学环节：从古诗《巴山夜雨》中“何当共剪西窗烛”引入“熄灭蜡烛的”实验。实验之前提示学生重点观察：三支蜡烛持续燃烧的时间究竟怎样？三支蜡烛是否会同时熄灭？提出研究课题：空气中氧气含量的测定。

2）设计意图：学生原有对气体成分认知中的缺陷以为三支蜡烛会同时熄灭，产生认知冲突，这样不仅能够激发学生的探究欲望，而且有利于增进学生提出问题的探究意识，明确研究任务，体验完整的探究过程，顺利进入探究环节。

教学活动2：构想实验情形，联通“水的分解”的实验情形，产生新的实验构想（表1）

表1　“水的分解”与“空气的组成”实验情形对比

设计意图：学生已经学习了水的电解实验，通过水的电解过程引导学生形成一条比较清晰完整科学的研究“空气中氧气含量”实验的基本思路。采用的具体方法是充分利用学生之前学习过的“水的分解”实验的宝贵经验，将其作为为“空气中氧气含量”实验提供思路的“先行组织者”。

教学活动3：画出实验装置简图 自行设计实验数据的记录表格，学生分组讨论，依据原理提出所需的实验材料。

方案一：密闭透明的玻璃容器（试管、集气瓶、量筒）置于水面，由于压强差可以使加入密闭容器的水的液面高于外面的水面；容积不需要太大，太大浪费实验药品。

方案二：换一个软质的矿泉水瓶，若把瓶内的氧气消耗掉，瓶子会变瘪多少？

方案三：将密闭的容器用一根导管与一个装有一定液面高度的水的容器连接，由于压强差，容器中的水可以通过导管迅速进入密闭容器中。

设计意图：让学生发挥想象力，开展设计讨论，提出想到的材料或者仪器，培养学生的创新思维能力和实验构思能力。

教学活动4：寻找耗氧实验材料 介绍吸氧剂的有关资料，比较三种吸氧剂的特点，如表2所示，确定最佳的吸氧实验药品是连苯三酚。第一种方法由于产生SO2污染物，最好不用；第二种反应需要较长时间，也不适合课堂实验；第三种方法是用连苯三酚（焦性没食子酸），其时间短、效果好，所以最后确定用连苯三酚做吸氧剂。其吸氧的实验数据如表3所示。

表2　吸氧剂比较

表3　连苯三酚的实验数据

由于焦性没食子酸是一种优良的吸氧剂，所以它可用于食品加工及食品保鲜［5］。如将焦性没食子酸、K2CO3、活性炭按1：2.5：2.5的比例混匀后可用于食品的保质。食品中或合成树脂中的抗氧剂，通常也含有焦性没食子酸。

教学活动5：教师演示用红磷进行空气反应实验 教学方法与设计意图：红磷在空气中燃烧现象明显，本实验采用微课（视频）的方法向学生介绍实验测定的原理、实验步骤方法与安全操作要领。请学生仔细聆听教师解说，然后按统一的实验步骤进行实验，确保实验的优质高效。

教学活动6：空气成分的发现历史追溯 教学方法与设计意图：采用自制多媒体视频的方法，将20多位化学家（从古希腊到近代的拉姆塞等）的研究历程和一座座历史丰碑展示给学生。弥补教材这方面内容的不足，生动地说明化学科学发展一般规律。

5　课后反思

本课程设计运用知识之间的相互联系，寻找相同点启迪学生思维；以生动有趣的实验进行情境教学；教学方法的灵活运用活跃学生的思维；化学实验的巧妙设计激发学生的探索欲望；定量实验方法的应用使学生的认识更加细化，分析问题的思路更加缜密。通过吸氧剂的知识渗透绿色化学思想，凸显出化学学科的特点和价值。另外，通过空气成分发现史的历程，激发学生进行科学探究的兴趣和积极创新的动力。■

［1］刘瑜.空气中氧气含量的测定实验改进［J］.化学教育，2015，36（11）：64-65.

［2］宋心琦.空气组成之谜［J］.中学生数理化，2012（8）：87.

［3］焦义兵，韦薇.连二亚硫酸钠系脱氧剂特性及其在食品包装中的应用［J］.广东食品，1997（2）：16-17.

［4］周如磊.“铁的吸氧腐蚀”实验改进［J］.中学化学教学参考，2014（13）：12.

［5］段绘叶.基于没食子酸的吸氧包装薄膜制备及性能研究［D］.北京：北京印刷学院，2013.

G633.8

B

1671-489X（2016）14-0129-03

作者：王志海，鲁东大学化学与材料科学学院（264025）；寿光市王望中学（262706）。