构建以生为本的探索课堂

张俊

【摘 要】在九年级上册第二单元中，有模拟拉瓦锡“测定空气中氧气含量”的实验，由于学生们刚刚接触化学，对化学充满了兴趣，但对学习中出现的一些问题似懂非懂，特别是对实验现象地描述、实验中得到的数据出现误差或错误的原因、实验设计思路的理解存在着很大的不足。为了能让学生对本实验有更深刻地认识和感知，更好地培养学生进行化学实验探究的能力，掌握化学探究的一般方法和过程，我设计了课前学习的探究活动。因为只有让学生亲自动手参与了实验，才可能最大限度地激发学生的创新意识，发展学生的创新思维，培养学生的创新能力，从而让学生体会到化学探究活动中的严谨，感受到化学探究活动中的乐趣。

【关键词】氧气含量测定;实验创新;实验优化

教学方法：设计实验，启发引导，讨论归纳，科学实验，改进优化

教具准备：水槽、胶头滴管、蜡烛、烧杯、量筒、集气瓶（事先划有刻度）、火柴、红磷、止水夹、燃烧匙、酒精灯、双孔橡皮塞、玻璃导管

在课前自主学习中，我用微视频的方式介绍了两百多年前拉瓦锡是如何利用汞在密闭容器中加热，完成了空气中氧气体积分数的测定，并且针对性地提出了三个问题：

① 为什么用汞完成实验？能换成木炭或者蜡烛吗？

② 拉瓦锡完成氧气体积分数的测定，消耗的氧气来自于哪部分装置内的空气？

③ 实验过程中和结束后，拉瓦锡看到了什么现象？如何根据这些现象就比较准确地测定了空气中氧气的体积分数？你知道其中的原理吗？

我回收了全体学生的课前学习任务单，看到学生们对于这三个问题的回答，答案五花八门，当然也不乏相当一部分对于实验原理认识得非常到位的学生，于是我很自信地把学生带到化学实验室，进行本节课的自主探究。

刚进化学实验室，学生们就对桌子上摆放的水槽、蜡烛、烧杯、胶头滴管、量筒等实验器材产生了浓厚的兴趣，我示意大家按组坐好，开始了本节课。

活动一 用胶头滴管吸水

我问道：“请大家思考：大家平时给钢笔上墨水的过程中，墨水是怎么到钢笔里去的呢？”

学生王珂回答道：“由于我们把钢笔中的橡皮管里的空气挤出来了，外界压强比橡皮管内的压强大，因为产生了压强差，大气压就把墨水压入橡皮管，我们就把墨水上到钢笔里去了。”

“好，回答得很好。我们今天的第一个实验就是让大家亲自动手，模拟一下上墨水的过程，请你们根据桌上的实验器材，自己完成实验。”

得到实验的任务，早已跃跃欲试的学生们马上开始了实验设计和操作。学生先给烧杯接满水，然后就开始了实验。我走过去，问第三小组，“你们打算怎么做呢？”“我们就是用胶头滴管代替钢笔，烧杯中的水代替墨水，很容易模拟的。”

我看到别的组也都是基于这样的实验设计，于是示意大家安静下来，给学生们出了两个思考题：

① 每次进入滴管里的水为什么会有不同？

② 进入水的体积和被挤出的空气体积之间有什么关系？

带着这两个问题，大家开始了实验，“老师，你看我是我们组让水进入滴管最多的，哈哈。”“嗯，确实很多，那是什么原因呢？”我问道。别的组员说，“因为他的力气最大。”我笑着说：“其实你们也可以让水进的和他一样多，关键在……”我故意没说完，给他们留下思考的余地。

观察到各组的实验完成的进度差不多了，我让大家停下来，回答我的思考题，第一组的组长张晨说：“进入滴管的水量之所以不一样，是由于我们每次挤出的空气体积并不一样，挤出的空气越多，进入滴管里的水就越多。”“是的，是这样的，而且进入滴管里的水量一定和挤出的空气的体积相等。”

谁说学生不会对知识进行归纳，谁说学生对问题的分析不会合情合理？我暗自感叹学生的归纳能力，于是高兴地说：“正如大家所说，你们通过这个实验，很好地说明了黑板上的两个问题。请大家继续发挥你们的想象，我们接着进行下面的实验。”

活动二 用蜡烛测定空气中氧气的含量

由于实验室的条件所限，学生并不能通过这个实验探究，很精确地测定出空气中氧气的含量，所以我在布置实验的时候，就特别说明了一点：“大家根据桌上的实验器材，并不能得到很精确的实验结果，但是没关系，我们的目的在于让大家动手探索，你们开始实验吧。”

于是大家又热火朝天地开始了探究活动，在各组的巡视中，我又感叹学生们对这个实验的思考多么得有深度。“你不能先把水加入水槽，先加水了蜡烛怎么固定呢？難道你可以用手一直扶着蜡烛？”“你现在直接就点燃蜡烛，等会是可以看到水进入烧杯，那你怎么知道进入的水有多少啊？”“我们应该先用量筒量出烧杯的容积，根据实验的要求，把烧杯的容积分成5等份，这样就可以很明白地观察到实验结果了！”……

听着学生们的争论，看到他们在按照自己设计的实验方案加以实施，真的是很感叹现在的孩子动手能力和思维能力，已经远远超出了我的预想。“老师，快来我们这里。”学生的呼唤打断了我的思绪。我走过去才知道，原来第四小组已经基本上完成了这个实验。

“你们观察到了什么现象啊？”

“蜡烛熄灭了，水进入了烧杯里面。”

“好吧，那你们再把实验做给我看看吧。”

“老师，你看啊，我们组的实验，呵呵。”黄玉成划着了火柴，点燃了用蜡液固定在水槽里的蜡烛。等蜡烛的火焰稳定了，姜航拿着烧杯倒扣了上去。我说：“你们注意观察，蜡烛的火焰为什么不是突然一下就熄灭？水槽中的水为什么会进入烧杯呢？”

学生黄玲莉说：“蜡烛燃烧，逐渐消耗了烧杯内的氧气，当氧气被消耗完蜡烛就会熄灭，氧气的消耗使烧杯内的压强变小，当烧杯内外形成了压强差，大气压将水槽中的水压进了烧杯。”同组的孩子们都为组长的精彩发言而情不自禁地拍手鼓掌。

“除了你们才回答的那些，你们通过这次实验还看到了什么？比如说，杯底的白雾是什么？用手去摸摸杯子，有什么感觉啊？”

学生在我的提示下，又开始了新的思考和探索。“老师，杯子是热的，我们想里面的白雾是水蒸气吧？”“是哪里产生的水蒸气呢？是水槽里的呢，还是……”我又继续问到。

“应该不是水槽的吧？你们说呢？”詹露说道，“我们又不是像家里烧开水，我们并没有加热水槽里的水啊？”“是啊，那白雾是哪里来的啊？不会是蜡烛燃烧产生的吧？”学生们把疑惑的目光投向了我，我笑着点了点头，“你们的分析很对，确实是蜡烛燃烧产生了水蒸气，大家思路也很正确！”听到我的表扬，大家的情绪更为高涨，我趁热打铁，“那你们观察到进入烧杯里的水是多少呢？”“不到烧杯容积的五分之一。”

“不对，不对，超过五分之一。”别的组也都基本上完成了实验的探究，开始一起讨论实验结果。

“嗯，大家的实验完成得很好，你们得到的实验结果都没错，在现有的实验条件下，不到五分之一或者超过五分之一都很正常。我们进行这个探究的目的，也只是想让大家认识到一点：蜡烛燃烧的过程中会产生水和二氧化碳气体，这些都会都实验的最后结果产生直接的影响。所以大家看到烧杯内的液面上升五分之一左右非常的正常。那么，请大家思考，既然用蜡烛来测定空气中氧气的含量并不正确，那用什么物质来做比较合适，被选中的物质又有什么特定的要求呢？”

由于学生们亲自动手参与了实验探究，所以得出比较正确的结论也就不足为奇了。“按照老师说的，被选中的物质燃烧过程中不能产生别的气体或者水蒸气。”

“对，但是任何物质燃烧，都会产生新的物质，产生的物质或者是气态，或者是固态，或者是别的形态都有可能，”我纠正学生回答里的不足之處。

“所以我们选择的实验物质是在燃烧后，产生的新物质最好是固体，如果能被水吸收，这样不就可以使实验结果更为正确吗？”于是我就很自然地向学生们介绍了他们以前并不熟悉的化学药品——红磷。

接下来我的演示实验就水到渠成了，学生们也由于前面自己动手参与了实验探究，对我所做的演示实验观察得也格外仔细。大家对红磷在集气瓶里燃烧产生的大量白烟惊叹不已，等红磷熄灭后，“白烟散尽”时打开弹簧夹，看到大量的水由水槽倒灌到集气瓶中也是一阵惊呼。至于学生们对实验原理的把握也是我上课以来最好的，这节课在大家的热烈讨论中暂告一段落。

本节课的演示实验“测定空气中氧气的含量”，考虑到九年级的学生才接触到化学学科，对为何选择红磷替代汞，实验相对密闭的体系对实验成功有至关重要的作用不会有很深刻地认识，于是我设计了前面的探究活动。通过给学生们充足的时间和空间，让学生对探究实验进行讨论、分析和观察，直至得出结论，从而将学生引入到自觉的学习状态中去，远比平时的“灌输式”教育模式要好得多。

其实在完成“红磷燃烧测定空气中氧气含量”的实验后，就有学生指出，用酒精灯点燃红磷后再将燃烧匙迅速伸入集气瓶内，瓶内的空气受热一定会从瓶口逸散，导致实验数据有偏差的问题;实验前应将导管内注满水的问题;能否将瓶塞塞好后用激光笔引燃红磷;或者将燃烧匙换成铜丝，并在铜丝末端将红磷换成更易被点燃的白磷等等问题，这些问题地提出，都得益于我为学生创设了丰富的教学情景，将学生引入到了精彩的情境中去，极大地激发了学生的兴趣，也调动了学生的积极性。其实学生完全有能力通过已掌握的知识，对观察到的实验现象，各抒己见，提出问题，在讨论中解决问题，得出结论，我们只需要稍微地“点拨”，就能突破教学中的重点和难点，巩固学生对知识点的理解和记忆。

在化学课堂教学中，学生在问题的引领下经历一个个探究学习的过程，并在解决问题的过程中不断成长和进步！他们在探究中体验，在体验中探究，体验化学探究的全过程，并在化学探究里找到了学习的乐趣和意义，那么学生们就能在这样相对快乐轻松的氛围里，自主学习，不断提升，在各方面都能得到长足的发展，为今后的学习打下更为坚实的基础。

参考文献：

[1]义务教育教科书化学九年级上册[M].北京：人民教育出版社，（2012版），26—27

[2]中华人民共和国教育部制订. 义务教育化学课程标准（2012版）[S].北京：北京师范大学出版社

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

[4]邵蔚 “测定空气中氧气含量”实验创新[J].中学化学教学参考，2014，（12）：51

（作者单位：武汉市南湖中学）