开展科学探究 发展科学思维——以“氧气的性质再探究”教学为例

文| 鲁明辉

【背景】

本教学设计针对人教版初中化学第二单元课题二“氧气”中“氧气的性质再探究”的相关知识点，是基于氧气性质的学习之后的科学探究课。该课时重点教学内容是“氧气的性质”理论和实验的相关知识点的巩固与理解，要求从学情分析和目标设计出发，合理规划课前、中、后三阶段的教学配合，结合趣味化的课堂形式和启发式的课堂表现来激发学生的上课热情，引导学生在化学学习中进行科学探究，从而促进学生对本课时有关“氧气的性质”的知识点的学习、掌握、理解和运用，并在化学学科学习过程中能够有效发展科学思维，为未来发展奠定基础。

【学情分析】

教学对象是初中三年级的学生，化学是初中三年级新设立的科目，学生现在刚刚接触化学科目不久，对于化学知识的储备较少，基本的知识储备在于第一单元的仪器操作、化学基础知识的学习和前期氧气性质的学习，而且初中化学科学探究课包括实验等教学具有一定的科学性和探究性，学生对新奇的知识和学习方式会有一定的兴趣，学习积极性也会相应地提高。

【教学目标】

1.认识氧气能与许多物质发生化学反应，氧气的化学性质较活泼。

2.认识化学反应中的能量变化及一些化学反应现象。

3.通过活动和探究，体会观察实验现象；通过实验探究问题的方法。

4.学会分析实验信息并从中归纳得出结论的科学方法，学习从具体到抽象，从个别到一般的归纳方法，养成实事求是、尊重科学的态度。

5.逐步树立“性质决定用途”“用途体现性质”的辩证观点。

【教学重点】

进一步深化学生对“氧气的性质”知识点的学习、理解与运用，对氧气的化学性质及其现象进行描述，构建学生的化学知识库，培养学生的化学思维。

【教学难点】

“氧气的性质”的相关实验原理的理解和氧气的作用的学习，深化学生控制变量、对比实验、定量研究等科学探究的方法及思路。

【教学过程】

（一）复习导入课堂，开展高效课堂

基于“氧气的性质再探究”的科学探究课程，首先要将学生的已有知识与经验作为教学的关注点，整体的教学设计规划中要结合多样的方式引导学生对“氧气”和“氧气的性质”的知识点复习，让学生知道氧气能支持燃烧，也要结合仪器操作、化学实验观察相关的知识，保证科学探究的要素，明确本节课的学习内容，为开展科学探究和学习新知作铺垫。在课堂导入阶段，教师可以按照“知识引导—化学观察探究”的过程先设计相应的教学过程。

教师设立问题“氧气有哪些主要性质和用途？”，引导学生对化学知识的复习。

学生在引导中回答“氧气能支持燃烧和供给呼吸”“具有氧化性”“化学性质活泼，可以与多种金属物质反应”等。

教师控制好学生回答的场景，适当给予肯定，同时可以通过板书或者PPT 内容呈现对“氧气的性质”化学知识做一个总结，这样简单的课前引入活动可以调动课堂气氛，教师最后可以提出“本节课我们将以‘氧气的性质再探究’的主题开展科学探究”，顺利、高效地引入课堂。

（二）课堂问题引导，激发学生的探究欲望

课堂有效性的前提在于学生的参与度。在“氧气的性质再探究”的课时教学中，理论知识的学习需要一定的基础，接下来是学生的参与和实践。教师要从激发学生的探究欲望出发，结合视觉冲击和问题设置来引发学生对知识点的思考和质疑，从而促进学生科学探究能力和素养的提升。如在“氧气能使带火星的木条复燃”的对照实验教学中，教师先说明“将带火星的木条伸入瓶中，若复燃，则证明该气体含有氧气”的实验结论，同时说明“打开瓶子会对氧气造成一定的污染”，或者是“空气混入也带有氧气会使带火星的木条复燃”的现象，然后让学生观察实验并通过不断提问引导学生思考。

教师将带火星的木条反复伸入集气瓶中，到最后一次氧气不复燃，但是火星更亮了的现象，提问：“为什么最后一次伸入时没有复燃？”

学生：瓶内氧气消耗完了。

教师：提示学生氧气和空气会产生交杂，氧气很难被消耗完，正确答案是“氧气不断被消耗，浓度降低了”，因为最后一次火星更亮了，说明瓶中还有氧气，只是浓度变小了。

然后教师可以追加问题：“探究空气中氧气含量时，过量的白磷是否把集气瓶内空气中氧气消耗完了？”激发学生的多维思考，然后再追问，以此来促进学生对氧气性质的再思考与再探究。

（设计意图：从学生的好奇心角度来开展教学，结合设置课堂问题的方式来促进学生的思考，能够调动学生参与课堂的积极性，更好地促进学生科学探究能力的提升和科学思维意识的培养。）

（三）合作探究促进，引导学生自主思考

单方向的知识传递比较低效，所以教师要从学生的自主性和师生的相互交流来提升教学成效，结合学生已学理论知识，以及课堂主题和形式来开展小组合作学习课堂教学。教师先演示实验，然后提问学生想法，通过学生之间的思考、讨论、分享和交流了解学生掌握知识的情况，让学生在合作与探究中联系化学实验现象和理论知识，培育学生模型建构、推理论证的科学思维。例如，在探究性实验“探究影响物质燃烧剧烈程度的因素”的教学活动中，教师以小组讨论的形式来开展教学活动。

教师：这节课我们以小组合作探究的形式来进行实验探究，大家根据实验演示，根据分组来做让火柴在提取的氧气、空气、排尽空气等的不同条件下进行燃烧的实验，请大家观察火焰的大小，并举手说明理由。

学生：小组中一起观察实验，然后记录回答，得出“在氧气中火柴燃烧更强烈”的实验结论，进而明白“氧气有助燃作用”的相关性质。

教师肯定各个小组汇报得很完善，学生合作探究也能达到更好的教学效果，然后总结实验，进而提出实验中涉及控制变量的实验方法，从而得出更多的实验结论。

（设计意图：应该有效按照“以学生为主体”的教学原则开展，要在课堂上给予学生更多的时间和空间进行自动思考和自主探究，小组合作探究方式能够有效促进学生的交流探究，有效提升学生的科学素养。）

（四）教学案例扩展，丰富学生的知识储备

科学探究思维的培养还在于科学素养的提升。初中化学是学生首次接触的学科，教师保持学生的学习兴趣和科学探究课程的持续动力，要从“分析推理—推理论证—模型建构—质疑创新—反思修正—应用模型”的模型出发，也要结合多方面的教学案例扩展来丰富学生的知识储备，如可以在课堂上举例“2019 年诺贝尔生理学或医学奖威廉·凯林、彼得·拉特克利夫、格雷格·塞门扎由于发现了氧气感知通路（生命体对缺氧和富氧做出不同反应的分子机制）”，以名人故事来深化学生对科学事业的认知，也结合本课时的教学主题，深化了学生对氧气的作用和化学学科成就的认知，引发学生对化学学科的奥秘及其深层次的价值思考，相应提升了学生的科学素养，也能在一定程度上激发学生的科学探究兴趣。

（设计意图：科学素养的提升在于理论知识的丰富和科学意识的增强，教学案例能够通过成功经验和失败教训多维促进学生的思考和发展，丰富学生多方面的知识储备。）

（五）任务总结提升，锻炼学生的科学思维

课程教学效果的调查和保证要从课后的作业设计和总结评价中进行，科学探究方面的成长不在于教师的教学，而要通过促进学生的有效科学观察和思考进行。例如，教师可以结合课堂探究中对收集氧气实验的讨论提出“如何收集不同浓度的氧气？”或者是“不同方法收集氧气的异同”的问题来设计课后作业，对应的课堂教学内容有排水法收集、利用中间取值法、化学反应法等，课堂上讲解了这几种收集氧气方法的实验过程和特点，教师布置开放性的问题可以促进学生对所学化学知识和实验的有效回顾和思考，同时对检验学生的学习效果和科学素养有一定的促进作用，有效锻炼了学生的科学思维。最后，教师要让学生积极探究学习和创新质疑思考，如可以通过更加开放的任务，让学生利用现有的信息技术条件寻找更多的氧气的提取方法和氧气浓度测量方法，以此培养学生的科学探究习惯。

（设计意图：教学过程都是从目标开始到反馈结束，科学探究课程要保证学生的学习效果，也要从课后任务的设计和总结评价反馈促进学生学习，通过简单知识点的复习让学生回想科学探究的过程，巩固知识点的同时有效锻炼科学思维。）

（六）设计课堂作业，促进学生复习巩固

课堂练习是教学的重要组成部分，是教学过程中即时巩固学生所学知识的重要手段。通过在课堂上进行练习，学生可以应用刚刚学到的知识点，从而加深对这些内容的理解和记忆。同时，教师可以通过学生的表现获取学习反馈，了解学生对新知识的掌握情况，为后续的教学调整提供依据。因此，在完成本节课教学后，教师可以为学生设计以下练习作业，促进学生巩固与提高。

练习题一：选择题

下列关于氧气性质的描述中，正确的是（）

A.氧气是无色无味的气体，密度比空气小

B.氧气在低温、高压时能变为淡蓝色的液体或固体

C.氧气极易溶于水

D.氧气是一种化学性质比较活泼的气体，具有可燃性

练习题二：填空题

（1）氧气是一种_____色、味的气体，密度比空气，_____溶于水。

（2）氧气具有____性，能与多种物质发生_____反应。铁丝在氧气中燃烧时，火星四射，生成_____色固体。

练习题三：实验探究题

某化学兴趣小组的学生为了探究氧气的性质，进行了以下实验。

实验步骤：将一根点燃的蜡烛伸入装有氧气的集气瓶中。

请回答以下问题：

（1）观察并记录实验现象。

（2）分析实验现象，解释蜡烛在氧气中燃烧的原因。

（3）根据实验结果，总结氧气对物质燃烧的影响。

（设计意图：通过以上多样化的题型以及富有启发性的内容，对学生进行不同角度和层次的考查，帮助学生全面、深入地理解氧气的性质，提升学生的化学学科素养和综合能力。）

【案例反思】

本节课通过知识复习引入、自主探究和合作探究引导、拓展提升教学、任务总结等设计让学生对“氧气性质”进行了再探究，巩固了前期科学化学实验的理论知识学习，也让学生的主题式化学学习开了一个好头，为之后的学习打下坚实的基础。同时这节课也有改进的空间，在自主化探究活动中可以给予学生更多时间和空间，教师多进行针对化教学指导，在总结部分也要更多地从学生个体及时给予反馈来促进其成长。

综上所述，本次教学设计的成果有一定的实用性和先进性，但是仍然存在进步的空间。教师要实时了解学生的学习特点和学习情况，进而开展有效的教学活动，让学生获得更好的学习体验，进而在化学学习中不断增强学生的学习信心，促进其积极自主地思考与探究，有效培养学生的科学思维。