空气中氧气含量测定的实验设计.docx

测定空气中氧气含量的实验设计
一、活动构思
本教学案例是浙教版科学八年级下册第三章第一节《空气与氧气》的一部分内容，课本活动十分经典，学生只需根据课本活动即可获取空气中氧气的含量这一知识点。然而，如果以此实验为媒介引导学生对实验原理，点燃方式，药品选择，环保等角度分析并设计实验，是本节课教学内容的着力之处，更是科学教学的精彩之处，这些技能经过学习，学生是可以获得的。如果他们都能够像科学家一样的思考、一样的行动，在生活和工作中时时发现问题，并应用在学校所学习的科学探究的过程技能，自己去解决问题。这正是科学教学所追求的、所乐见的结果。所以本案例在设计上着重学生通过针对教材实验的分析和改进，更精确的测定空气中氧气的含量。基此设定本案例的教学目标为： 1.结合STEAM理念，多学科融合，基于真实情景提出解决方案。2.查阅资料、自主分析自主探究，设计实验并准确测定空气中氧气的含量。3.在实验过程中体会从混合物中除去某种气体进而测定其含量的方法，培养学生进行定量研究的误差分析意识。
在教学策略上，教师和学生一起查阅资料，分析探讨，注重在真实情境中学习，推行小组任务、讨论、对话、辩论等形式，激发学生主动探索实践。对各种实验药品进行分析尝试，总结其优缺点后，自主设计了更为简洁高效的实验装置，并在手持测氧仪的比正下分析误差，进一步优化实验。
二、活动记录
1.[实验原理]
设置实验原理铺垫— 胶头滴管吸水。
学生实验：用胶头滴管吸液分析原理 , 比较组内吸液效果并讨论交流。
生：挤压胶帽,赶走胶帽中的空气 ,内部压强减小 ,大气压把水压人滴管中。
生：挤出的空气多,进人的水也就多。
生：胶帽周围不能漏气 ,否则无效。
教师实验：一只空集气瓶倒扣在盛有水的水槽中,将接有一根橡皮管的注射器伸人瓶中抽气,观察现象。
学生会一目了然地看出液面上升,并且液面上升的体积等于抽取气体的体积。
师：那么能不能只抽取氧气，从而计算出氧气的体积分数？
生：不能抽取，但可以消耗氧气。
生：利用可燃物燃烧，消耗氧气，产生压强差，引发液体倒吸
2.[药品选择]
学生的认知中可以消耗氧气的方式有: 燃烧消耗氧气;动植物呼吸作用;铁生锈等。
师：你能找到燃烧只消耗氧气，又不产生气体的药品吗？
生：磷，铜……
生：食品脱氧剂
师：蜡烛燃烧是不是一定不能完成该实验测量？
生：只要找到能吸收二氧化碳的物质。
3.[点燃方式]
学生实验：将酒精棉球点燃，放入集气瓶中，将带有注射器的橡皮塞塞紧。比较组内吸气量并讨论交流。
师：吸气量是消耗氧气的量吗？
生：酒精棉球燃烧消耗了氧气，产生了二氧化碳。
师:那么为何气体会被倒吸？
生：瓶内气压减小。
生：瓶内气体受热膨胀逸出。
师：如果我们选用白磷做实验，我们得将它密闭点燃，那我们可以采用什么方法使之燃烧？
生：白磷着火点40℃。可以放入热水中。
生：用电热棒
生：用酒精灯外部加热
生：放大镜聚焦
4.[环境保护]
拉瓦锡多次重复钟罩实验，每次实验历时 12 天，坚持不懈，最终得出空气中氧气含量为21%。由于该实验的药品汞毒性较大。
师：白磷燃烧也会造成空气污染，那我们应该怎么设计实验装置。
生：密闭。
生：装置体积小一些。这样可以减少药品的使用，还可以节省时间。
5.[装置设计]

三、活动评议
在常规教学实践中, 很多教师把本实验原理的探究作为教学难点，甚至用半节课的时间来分析实验原理，而学生理解依然困难重重。究其原因是教师不能充分挖掘教材。在引导学生理解大气压强的基础上分析实验研究的过程，是很容易理解实验原理、突破教学难点的。对实验原理的分析，可以借鉴胶头滴管吸水等浅显易懂的生活经验作引导，能很自然地过渡到教材实验设计中的测定原理、实验装置及药品选择等方面。
本教学案例在STEAM理念的基础上进行跨学科融合学习。打破了学科之间的壁垒，将化学、物理、数学、美术充分融入到了原理透析、数据整理、图解装置等各个教学环节中，促进了学生在多个领域中学习提升。
本教学案例基于真实的问题情境开展科学探究，不拘于书本，不墨守成规，从瓶胶头滴管吸水小组实验，到课堂的自主设计原创实验、延伸到更加精准的铁粉实验，同学们大胆探索，标新立异，积极提出自己的新观点、新思路和新方法。让化学实验教学充分发挥了培育学生学科素养的功能与价值，立足于让学生适应现代生活和未来发展的需要，培养学生探索科学的“勇气”。