基于科學(xué)思維培養(yǎng)的“氧氣”教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

馬春秀 戴光宏

一、教學(xué)主題內(nèi)容分析

該節(jié)教學(xué)內(nèi)容選自人教版九年級(jí)《化學(xué)》上冊(cè)第二單元“我們周?chē)目諝狻闭n題2“氧氣”的新授課，是《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中“物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用”“科學(xué)探究與化學(xué)實(shí)驗(yàn)”主題的重要內(nèi)容。

二、教學(xué)思想與創(chuàng)新點(diǎn)

該節(jié)課將重點(diǎn)放在2個(gè)方面：一是通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生整理反思對(duì)氧氣的認(rèn)識(shí)，初步抽提出化學(xué)學(xué)科認(rèn)識(shí)物質(zhì)的基本角度，并鞏固性質(zhì)與用途、存在等的關(guān)系；二是以化學(xué)變化概念為依據(jù)，將認(rèn)識(shí)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)具體化為探究物質(zhì)能發(fā)生怎樣的化學(xué)反應(yīng)，不僅搭建起性質(zhì)與變化的關(guān)系，同時(shí)構(gòu)建用實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一般思路與方法。

三、教學(xué)目標(biāo)

1．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)氧氣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，能描述有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的文字表達(dá)式?；谘鯕獾男再|(zhì)理解其應(yīng)用，初步形成性質(zhì)決定用途的觀念。

2．通過(guò)對(duì)氧氣的學(xué)習(xí)，了解學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科認(rèn)識(shí)物質(zhì)的一般角度。

3．通過(guò)對(duì)氧氣化學(xué)性質(zhì)的探究，初步形成證據(jù)意識(shí)，構(gòu)建通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一般思路和方法，培養(yǎng)科學(xué)思維。

4．結(jié)合實(shí)驗(yàn)的演示等，樹(shù)立自覺(jué)的實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)和環(huán)保意識(shí)，進(jìn)一步理解化學(xué)對(duì)美好生活和社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)。

四、教學(xué)設(shè)計(jì)流程

教學(xué)設(shè)計(jì)流程如圖1所示。

五、教學(xué)過(guò)程

任務(wù)1：初識(shí)氧氣——學(xué)習(xí)化學(xué)學(xué)科認(rèn)識(shí)物質(zhì)的一般視角

【教師】情境導(dǎo)人，展示丹霞山國(guó)家森林公園的圖片，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和以前所學(xué)內(nèi)容，思考：關(guān)于氧氣，你知道哪些知識(shí)？你能從哪些方面描述它？

【學(xué)生】思考，討論后回答。如氧氣約占空氣體積的1/5，是無(wú)色無(wú)味的氣體，供給呼吸，支持燃燒等。

【教師】同學(xué)們對(duì)氧氣的描述，主要是指氧氣的存在、性質(zhì)、用途等，我們以后還要學(xué)習(xí)氧氣的組成決定了氧氣為什么跟其他物質(zhì)的性質(zhì)不同、我們?cè)鯓荧@取氧氣等。

【教師】化學(xué)學(xué)科認(rèn)識(shí)物質(zhì)的一般視角包含物質(zhì)的存在、組成、性質(zhì)、用途、制取等。今天重點(diǎn)學(xué)習(xí)氧氣的性質(zhì)。

任務(wù)2：氧氣的物理性質(zhì)

【教師】展示一瓶氧氣，請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合實(shí)物、生活經(jīng)驗(yàn)描述和推斷氧氣的物理性質(zhì)。引導(dǎo)學(xué)生在課本上找出氧氣的密度、水溶性等信息，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，得出氧氣的密度、水溶性、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)以及氧氣的保存等。

【學(xué)生】通過(guò)觀察、聞氣味等方法，得出標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氧氣是無(wú)色、無(wú)味的氣體。通過(guò)分析對(duì)比數(shù)據(jù)，得出氧氣的密度比空氣略大，不易溶于水。

【教師】歸納學(xué)習(xí)氣體的物理性質(zhì)一般包含的內(nèi)容，如氣體的顏色、狀態(tài)、氣味、密度、水溶性等。

任務(wù)3：氧氣的化學(xué)性質(zhì)

環(huán)節(jié)1：如何學(xué)習(xí)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)

【教師】什么是物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，我們應(yīng)該如何學(xué)習(xí)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)？

【學(xué)生】物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)變化時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)，叫物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。所以我們要通過(guò)物質(zhì)的化學(xué)變化學(xué)習(xí)其化學(xué)性質(zhì)。

【教師】怎樣知道物質(zhì)發(fā)生的變化是化學(xué)變化（化學(xué)反應(yīng)）？依據(jù)是什么？

【學(xué)生】有新物質(zhì)生成的變化是化學(xué)變化。所以判斷一個(gè)反應(yīng)是否是化學(xué)反應(yīng)，依據(jù)就是有無(wú)新物質(zhì)生成。

【教師】我們今天要學(xué)習(xí)氧氣的化學(xué)性質(zhì)，就需要看一看氧氣能跟哪些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，氧氣能跟哪些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化呢？怎么知道發(fā)生的是化學(xué)變化呢？比如，生活中燒烤時(shí)我們用到木炭，木炭的燃燒，是與氧氣發(fā)生化學(xué)變化嗎？請(qǐng)同學(xué)們先猜測(cè)，并說(shuō)出依據(jù)。

【學(xué)生】多數(shù)學(xué)生直接說(shuō)出燃燒就是化學(xué)變化。

【教師】燃燒是一種現(xiàn)象，現(xiàn)象或生活經(jīng)驗(yàn)不能作為推斷是否是化學(xué)變化的依據(jù)。推斷是否是化學(xué)變化的依據(jù)，是應(yīng)該通過(guò)實(shí)驗(yàn)，判斷有無(wú)新物質(zhì)生成。

環(huán)節(jié)2：氧氣與木炭反應(yīng)

【教師】提出問(wèn)題：木炭燃燒是與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？

【教師】實(shí)驗(yàn)前，先強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，如注意安全，有序觀察，有序表達(dá)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治鰧?shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。

【教師】演示實(shí)驗(yàn)，在空氣中點(diǎn)燃木炭。

【學(xué)生】觀察現(xiàn)象，木炭在空氣中紅熱。

【教師】木炭在空氣中燃燒，發(fā)生紅熱，放出熱量。是否可以判斷是木炭與氧氣發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)？

【學(xué)生】不能。因?yàn)榭諝庵羞€有其他氣體。而且不能判斷有無(wú)新物質(zhì)生成。

【教師】演示實(shí)驗(yàn)，將燃著的木炭慢慢伸人到盛有氧氣的集氣瓶中。

【學(xué)生】觀察現(xiàn)象并描述。木炭在氧氣中燃燒更加劇烈。

【教師】木炭在氧氣中燃燒更加劇烈，發(fā)出白光，放出大量熱量。是否可以判斷是木炭與氧氣發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)？

【學(xué)生】因?yàn)槟咎渴窃谑⒂醒鯕獾募瘹馄恐邪l(fā)生的反應(yīng)，可以判斷是與氧氣發(fā)生的反應(yīng)。但是，還不能判斷是否有新物質(zhì)生成，所以不能判斷是不是化學(xué)反應(yīng)，需要進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

【教師】演示實(shí)驗(yàn)，迅速往集氣瓶中倒人少量澄清石灰水，振蕩。

【學(xué)生】觀察現(xiàn)象并描述。澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明有二氧化碳生成，說(shuō)明是化學(xué)反應(yīng)。

寫(xiě)出文字表達(dá)式：

【學(xué)生】解決問(wèn)題：在點(diǎn)燃條件下，木炭與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化碳。

【教師】根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析得到，木炭可以與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。對(duì)比木炭在空氣中與在氧氣中燃燒現(xiàn)象，有什么不同？

【學(xué)生】木炭在氧氣中比在空氣中燃燒更劇烈。

【教師】木炭在氧氣中比在空氣中燃燒更劇烈的原因可能是什么？氧氣與其他物質(zhì)反應(yīng)也是這樣嗎？請(qǐng)同學(xué)們先猜測(cè)，并說(shuō)出依據(jù)。

【學(xué)生】大部分學(xué)生回答可能跟氧氣的濃度有關(guān)，并猜測(cè)其他物質(zhì)跟氧氣發(fā)生反應(yīng)，也應(yīng)該有類(lèi)似的現(xiàn)象。

【教師】那我們就通過(guò)氧氣跟其他物質(zhì)（如硫）的反應(yīng)，來(lái)驗(yàn)證同學(xué)們的猜測(cè)。實(shí)驗(yàn)前，先通過(guò)回顧氧氣與木炭的反應(yīng)，歸納通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)氧氣化學(xué)性質(zhì)的思路和方法。

環(huán)節(jié)3：歸納通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)氧氣化學(xué)性質(zhì)的思路和方法

【教師】引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)氧氣與木炭反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，歸納出如圖2所示的用實(shí)驗(yàn)探究的方法學(xué)習(xí)氧氣化學(xué)性質(zhì)的思路和方法。

環(huán)節(jié)4：氧氣與硫反應(yīng)

【教師】提出問(wèn)題：點(diǎn)燃條件下，氧氣與硫也能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？氧氣含量越高，反應(yīng)也會(huì)越劇烈嗎？請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究的思路，做出猜想，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

【學(xué)生】根據(jù)氧氣與木炭的反應(yīng)推測(cè)，氧氣應(yīng)該與硫也能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。而且，同樣也是氧氣含量越高，反應(yīng)也會(huì)越劇烈。

【教師】如何驗(yàn)證猜想？

【學(xué)生】通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。可以類(lèi)比氧氣與木炭反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，比較硫在空氣中與氧氣中的反應(yīng)，通過(guò)分析現(xiàn)象，判斷是否能燃燒，有無(wú)新物質(zhì)生成，是否在氧氣中比在空氣中燃燒更劇烈。

【教師】演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生比較硫在空氣中和在氧氣中燃燒的現(xiàn)象，分析現(xiàn)象得出結(jié)論。

【學(xué)生】觀察現(xiàn)象并描述。硫在空氣中燃燒，發(fā)出微弱的淡藍(lán)色火焰，放出熱量，生成有刺激性氣味的氣體。硫在氧氣中劇烈燃燒，發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰，放出大量熱量，生成有刺激性氣味的氣體。

【教師】上述問(wèn)題解決了嗎？發(fā)生化學(xué)變化的證據(jù)是什么？

【學(xué)生】解決問(wèn)題：有刺激性氣味氣體的生成說(shuō)明是化學(xué)反應(yīng)。硫在氧氣中比在空氣中燃燒更劇烈，說(shuō)明氧氣含量越高，反應(yīng)越劇烈。

【教師】生成的有刺激性氣味的氣體是二氧化硫。

【學(xué)生】寫(xiě)出文字表達(dá)式：

【教師】做此實(shí)驗(yàn)的集氣瓶底部留有少量水，為什么？

【學(xué)生】防止生成的氣體逸出污染空氣。

【教師】二氧化硫是污染空氣的一種氣體。生活中，煤里面含有硫，鞭炮里面含有硫，燃燒時(shí)都會(huì)產(chǎn)生二氧化硫。所以要大力推廣脫硫煤，加強(qiáng)利用新能源，遵守?zé)熁ū癜踩芾硪?guī)定，保護(hù)環(huán)境，人人有責(zé)。

【教師】實(shí)際問(wèn)題解決：生活中用爐火，火不旺，怎么辦？

【學(xué)生】往爐火中吹氣。

【教師】為什么？

【學(xué)生】增加爐火中空氣的含量。

【教師】這就是“氧氣含量越高，反應(yīng)越劇烈”的應(yīng)用。我們現(xiàn)在再看一個(gè)應(yīng)用?，F(xiàn)有一瓶氧氣，如何簡(jiǎn)單驗(yàn)證？

【學(xué)生】用帶火星的小木條。把空氣中帶火星的木條伸人到盛有氧氣的集氣瓶中。

【教師】預(yù)測(cè)有什么現(xiàn)象？為什么？

【學(xué)生】小木條復(fù)燃。因?yàn)槭⒂醒鯕獾募瘹馄恐醒鯕夂看蟆?/p>

【教師】演示實(shí)驗(yàn)，將帶火星的木條伸人到盛有氧氣的集氣瓶中。

【學(xué)生】觀察現(xiàn)象并描述：帶火星的小木條復(fù)燃。

【教師】一般情況，驗(yàn)證一瓶氣體是氧氣的方法，就是將帶火星的木條伸人到集氣瓶中。帶火星的木條復(fù)燃，可以證明集氣瓶中是氧氣。

環(huán)節(jié)5：氧氣與鐵反應(yīng)

【教師】木炭、硫、紅磷這類(lèi)物質(zhì)能在氧氣中燃燒，生活中還常常見(jiàn)到的一類(lèi)物質(zhì)是金屬，如鐵、銅等，它們能否在氧氣中燃燒呢？（圖片展示電爐絲，主要成分是鐵）

【教師】提出問(wèn)題：鐵絲在空氣中能燃燒嗎？鐵絲在氧氣中能燃燒嗎？如果反應(yīng)會(huì)生成什么呢？請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究的思路，做出猜想，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。（組織學(xué)生闡述觀點(diǎn)、互評(píng)）

【學(xué)生】根據(jù)前面木炭、硫跟氧氣的反應(yīng)，可以燃燒，因此猜測(cè)鐵絲也能跟氧氣反應(yīng)，也能燃燒。可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)，看一看鐵絲在空氣中、在氧氣中是否可以燃燒。

【教師】演示實(shí)驗(yàn)：把2根打磨光亮的細(xì)鐵絲分別擰成螺旋狀，取1根在酒精燈上加熱。將另1根細(xì)鐵絲下端系1根火柴，點(diǎn)燃火柴，待火柴快燃盡時(shí)，插入盛有氧氣的集氣瓶中。

【學(xué)生】鐵絲在空氣中加熱，只能紅熱，不能燃燒。鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出大量熱量，生成黑色固體。

【教師】生成的黑色固體叫四氧化三鐵。

【學(xué)生】寫(xiě)文字表達(dá)式：

【學(xué)生】解決問(wèn)題：鐵絲在空氣中不能燃燒；點(diǎn)燃條件下，在氧氣中劇烈燃燒，生成四氧化三鐵。

【教師】做此實(shí)驗(yàn)的集氣瓶底部留有少量水，為什么？

【學(xué)生】防止生成的高溫熔融物濺落使集氣瓶底部炸裂。

【教師】可以換成細(xì)沙嗎？

【學(xué)生】可以換成細(xì)沙，因?yàn)榧?xì)沙也可以防止集氣瓶底部炸裂。

環(huán)節(jié)6：概括氧氣的化學(xué)性質(zhì)

【教師】引導(dǎo)學(xué)生一起回顧木炭、硫、鐵絲、汞、紅磷與氧氣發(fā)生的反應(yīng)，你能用一句話概括氧氣的化學(xué)性質(zhì)嗎？

【學(xué)生】一定條件下，氧氣可以跟很多物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，氧氣的化學(xué)性質(zhì)比較活潑。

【教師】一種物質(zhì)能與什么物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？在什么條件下發(fā)生？生成什么新物質(zhì)？證據(jù)是什么？這是探究物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的實(shí)質(zhì)和思路。

任務(wù)4：化合反應(yīng)與氧化反應(yīng)

【教師】觀察木炭、硫、鐵、汞、紅磷與氧氣發(fā)牛的反應(yīng)的文字表達(dá)式，請(qǐng)同學(xué)們從參加反應(yīng)的物質(zhì)、生成的物質(zhì)等角度分析，有什么共同特點(diǎn)？由此可得什么結(jié)論？

【學(xué)生】討論后回答。這些反應(yīng)都是2種或2種以上物質(zhì)生成1種物質(zhì)的反應(yīng)，而且都有氧氣參加反應(yīng)。

【教師】歸納：2種或2種以上物質(zhì)生成1種物質(zhì)的反應(yīng)，叫化合反應(yīng)。物質(zhì)與氧氣發(fā)生的反應(yīng)，屬于氧化反應(yīng)。氧氣在氧化反應(yīng)中提供氧，具有氧化性。

同學(xué)們剛才用到了比較、歸納等方法，化學(xué)學(xué)習(xí)中分類(lèi)法的關(guān)鍵就是明確分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)。

任務(wù)5：課堂小結(jié)

【教師】引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)和方法等角度，總結(jié)該節(jié)課的學(xué)習(xí)收獲。

【學(xué)生】有的學(xué)生回答包含氧氣的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)。有的學(xué)生回答研究一種氣體的角度，也有的學(xué)生回答怎樣用實(shí)驗(yàn)的方法學(xué)習(xí)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。

【教師】總結(jié)歸納：本節(jié)課學(xué)習(xí)了氧氣的性質(zhì)，更重要的是學(xué)到了認(rèn)識(shí)物質(zhì)的一般角度；初步建立對(duì)物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的具體化理解；初步掌握探究物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的一般方法。