一、問題的提出
空氣中氧氣含量測定是九年級化學教材中一個(ge) 非常重要的實驗，是學生學習(xi) 化學以來接觸的第一個(ge) 綜合性較強的定量實驗，既是教學的重點內(nei) 容，也是學生學習(xi) 的難點。教材中的常規實驗方式存在一定誤差，並不是精確方法。通過查閱文獻，發現對該實驗的改進主要集中在實驗藥品、引燃方式、反應容器或測量方法等方麵。綜合文獻中的實驗改進方法，筆者認為(wei) 教材實驗仍具有其獨特優(you) 勢：該實驗是根據拉瓦錫測定實驗原理進行的改進，裝置簡單、操作簡便，易於(yu) 學生理解領會(hui) 該實驗的設計意圖。此外，選用紅磷作為(wei) 耗氧劑，其實驗原理在各種替代品中是最簡單的，最符合初中學生的認知水平，學生容易理解掌握[1]，而且紅磷易得，在氧氣中燃燒劇烈，實驗現象直觀明顯，可以給學生留下深刻印象。但該實驗是學生學習(xi) 化學以來接觸的第一個(ge) 涉及氣壓變化的實驗，實驗原理中抽象的氣壓變化是學生理解的難點，因此，借助數字化手持技術實時、定量、直觀可視的突出特點，將氣體(ti) 壓力傳(chuan) 感器應用於(yu) 空氣中氧氣含量測定實驗教學中，能實現以傳(chuan) 感器實時、定量檢測實驗過程中的氣壓變化，對於(yu) 教師教學、學生深入理解實驗原理和實驗設計思路能起到有力的支持作用[2]。
二、教學設計
三、教學改進策略
1.利用數字化實驗突破教學難點
在測定空氣中氧氣含量時，利用氣體(ti) 壓力傳(chuan) 感器檢測反應體(ti) 係的氣壓變化，並以圖像和數據形式可視化地呈現實驗結果。結合實驗過程和實驗現象，教師可引導學生對曲線變化進行分析：在密閉體(ti) 係內(nei) ，紅磷燃燒結束、冷卻至室溫，打開止水夾，燒杯中的水為(wei) 什麽(me) 會(hui) 進入集氣瓶?通過實驗圖像可見，隨著紅磷燃燒，集氣瓶內(nei) 氣體(ti) 壓強迅速減小，直至燃燒結束、冷卻至室溫，瓶內(nei) 壓強降至最低，此時瓶內(nei) 壓強小於(yu) 瓶外壓強，產(chan) 生了壓強差，此壓強差就是由於(yu) 紅磷燃燒消耗了瓶中氧氣所致。因此，通過反應前後集氣瓶內(nei) 壓強差與(yu) 反應前瓶內(nei) 壓強之比，即可推算出空氣中的氧氣含量。
通過將數字化實驗與(yu) 常規實驗相結合，可使學生更易於(yu) 理解教材實驗的測定方法—水體(ti) 積法，有利於(yu) 學生更深刻地理解“水換氣”的實驗思想[3]，不僅(jin) 突破了教學難點，而且實現了信息技術與(yu) 化學教學的有效融合，能促進學生對知識的理解。
2.利用化學史促進探究教學
《義(yi) 務教育化學課程標準(2011年版)》在“我們(men) 周圍的空氣”部分可供選擇的學習(xi) 情境素材中安排了“科學家對空氣成分的探究”。因此，本探究實驗教學適合采用“以化學史為(wei) 線索，創設情境;以實驗探究為(wei) 手段，展開活動”[4]的教學策略。通過引導學生對拉瓦錫測定空氣成分實驗的學習(xi) ，使學生領悟科學家真實的科學探究過程。在此基礎上，將拉瓦錫測定空氣中氧氣含量實驗與(yu) 教材中的實驗進行對比分析，進行實驗探究，使學生掌握實驗原理和實驗方法，領會(hui) 實驗設計意圖，加深體(ti) 會(hui) 拉瓦錫研究空氣成分的實驗思路。
3.在教學中滲透科學本質教育
科學家對空氣成分的發現過程蘊含著豐(feng) 富的科學探究實例，充分挖掘並將其融入課堂教學，可使學生了解科學家發現空氣成分的過程，從(cong) 中體(ti) 會(hui) 科學認知過程和方法，理解科學本質。在教學中回顧空氣成分的發現曆程，可使學生認識到科學研究是不斷發展完善的過程，科學知識會(hui) 隨著新證據的出現而被重新認識，由此體(ti) 會(hui) “科學知識的暫時性”;通過回顧拉瓦錫經典實驗，使學生認識到科學知識是在實驗、觀察、收集數據等過程中獲得的，科學家是用收集的數據作為(wei) 證據來支撐他們(men) 的說法和解釋的，由此體(ti) 會(hui) “科學的實證性”[5]，在此過程中感受科學家勤於(yu) 實踐、敢於(yu) 質疑、鍥而不舍、實事求是的科學精神。
參考文獻
[1] 許麗(li) 丹,吳孝位,許丹軍(jun) ,等.“空氣中氧氣含量測定實驗”改進綜述—從(cong) 藥品角度進行解讀[J].實驗教學與(yu) 儀(yi) 器,2020(12):29-32.
[2] 王壽紅.氣體(ti) 壓力傳(chuan) 感器在“空氣中氧氣含量測定”實驗中的應用[J].教學儀(yi) 器與(yu) 實驗,2014(8):28-30.
[3] 魯通.運用數字化實驗的空氣組成教學研究[D].南京:南京師範大學,2018.
[4] 周愛平.基於(yu) 化學史的科學探究教學實踐：以“空氣的成分”為(wei) 例[J].桂林高等專(zhuan) 科學校學報,2016(2):147-150.
[5] 陳少麗(li) ,黎心愉,陳博,等.化學教材中科學本質內(nei) 容表征工具的評介與(yu) 應用[J].化學教育,2021(7):1-6.
王壽紅 北京教育學院 |
