姚江峰 馬書斌
作者簡介:姚江峰(1973—),女,漢族,山西武鄉(xiāng)人,本科,研究方向:初中化學(xué)。
馬書斌(1972—),男,漢族,山西高平人,本科,研究方向:初中化學(xué)。
隨著教育教學(xué)理念的發(fā)展與變化,學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已經(jīng)成為當(dāng)今教育的重要任務(wù)。而初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生獲取實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、提高實(shí)驗(yàn)操作能力、形成創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的重要途徑。以滬教版初中化學(xué)九年級上冊第2章“身邊的化學(xué)物質(zhì)”中“氧氣的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)為例,探討如何在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。
一、教學(xué)目標(biāo)
化學(xué)實(shí)驗(yàn)是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容之一,其中“氧氣的性質(zhì)”是一個(gè)有趣且實(shí)用的實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生需要觀察、分析、推理和實(shí)驗(yàn)操作,掌握氧氣的相關(guān)知識。具體教學(xué)目標(biāo)如下:
1.讓學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,進(jìn)行創(chuàng)新思考。學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)過程中嘗試不同的實(shí)驗(yàn)方法,通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和處理,深入了解氧氣的特性與應(yīng)用。
2.通過實(shí)驗(yàn)活動,讓學(xué)生感受化學(xué)實(shí)驗(yàn)的樂趣,加深對氧氣性質(zhì)的認(rèn)識,從而提高學(xué)習(xí)主觀能動性。
3.提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生需要掌握基本的科學(xué)思維方法和技能,同時(shí)也需要注重實(shí)驗(yàn)安全,從而提升科學(xué)素養(yǎng)。
二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
(一)教學(xué)重點(diǎn)
1.氧氣的性質(zhì)和特點(diǎn):氧氣是一種無色、無味、無臭的氣體,是空氣的主要組成部分之一,化學(xué)性質(zhì)活潑。
2.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):引導(dǎo)學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)創(chuàng)新性的氧氣實(shí)驗(yàn),如氧氣與火焰的關(guān)系、氧氣對生物的影響等,鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、提出新想法。
(二)教學(xué)難點(diǎn)
1.實(shí)驗(yàn)安全措施:氧氣是一種氧化劑,容易引起火災(zāi)和爆炸,因此在實(shí)驗(yàn)中需要注意安全措施,如戴好防護(hù)眼鏡、穿戴防護(hù)服、規(guī)范操作等。
2.實(shí)驗(yàn)操作技巧:氧氣在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用較為廣泛,學(xué)生需要掌握自己操作的儀器和設(shè)備,進(jìn)行精確的實(shí)驗(yàn)操作,避免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)失誤。
3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:學(xué)生需要對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié),了解各種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的化學(xué)原理,從中發(fā)現(xiàn)問題并提出解決方案,提高自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。
三、實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì)
(一)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
本文以滬教版初中化學(xué)九年級上冊第2章“身邊的化學(xué)物質(zhì)”中的“氧氣的性質(zhì)”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),其章節(jié)整體導(dǎo)圖如下圖1所示。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生深入了解氧氣的制取原理和性質(zhì)。同時(shí),“氧氣的性質(zhì)”也是一個(gè)經(jīng)典的化學(xué)實(shí)驗(yàn),還與很多實(shí)際應(yīng)用有關(guān)。觀看實(shí)驗(yàn)畫面,可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力。在教學(xué)中,教師可以給學(xué)生提供不同的實(shí)驗(yàn)方案,讓學(xué)生有機(jī)會自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)過程中需要注意的關(guān)鍵點(diǎn),從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力。對于“氧氣的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn),教師可以在安全前提下適當(dāng)放松對學(xué)生的限制,讓學(xué)生自由選擇實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)器材。
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圖1
總之,確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)選題應(yīng)注意以上策略,以便充分體現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力,不斷拓寬化學(xué)領(lǐng)域的知識積累。
(二)實(shí)驗(yàn)操作
初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,通過實(shí)驗(yàn)操作,學(xué)生可以更好地理解化學(xué)概念,提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新思維。在“氧氣的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以通過比較木炭、蠟燭和細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象來探究氧氣性質(zhì)。
實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料和儀器,如木炭、蠟燭、細(xì)鐵絲、氧氣氣體源、點(diǎn)火棒、集氣瓶等。接下來是實(shí)驗(yàn)操作步驟的介紹。首先,取一塊木炭,點(diǎn)燃它,觀察它在空氣中的燃燒情況。然后,將木炭放入集氣瓶中,用氧氣氣體源來替代空氣,觀察其在氧氣中燃燒的情況,記錄下兩者的差異。接下來,重復(fù)以上操作,用蠟燭和細(xì)鐵絲來進(jìn)行比較,記錄下不同的現(xiàn)象。(需要注意的是,在進(jìn)行鐵絲燃燒的實(shí)驗(yàn)時(shí)需要在集氣瓶中預(yù)留少量的水。)
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圖2
在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過程中,需要注意以下幾點(diǎn)。第一,使用氧氣氣體源時(shí)注意安全,避免氧氣泄漏。第二,實(shí)驗(yàn)過程需要進(jìn)行標(biāo)記,區(qū)分不同的試管和實(shí)驗(yàn)材料,避免混淆導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差。第三,實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)器材的清洗和妥善保管,避免造成實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的污染和器材的損壞。通過以上實(shí)驗(yàn)操作,學(xué)生可以更好地理解氧氣的性質(zhì),加深對燃燒反應(yīng)的認(rèn)識,發(fā)展實(shí)驗(yàn)操作技能和創(chuàng)新思維。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察和比較,學(xué)生可以從中發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象和規(guī)律,創(chuàng)新思維也可以在實(shí)驗(yàn)中得到充分的鍛煉。同時(shí),在教學(xué)中也可以通過提問和討論來引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和創(chuàng)新。例如,為什么木炭在氧氣中會燃燒?為什么蠟燭和細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒的情況不同?
對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行具體操作,可以有效地培養(yǎng)學(xué)生的操作技能,加深學(xué)生對化學(xué)知識點(diǎn)的理解。
(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,學(xué)生可以更加深入地理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,加深對化學(xué)概念的理解和記憶。在“氧氣的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生進(jìn)行了木炭、蠟燭和細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒的比較,以下是對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。
首先,木炭在空氣中燃燒發(fā)出紅光,放出熱量,燃燒不劇烈。木炭在氧氣中燃燒的速度比在空氣中快得多,燃燒更劇烈,放出熱量更多。這是因?yàn)榭諝庵醒鯕庵徽?1%,而在氧氣中,氧氣含量高,燃燒速度就更快了。其次,蠟燭在氧氣中燃燒的現(xiàn)象與木炭有所不同。蠟燭在空氣中燃燒,會產(chǎn)生黃白色火焰,產(chǎn)生少量的黑煙,放出熱量。在火焰上方罩一個(gè)冷而干燥的燒杯,燒杯內(nèi)壁出現(xiàn)水滴,生成的氣體可以使澄清石灰水變渾濁。而蠟燭在氧氣中燃燒更旺,發(fā)出白光,放出熱量,瓶壁上出現(xiàn)小水滴,生成的氣體可使澄清石灰水變渾濁。最后,細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象與木炭和蠟燭都有所不同。在空氣中,細(xì)鐵絲只會受熱變紅,但不會燃燒。但是在氧氣中,細(xì)鐵絲會劇烈燃燒,火星四射,放出大量的熱,生成黑色固體。這是因?yàn)榧?xì)鐵絲在氧氣中發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生鐵氧化物,同時(shí)釋放出大量的熱量和光。
通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,學(xué)生可以更加深入地了解氧氣的性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。同時(shí)也需要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考和討論,如如何控制反應(yīng)條件,如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法等,這些都有助于發(fā)展和鍛煉創(chuàng)新思維。
(四)討論與交流
在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,通過討論和交流,學(xué)生可以分享實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)、觀點(diǎn)和發(fā)現(xiàn),從而促進(jìn)彼此之間的學(xué)習(xí)和思考。
學(xué)生A:我觀察到在氧氣中木炭的燃燒速度比在空氣中快很多,火焰也更大。我覺得這是因?yàn)檠鯕庠诨瘜W(xué)反應(yīng)中起到了促進(jìn)劑的作用。
學(xué)生B:我同意你的觀點(diǎn),氧氣是燃燒反應(yīng)所需的氧化劑,它與木炭發(fā)生化學(xué)反應(yīng),釋放大量的熱能和光能。所以,燃燒速度加快,火焰也更大。
學(xué)生C:我有一個(gè)問題,為什么蠟燭在氧氣中燃燒的現(xiàn)象和木炭不同呢?
學(xué)生D:我認(rèn)為這可能與蠟燭和木炭的組成有關(guān)。蠟燭主要由蠟狀燃料和芯線組成,它們在燃燒過程中會產(chǎn)生不同的化學(xué)物質(zhì)。在氧氣中,蠟狀燃料中的碳和氫與氧氣反應(yīng),產(chǎn)生二氧化碳和水蒸氣,而芯線中的物質(zhì)則會產(chǎn)生明亮的火焰和白煙。
學(xué)生E:我覺得還有一點(diǎn)要考慮,就是氧氣的供應(yīng)量。雖然氧氣在空氣中的含量只有21%,但是當(dāng)我們用氧氣替代空氣時(shí),氧氣的供應(yīng)量就會增加,對燃燒的促進(jìn)作用也會大大增加。
通過以上討論交流,學(xué)生可以分享彼此的觀察和理解,并且互相提出問題和解答疑惑。同時(shí),教師可以引導(dǎo)學(xué)生深入思考和探究,如為什么不同的物質(zhì)在氧氣中燃燒的現(xiàn)象會不同?是否一定需要氧氣才能燃燒?等等。
(五)實(shí)驗(yàn)延伸
在初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)延伸是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和提高學(xué)生解決問題能力的重要教學(xué)途徑之一。學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和思考可以通過延伸實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步擴(kuò)展,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和研究興趣。針對“氧氣的性質(zhì)”實(shí)驗(yàn),以下是一些可能的實(shí)驗(yàn)延伸內(nèi)容的舉例。
1.比較不同物質(zhì)在不同氣體環(huán)境下的燃燒現(xiàn)象:除了在氧氣環(huán)境下進(jìn)行燃燒比較,還可以進(jìn)一步觀察和比較不同物質(zhì)在其他氣體環(huán)境下的燃燒現(xiàn)象。例如,可以將木炭、蠟燭和細(xì)鐵絲分別放入氮?dú)狻⒍趸己蜌錃庵羞M(jìn)行燃燒觀察,比較不同氣體環(huán)境下的燃燒特點(diǎn),并探討不同氣體對燃燒反應(yīng)的影響。
2.探究氧氣與其他物質(zhì)的反應(yīng):除了進(jìn)行燃燒反應(yīng)的比較,還可以進(jìn)一步探究氧氣與其他物質(zhì)的反應(yīng)。例如,可以觀察鐵絲和氧氣的反應(yīng),發(fā)現(xiàn)鐵絲在氧氣中會發(fā)生氧化反應(yīng)生成鐵氧化物??梢赃M(jìn)一步探究氧氣與其他金屬的反應(yīng)情況,觀察不同金屬和氧氣反應(yīng)時(shí)的變化和產(chǎn)物。
3.研究氧氣在不同條件下的狀態(tài):除了觀察氧氣在實(shí)驗(yàn)中的燃燒現(xiàn)象,可以進(jìn)一步研究氧氣在不同條件下的狀態(tài)。例如,在低溫下觀察液態(tài)氧氣的性質(zhì)和反應(yīng),或者在高壓下觀察氧氣的狀態(tài)。這樣可以引導(dǎo)學(xué)生深入了解氧氣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),加深對氧氣的認(rèn)識。
4.設(shè)計(jì)控制燃燒反應(yīng)的實(shí)驗(yàn):學(xué)生可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),探究如何控制燃燒反應(yīng)的速度和產(chǎn)物。例如,可以研究不同溫度下燃燒的現(xiàn)象和效果,或者通過調(diào)節(jié)氧氣的供應(yīng)量來探究燃燒反應(yīng)的變化。這樣可以讓學(xué)生思考如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及怎樣去控制變量。
以上的實(shí)驗(yàn)延伸,可以進(jìn)一步拓寬學(xué)生的實(shí)驗(yàn)視野和思維方式,培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
四、教學(xué)反思
1.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中要注意安全:在實(shí)驗(yàn)操作中,學(xué)生可能會因操作不當(dāng)引起危險(xiǎn),因此需要針對實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性為學(xué)生講解一些安全知識和操作技巧,提高學(xué)生的安全意識。
2.學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中需要掌握實(shí)驗(yàn)操作技能:氧氣實(shí)驗(yàn)需要用到集氣瓶、試管等一系列實(shí)驗(yàn)器具和設(shè)備,對于初學(xué)者來說,操作起來不容易。因此,我在實(shí)驗(yàn)前為學(xué)生演示了實(shí)驗(yàn)的操作步驟,并引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,掌握實(shí)驗(yàn)操作技巧。
3.創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需要引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考:學(xué)生需要自己思考實(shí)驗(yàn)的目的,并從中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、提出新想法,從而提升自身的創(chuàng)新能力。在本次實(shí)驗(yàn)中,我給學(xué)生提供了一些思路和引導(dǎo),但是還需要進(jìn)一步鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考,提高他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。
(作者單位:1.長治市第七中學(xué)校;2.長治市第十二中學(xué)校)
編輯:趙飛飛