構(gòu)建以生為本的探索課堂

張俊

【摘 要】在九年級(jí)上冊(cè)第二單元中，有模擬拉瓦錫“測(cè)定空氣中氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)，由于學(xué)生們剛剛接觸化學(xué)，對(duì)化學(xué)充滿了興趣，但對(duì)學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的一些問題似懂非懂，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象地描述、實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差或錯(cuò)誤的原因、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的理解存在著很大的不足。為了能讓學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)有更深刻地認(rèn)識(shí)和感知，更好地培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的能力，掌握化學(xué)探究的一般方法和過程，我設(shè)計(jì)了課前學(xué)習(xí)的探究活動(dòng)。因?yàn)橹挥凶寣W(xué)生親自動(dòng)手參與了實(shí)驗(yàn)，才可能最大限度地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，從而讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)探究活動(dòng)中的嚴(yán)謹(jǐn)，感受到化學(xué)探究活動(dòng)中的樂趣。

【關(guān)鍵詞】氧氣含量測(cè)定;實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新;實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

教學(xué)方法：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，啟發(fā)引導(dǎo)，討論歸納，科學(xué)實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)優(yōu)化

教具準(zhǔn)備：水槽、膠頭滴管、蠟燭、燒杯、量筒、集氣瓶（事先劃有刻度）、火柴、紅磷、止水夾、燃燒匙、酒精燈、雙孔橡皮塞、玻璃導(dǎo)管

在課前自主學(xué)習(xí)中，我用微視頻的方式介紹了兩百多年前拉瓦錫是如何利用汞在密閉容器中加熱，完成了空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的測(cè)定，并且針對(duì)性地提出了三個(gè)問題：

① 為什么用汞完成實(shí)驗(yàn)？能換成木炭或者蠟燭嗎？

② 拉瓦錫完成氧氣體積分?jǐn)?shù)的測(cè)定，消耗的氧氣來自于哪部分裝置內(nèi)的空氣？

③ 實(shí)驗(yàn)過程中和結(jié)束后，拉瓦錫看到了什么現(xiàn)象？如何根據(jù)這些現(xiàn)象就比較準(zhǔn)確地測(cè)定了空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)？你知道其中的原理嗎？

我回收了全體學(xué)生的課前學(xué)習(xí)任務(wù)單，看到學(xué)生們對(duì)于這三個(gè)問題的回答，答案五花八門，當(dāng)然也不乏相當(dāng)一部分對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理認(rèn)識(shí)得非常到位的學(xué)生，于是我很自信地把學(xué)生帶到化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行本節(jié)課的自主探究。

剛進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生們就對(duì)桌子上擺放的水槽、蠟燭、燒杯、膠頭滴管、量筒等實(shí)驗(yàn)器材產(chǎn)生了濃厚的興趣，我示意大家按組坐好，開始了本節(jié)課。

活動(dòng)一 用膠頭滴管吸水

我問道：“請(qǐng)大家思考：大家平時(shí)給鋼筆上墨水的過程中，墨水是怎么到鋼筆里去的呢？”

學(xué)生王珂回答道：“由于我們把鋼筆中的橡皮管里的空氣擠出來了，外界壓強(qiáng)比橡皮管內(nèi)的壓強(qiáng)大，因?yàn)楫a(chǎn)生了壓強(qiáng)差，大氣壓就把墨水壓入橡皮管，我們就把墨水上到鋼筆里去了?！?/p>

“好，回答得很好。我們今天的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)就是讓大家親自動(dòng)手，模擬一下上墨水的過程，請(qǐng)你們根據(jù)桌上的實(shí)驗(yàn)器材，自己完成實(shí)驗(yàn)?！?/p>

得到實(shí)驗(yàn)的任務(wù)，早已躍躍欲試的學(xué)生們馬上開始了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作。學(xué)生先給燒杯接滿水，然后就開始了實(shí)驗(yàn)。我走過去，問第三小組，“你們打算怎么做呢？”“我們就是用膠頭滴管代替鋼筆，燒杯中的水代替墨水，很容易模擬的?！?/p>

我看到別的組也都是基于這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，于是示意大家安靜下來，給學(xué)生們出了兩個(gè)思考題：

① 每次進(jìn)入滴管里的水為什么會(huì)有不同？

② 進(jìn)入水的體積和被擠出的空氣體積之間有什么關(guān)系？

帶著這兩個(gè)問題，大家開始了實(shí)驗(yàn)，“老師，你看我是我們組讓水進(jìn)入滴管最多的，哈哈?！薄班牛_實(shí)很多，那是什么原因呢？”我問道。別的組員說，“因?yàn)樗牧庾畲??！蔽倚χf：“其實(shí)你們也可以讓水進(jìn)的和他一樣多，關(guān)鍵在……”我故意沒說完，給他們留下思考的余地。

觀察到各組的實(shí)驗(yàn)完成的進(jìn)度差不多了，我讓大家停下來，回答我的思考題，第一組的組長(zhǎng)張晨說：“進(jìn)入滴管的水量之所以不一樣，是由于我們每次擠出的空氣體積并不一樣，擠出的空氣越多，進(jìn)入滴管里的水就越多?！薄笆堑?，是這樣的，而且進(jìn)入滴管里的水量一定和擠出的空氣的體積相等?！?/p>

誰說學(xué)生不會(huì)對(duì)知識(shí)進(jìn)行歸納，誰說學(xué)生對(duì)問題的分析不會(huì)合情合理？我暗自感嘆學(xué)生的歸納能力，于是高興地說：“正如大家所說，你們通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，很好地說明了黑板上的兩個(gè)問題。請(qǐng)大家繼續(xù)發(fā)揮你們的想象，我們接著進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)?！?/p>

活動(dòng)二 用蠟燭測(cè)定空氣中氧氣的含量

由于實(shí)驗(yàn)室的條件所限，學(xué)生并不能通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究，很精確地測(cè)定出空氣中氧氣的含量，所以我在布置實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，就特別說明了一點(diǎn)：“大家根據(jù)桌上的實(shí)驗(yàn)器材，并不能得到很精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是沒關(guān)系，我們的目的在于讓大家動(dòng)手探索，你們開始實(shí)驗(yàn)吧?！?/p>

于是大家又熱火朝天地開始了探究活動(dòng)，在各組的巡視中，我又感嘆學(xué)生們對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的思考多么得有深度?！澳悴荒芟劝阉尤胨?，先加水了蠟燭怎么固定呢？難道你可以用手一直扶著蠟燭？”“你現(xiàn)在直接就點(diǎn)燃蠟燭，等會(huì)是可以看到水進(jìn)入燒杯，那你怎么知道進(jìn)入的水有多少?。俊薄拔覀儜?yīng)該先用量筒量出燒杯的容積，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，把燒杯的容積分成5等份，這樣就可以很明白地觀察到實(shí)驗(yàn)結(jié)果了！”……

聽著學(xué)生們的爭(zhēng)論，看到他們?cè)诎凑兆约涸O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案加以實(shí)施，真的是很感嘆現(xiàn)在的孩子動(dòng)手能力和思維能力，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我的預(yù)想。“老師，快來我們這里?！睂W(xué)生的呼喚打斷了我的思緒。我走過去才知道，原來第四小組已經(jīng)基本上完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。

“你們觀察到了什么現(xiàn)象啊？”

“蠟燭熄滅了，水進(jìn)入了燒杯里面?！?/p>

“好吧，那你們?cè)侔褜?shí)驗(yàn)做給我看看吧。”

“老師，你看啊，我們組的實(shí)驗(yàn)，呵呵?！秉S玉成劃著了火柴，點(diǎn)燃了用蠟液固定在水槽里的蠟燭。等蠟燭的火焰穩(wěn)定了，姜航拿著燒杯倒扣了上去。我說：“你們注意觀察，蠟燭的火焰為什么不是突然一下就熄滅？水槽中的水為什么會(huì)進(jìn)入燒杯呢？”

學(xué)生黃玲莉說：“蠟燭燃燒，逐漸消耗了燒杯內(nèi)的氧氣，當(dāng)氧氣被消耗完蠟燭就會(huì)熄滅，氧氣的消耗使燒杯內(nèi)的壓強(qiáng)變小，當(dāng)燒杯內(nèi)外形成了壓強(qiáng)差，大氣壓將水槽中的水壓進(jìn)了燒杯?！蓖M的孩子們都為組長(zhǎng)的精彩發(fā)言而情不自禁地拍手鼓掌。

“除了你們才回答的那些，你們通過這次實(shí)驗(yàn)還看到了什么？比如說，杯底的白霧是什么？用手去摸摸杯子，有什么感覺??？”

學(xué)生在我的提示下，又開始了新的思考和探索?！袄蠋?，杯子是熱的，我們想里面的白霧是水蒸氣吧？”“是哪里產(chǎn)生的水蒸氣呢？是水槽里的呢，還是……”我又繼續(xù)問到。

“應(yīng)該不是水槽的吧？你們說呢？”詹露說道，“我們又不是像家里燒開水，我們并沒有加熱水槽里的水啊？”“是啊，那白霧是哪里來的??？不會(huì)是蠟燭燃燒產(chǎn)生的吧？”學(xué)生們把疑惑的目光投向了我，我笑著點(diǎn)了點(diǎn)頭，“你們的分析很對(duì)，確實(shí)是蠟燭燃燒產(chǎn)生了水蒸氣，大家思路也很正確！”聽到我的表揚(yáng)，大家的情緒更為高漲，我趁熱打鐵，“那你們觀察到進(jìn)入燒杯里的水是多少呢？”“不到燒杯容積的五分之一。”

“不對(duì)，不對(duì)，超過五分之一?！眲e的組也都基本上完成了實(shí)驗(yàn)的探究，開始一起討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

“嗯，大家的實(shí)驗(yàn)完成得很好，你們得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都沒錯(cuò)，在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下，不到五分之一或者超過五分之一都很正常。我們進(jìn)行這個(gè)探究的目的，也只是想讓大家認(rèn)識(shí)到一點(diǎn)：蠟燭燃燒的過程中會(huì)產(chǎn)生水和二氧化碳?xì)怏w，這些都會(huì)都實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果產(chǎn)生直接的影響。所以大家看到燒杯內(nèi)的液面上升五分之一左右非常的正常。那么，請(qǐng)大家思考，既然用蠟燭來測(cè)定空氣中氧氣的含量并不正確，那用什么物質(zhì)來做比較合適，被選中的物質(zhì)又有什么特定的要求呢？”

由于學(xué)生們親自動(dòng)手參與了實(shí)驗(yàn)探究，所以得出比較正確的結(jié)論也就不足為奇了?！鞍凑绽蠋熣f的，被選中的物質(zhì)燃燒過程中不能產(chǎn)生別的氣體或者水蒸氣?！?/p>

“對(duì)，但是任何物質(zhì)燃燒，都會(huì)產(chǎn)生新的物質(zhì)，產(chǎn)生的物質(zhì)或者是氣態(tài)，或者是固態(tài)，或者是別的形態(tài)都有可能，”我糾正學(xué)生回答里的不足之處。

“所以我們選擇的實(shí)驗(yàn)物質(zhì)是在燃燒后，產(chǎn)生的新物質(zhì)最好是固體，如果能被水吸收，這樣不就可以使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為正確嗎？”于是我就很自然地向?qū)W生們介紹了他們以前并不熟悉的化學(xué)藥品——紅磷。

接下來我的演示實(shí)驗(yàn)就水到渠成了，學(xué)生們也由于前面自己動(dòng)手參與了實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)我所做的演示實(shí)驗(yàn)觀察得也格外仔細(xì)。大家對(duì)紅磷在集氣瓶里燃燒產(chǎn)生的大量白煙驚嘆不已，等紅磷熄滅后，“白煙散盡”時(shí)打開彈簧夾，看到大量的水由水槽倒灌到集氣瓶中也是一陣驚呼。至于學(xué)生們對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的把握也是我上課以來最好的，這節(jié)課在大家的熱烈討論中暫告一段落。

本節(jié)課的演示實(shí)驗(yàn)“測(cè)定空氣中氧氣的含量”，考慮到九年級(jí)的學(xué)生才接觸到化學(xué)學(xué)科，對(duì)為何選擇紅磷替代汞，實(shí)驗(yàn)相對(duì)密閉的體系對(duì)實(shí)驗(yàn)成功有至關(guān)重要的作用不會(huì)有很深刻地認(rèn)識(shí)，于是我設(shè)計(jì)了前面的探究活動(dòng)。通過給學(xué)生們充足的時(shí)間和空間，讓學(xué)生對(duì)探究實(shí)驗(yàn)進(jìn)行討論、分析和觀察，直至得出結(jié)論，從而將學(xué)生引入到自覺的學(xué)習(xí)狀態(tài)中去，遠(yuǎn)比平時(shí)的“灌輸式”教育模式要好得多。

其實(shí)在完成“紅磷燃燒測(cè)定空氣中氧氣含量”的實(shí)驗(yàn)后，就有學(xué)生指出，用酒精燈點(diǎn)燃紅磷后再將燃燒匙迅速伸入集氣瓶?jī)?nèi)，瓶?jī)?nèi)的空氣受熱一定會(huì)從瓶口逸散，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有偏差的問題;實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將導(dǎo)管內(nèi)注滿水的問題;能否將瓶塞塞好后用激光筆引燃紅磷;或者將燃燒匙換成銅絲，并在銅絲末端將紅磷換成更易被點(diǎn)燃的白磷等等問題，這些問題地提出，都得益于我為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了豐富的教學(xué)情景，將學(xué)生引入到了精彩的情境中去，極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣，也調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。其實(shí)學(xué)生完全有能力通過已掌握的知識(shí)，對(duì)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，各抒己見，提出問題，在討論中解決問題，得出結(jié)論，我們只需要稍微地“點(diǎn)撥”，就能突破教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，鞏固學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和記憶。

在化學(xué)課堂教學(xué)中，學(xué)生在問題的引領(lǐng)下經(jīng)歷一個(gè)個(gè)探究學(xué)習(xí)的過程，并在解決問題的過程中不斷成長(zhǎng)和進(jìn)步！他們?cè)谔骄恐畜w驗(yàn)，在體驗(yàn)中探究，體驗(yàn)化學(xué)探究的全過程，并在化學(xué)探究里找到了學(xué)習(xí)的樂趣和意義，那么學(xué)生們就能在這樣相對(duì)快樂輕松的氛圍里，自主學(xué)習(xí)，不斷提升，在各方面都能得到長(zhǎng)足的發(fā)展，為今后的學(xué)習(xí)打下更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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（作者單位：武漢市南湖中學(xué)）