新技术 新实验 新亮点

刘艳

摘要：从药品的选择、装置的改进、误差的分析、数字化实验为线索，对书本重要实验“空气中氧气含量测定”展开复习，增加知识的深度和广度，提高了学生的参与度，同時也有效地提升了学生的科学探究能力，有利于培养学生的科学精神。

关键词：氧气含量;改进;传感器

文章编号：1008-0546（2018）10-0079-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

一、教学背景

“空气中氧气含量的测定”是沪教版九年级化学上册第一章第2节“化学研究些什么”中化学研究物质的组成和结构中的内容，也是初中化学一个非常重要的实验。在新授课时期，由于当时九年级学生刚接触化学物质不久，知识储备不够，实验操作能力和科学探究能力也比较欠缺，只能以老师讲授实验、演示实验为主，学生参与度不够。经过一年的学习，学生对化学已经积累了一定的知识基础和方法基础，就有必要对该节内容加以复习，增加知识的深度和广度。笔者以学生的认识发展为线索组织教学，以探究的视角深入，从理性的视角提升，以创新的视角升华。

二、教学目标

（1）通过对“空气中氧气含量的测定”的药品选择、实验装置、实验原理等的复习，使学生对燃烧、碱的化学性质、压强等相关知识得以巩固。

（2）通过交流讨论、小组合作、实验探究等活动，培养学生的合作意识和科学探究能力，帮助学生养成敢于“质疑”书本的批判性思维。

（3）通过对实验的对比分析，渗透环境保护意识，培养实验探究和创新素养，感受到化学的学科价值和学科魅力，激发学生亲近化学，热爱化学的责任感。

三、教学过程设计

1.激发兴趣，引出主题

播放视频：拉瓦锡钟罩实验

过渡语：拉瓦锡多次重复钟罩实验，每次实验历时12天，坚持不懈，最终得出空气中氧气含量为21%。由于该实验的药品汞毒性较大，所以我们的义务教育教科书（九年级上册）2001年至今，就改用红磷燃烧测定“空气中氧气含量”（见图2）。

设计意图：感悟经典，让学生体会到任何一个科学理论的得出都是来之不易的。作为今天的我们，需要继承和发扬前人持之以恒、勇于探究的科学精神。

三、复习回顾，激发认知冲突

师【Q1】请大家回忆一下测定空气中氧气含量的实验原理是什么？

【生】利用可燃物燃烧，消耗氧气，产生压强差，引发液体倒吸。

【Q2】从原理中可见，我们选择的药品要具有可燃性，那么是不是所有可燃性的物质，都可以用来测定空气中氧气含量呢？

【Q3】蜡烛燃烧虽然消耗了氧气，但同时也产生了新的气体二氧化碳，所以我们认为它不可以用来测定空气中氧气含量，大家同意吗？如果老师说蜡烛也可以呢，你信不信呢？请大家思考：在原装置的基础上如何修改，就可以利用蜡烛实现测定空气中氧气含量？

【学生活动】先独立思考，再相互交流谈论，得出结论。

教师评析：我们发现，原来并不是所有产生新气体的化学反应都不可以用来测定空气中氧气含量，我们只要能找到合适的吸收剂，将产生的气体吸收掉，从而形成压强差，也照样可以用来测定空气中的氧气含量。

设计意图：通过由浅入深、循序渐进的层层提问，教师有意识地将第一章和第七章的化学知识互相串联在一起，既达到了对相关知识的整合复习，同时也有利于培养学生“质疑”的思维方式，勇于批判不完善的、旧的观点。

【Q4】蜡烛燃烧对比书本中的红磷燃烧，最大的优点是什么？

设计意图：渗透环保意识，养成爱护环境的习惯。“绿色应用”也是初中化学核心素养的重要内容，是中考考查的重要目标。

3.实验改进，对比分析

师【Q5】通过分析，我们发现蜡烛完全可以实现测定空气中的氧气含量，请大家动手完成实验。

【学生活动】四人一组，分组实验，记录现象，得出结论。

师【Q6】大家在完成实验后，是不是都得到了和拉瓦锡一样的结论，测出空气中氧气含量为21%？如果没有，请你推测导致误差产生的原因。

生：实验前需将蜡烛在容器外点燃伸入容器内，燃烧的蜡烛伸入容器内瞬间，容器内的部分空气受热膨胀逸出，导致结果偏高。

设计意图：“空气中氧气含量的测定”在新授课时由于产生的P₂O会对空气造成污染，所以只能是教师演示实验，学生没有真正地参与进来。在复习时，采用蜡烛燃烧，学生可以自己动手操作，既锻炼了学生的基本实验操作能力，又可以让学生真真实实地感受到实验误差的来源，唤醒学生的记忆，激发了学生的学习兴趣，调动了学生学习的兴奋点。

师【Q7】大家根据自已在做实验过程中的切身感受，你还能想到导致误差的其他方面的原因吗川？

生：实验中所用的导管充有空气，蜡烛火焰熄灭倒吸后这部分空气进入容器，导管中充满水，而这部分水本应该进入容器中，导致结果偏低。

师【Q8】请大家回忆量气管的使用注意事项，发现两边液面存在高度差会对气体产生压缩，从而影响气体体积的测量，所以我们在进行最后的测定前需要做什么操作？

设计意图：通过学生亲自动手实验时出现的误差，启发学生对实验过程中细节的反思。复习课如果仅仅停留在新授课时期的知识层面，会让学生没有新鲜感，缺乏趣味性。通过本节课复习，让学生从全新的视角，更深层次地复习旧问题，达到对知识点的真正理解，而非死记硬背。同时也让学生加深对“量气管测量气体体积前需要调节两边液面在同一水平面”这一教学难点的印象。

师【Q9】你能将装置进一步简化，就利用我们生活中随处可见的器材完成“测定空气中氧气含量的实验”吗？（提示：药品：蜡烛，氢氧化钠溶液;器材：透明水盆、塑料瓶）

【学生活动】四人一组，相互交流，画出装置图（图4），上台展示交流。

设计意图：对于这种书本上有探究价值的实验，我们要敢于改进实验装置，体会创新带来的乐趣。由学生相互合作交流、改进实验装置，汇报实验成果、现场展示，使学生学会分享、学会合作、学会思考、学会评价，感受合作带来的成功与喜悦。

4.数字实验，更新观念[2]

师：在上述实验探究过程中，没有任何证据可以证明消耗的气体就是氧气？随着科技的不断发展，新的实验技术和实验手段登上了化学舞台，那就是传感器，基本结构如下：

暖宝宝是我们日常常用的取暖设备，大家都知道暖宝宝的发热原理吗？老师今天就用暖宝宝来测定空气中的氧气含量（图6），利用三颈烧瓶，配合采用压强、氧气、温度三种传感器同时检测暖宝宝发热过程中三种物理量的变化趋势，其结果如图7。

师【Q10】：大家可以从图像上获取到哪些信息？

设计意图：通过数字化实验，使学生感受到科学技术的发展对化学学科产生的重大影响，既开阔了学生的视野，又提高了学生学习化学的兴趣，促进学生学科素养的提高。同时也体现了创新实验的数字化趋势，体现了初中化学实验从传统走向现代;体现了化学实验从静态走向动态;体现了化学实验从定性走向定量。同时还实现了气压、氧气浓度、温度三者的同步变化，大大节约了实验时间。通过分析图像，还巩固了图像题的解题策略。

四、教后反思

本堂课笔者尝试探索和革新实验探究复习课的新模式，教师围绕复习的核心知识精心设置问题，问题设置环环相扣，有层次、有梯度。学生的活动形式丰富，学生的思考有层次、有深度。在教学设计上以实验创新为核心，以数字化实验为亮点，体现创新实验的数字化、绿色化、家庭化。对实验的改进和创新，可提升学生的探究能力，培养学生的科学精神，促进学生化学核心素养的达成。

参考文献

[1]尚广斗.“空气中氧气含量的测定”实验的研究和改进[J].化学教学，2009（11）：13-14

[2]王寿红.气体压力传感器在“空气中氧气含量的测定”实验中的应用[J].教学仪器和实验，2014（8）：28-30