探究前置 教材后移

于忠榮+朱永侃

摘要：回避教材，充分利用學生對未知世界的好奇心與探究欲，以“探究前置，教材后移”方式“探究空氣中氧氣的體積分數”，激起學生積極、主動地參與探究，達到提升探究能力的目的。

關鍵詞：探究；空氣；氧氣；體積分數；教學

文章編號：1008-0546（2014）02-0060-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.02.023

人教版九年級化學教材上冊第二單元課題1編排的教學內容是“空氣[1]”，一般第1課時內安排“空氣是由什么組成的”。實施本部分內容教學時，大多數教師都會選擇“學生閱讀教材→教師解析史料實驗→學生觀察演示實驗→教師解析演示實驗”等流程組織教學。即，首先學生課前（或課首）閱讀教材；其次教師在課堂中解析拉瓦錫發現空氣組成的實驗原理、現象和結論；再次教師演示實驗2-1，解釋實驗現象（如產生大量白煙、分析水倒吸入瓶中等于或小于1/5的可能原因等），拋出空氣組成，講授純凈物和混合物概念以及區分方法，提供練習題；其間學生學習活動則是聽課、記錄、做練習等。這種學生事先知曉學習內容的課堂，由于沒有濃郁的“探究味”，從而鮮有真正的師生互動、有效的討論與爭辯，學生思維“鈍化”、學習效果低下，課堂缺乏生命活力。為了解決上述問題，有效激起學生積極、主動參與課堂探究的興趣，我們則是回避教材的干擾或暗示作用，將探索性教學活動置于學生閱讀教材之前；探究學習結束（或課后），再來引導學生與教材“對話”、溫故學習內容，促進他們進行認知完善與內化。這樣的“探究前置，教材后移”教學方式，能充分發揮教師的主導性作用、突出“學生總是學習的主體”，可以促成學生從“盲從”走向“探索”，從而利于他們更為持久地保持知識、經驗，更有利于他們掌握科學探究的方法和發展觀察、分析、推理等探究能力。筆者現將“空氣（第1課時）”教學實踐的具體過程呈現如下。

一、教學過程

1. 課堂引入

[教師投影]（如圖1）。

[教師提問]什么物質“過江千尺浪，入竹萬竿斜”？

設計意圖：借詩句開門見山切入主題，引起學生對空氣的關注。

2. 初識空氣

[教師提問]我們身邊還有哪些現象可以說明空氣真實存在？空氣是單一物質組成的嗎？（請舉例說明）生活中，你嘗試了哪些“捕獲”空氣的方法？

設計意圖：考查學生的已有知識、經驗與技能。

3. 拉瓦錫發現空氣組成的實驗原理、現象和結論

[教學過渡]誰讓我們知道了“空氣不是由單一物質組成的”？

[教師投影]200多年前，法國科學家拉瓦錫用定量試驗的方法測定了空氣成分。他把少量汞（Hg，俗稱水銀的一種金屬）放在密閉容器中（如圖2所示）加熱12天，發現部分汞變成紅色粉末，同時，空氣體積減少了1/5左右。通過對剩余氣體的研究，他發現這部分氣體不能供給呼吸，也不助燃，他誤認為這全部是氮氣。后來，拉瓦錫又把加熱生成的紅色粉末收集起來，放在另一個較小的容器中再加強熱，得到汞（Hg）和氧氣（O2），且氧氣體積恰好等于密閉容器中減少的空氣體積。他把得到的氧氣導入前一個容器，發現所得氣體與空氣的性質完全相同。由此，拉瓦錫得出空氣是由氧氣和氮氣組成的，且氧氣占空氣體積1/5的結論。19世紀前，人們認為空氣中僅有氮氣與氧氣。再后來，人們又陸續發現空氣中還含有稀有氣體（如，氦、氖、氬、氪、氙等）。目前，人們已能精確測量空氣成分，若按體積計算，大約其中氮氣占78%、氧氣占21%、稀有氣體占0.94%、二氧化碳占0.03%、其他氣體和雜質占0.03%。

[教師提問]請從定量角度說出空氣的具體組成。

設計意圖：考查學生從文本中提取信息的能力，并加以認知。

[教師講述]以空氣、氧氣為例分別講述混合物、純凈物概念。

[教師投影]拉瓦錫給汞加熱12天后的實驗現象（如圖3所示）。

[組織討論]結合圖3討論：（1）在拉瓦錫的實驗中，汞屬于哪類物質？氧化汞呢？玻璃鐘罩內的剩余氣體呢？（2）該實驗中的主要現象有哪些？⑶玻璃鐘罩內液面上升的原因是什么？⑷從反應時間、藥品性質與裝置繁簡角度看，該實驗中存在哪些不足之處？

設計意圖：借討論⑴幫助學生學會給物質分類，初步建立混合物和純凈物概念，并學習判斷方法；借討論⑵培養學生從圖片中提取和加工信息的能力；借討論⑶引導學生將物理和化學知識結合起來思考問題，認知“發生化學反應，消耗了容器內空氣中的氧氣，生成了體積極小的固體物質（呈紅色），容器內外形成了壓強差，引起鐘罩內汞的液面上升”，并從中學會想象；借討論⑷幫助學生知曉該實驗存在反應時間太長、汞有毒、實驗裝置復雜且曲頸甑不利于氣體流動等缺點，為設計新實驗做好教學鋪墊”。

4. 用新實驗探究空氣中氧氣的體積分數

（1）選取藥品

[教學過渡]若在較短時間內探究出空氣中氧氣體積分數，首先需要選好代替汞的藥品。

[教師投影]資料卡片。

[組織討論]資料卡片中哪種藥品可代替汞？請說出不選用其他藥品的理由。

設計意圖：通過藥品選取討論活動，特別是說出不選的理由，能幫助學生深刻理解拉瓦錫實驗中的物理、化學原理，利于發展學生的思維能力。

（2）搭建裝置

[教學過渡]除以紅磷代替汞之外，我們還需要搭建一套順利消耗氧氣的實驗裝置。

[展示投影]已經備好的儀器（如圖4）。

[組織討論]儀器選取，畫出草圖；儀器組裝、氣密性的檢查方法；描述操作過程并預測可能觀察到的實驗現象。

[教師投影]實驗裝置圖（如圖5）。

設計意圖：考慮到學生目前還是化學初學者，不具備任選儀器組裝實驗裝置水平，通過選用給出儀器進行裝置組建，適度留給學生思考空間，利于他們提高實驗與探究技能，又不影響他們的探究興趣。endprint

（3）觀察實驗

[教學過渡]從同學們健康和安全著想，下面讓老師利用圖5裝置完成實驗，請認真觀察實驗現象。

[教師演示]完成圖5實驗（用酒精燈點燃紅磷，與課本實驗2-1相同）。

[組織討論]實驗現象與結論；成功完成該實驗，操作上的注意事項；操作不當，可能引起的后果。

設計意圖：培養學生觀察、描述實驗現象以及依據現象獲取結論的能力，同時加強實驗反思。

5. 總結評價

[學生總結]通過本節課的學習，我們從定量角度認識了空氣的組成，改進了拉瓦錫的實驗，并成功探究了空氣中氧氣的體積分數……。

[評價]研讀教材，思考下列問題。

問題1：200多年前，拉瓦錫通過實驗得出了空氣組成，這給我們帶來什么啟示？

問題2：寫出紅磷燃燒的文字表達式，并說明文字表達式中各組成部分的涵義。

問題3：課本實驗2-1，除操作不當易引起倒吸的水小于1/5之外，還有其他原因嗎？

問題4：請結合課本實驗2-1推測氮氣具有的性質。

問題5：將物質分為純凈物和混合物的分類標準是什么？

二、教學反思

本案是“探究前置，教材后移”課題組的教學實踐課，也是一堂富有朝氣的課。本案中安排的學習容量適切于學生，也符合新課標的基本要求，是比較科學合理的。粗看，學生是在完全未知學習內容和沒有使用教材的情形下進行學習的，整個學習過程都是通過師生、生生合作等形式來實現的，其間有討論、有爭辯、也有贊許。細看，首先通過相關問題調出學生對空氣組成的已有認知，建設好全面認知空氣定量組成的學習“支架”，讓學生從拉瓦錫發現空氣組成過程的文本中發現空氣的定量組成，能培養他們提取信息的能力，之后借助解析和討論等活動幫助學生初步建立了混合物和純凈物概念以及區別方法；其次通過分析拉瓦錫發現空氣組成的實驗原理、現象和結論以及實驗的不足之處等學習活動，誘發學生利用拉瓦錫實驗的基本原理創設了探究空氣中氧氣的體積分數的新實驗裝置，培養了學生的想象、推理、設計實驗、觀察等探究能力，增強了探究興趣，提升了思維深廣度（如選取實驗儀器時，學生除想到選用酒精燈點燃紅磷之外，還想到選用放大鏡會聚太陽光的點燃方式，難能可貴、令人欣慰！）。

總體看來，學生學習過程中的思維打開了、敢于質疑了、善于合作了，新實驗成功后，個個喜笑顏開。由此可見，“探究前置，教材后移”既關注了學習結果，更重視了學習過程，特別有利于學生掌握探究的過程與方法和形成探究能力。

參考文獻

[1] 王晶，鄭長龍.義務教育教科書：化學（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012

[2] 中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2012endprint

（3）觀察實驗

[教學過渡]從同學們健康和安全著想，下面讓老師利用圖5裝置完成實驗，請認真觀察實驗現象。

[教師演示]完成圖5實驗（用酒精燈點燃紅磷，與課本實驗2-1相同）。

[組織討論]實驗現象與結論；成功完成該實驗，操作上的注意事項；操作不當，可能引起的后果。

設計意圖：培養學生觀察、描述實驗現象以及依據現象獲取結論的能力，同時加強實驗反思。

5. 總結評價

[學生總結]通過本節課的學習，我們從定量角度認識了空氣的組成，改進了拉瓦錫的實驗，并成功探究了空氣中氧氣的體積分數……。

[評價]研讀教材，思考下列問題。

問題1：200多年前，拉瓦錫通過實驗得出了空氣組成，這給我們帶來什么啟示？

問題2：寫出紅磷燃燒的文字表達式，并說明文字表達式中各組成部分的涵義。

問題3：課本實驗2-1，除操作不當易引起倒吸的水小于1/5之外，還有其他原因嗎？

問題4：請結合課本實驗2-1推測氮氣具有的性質。

問題5：將物質分為純凈物和混合物的分類標準是什么？

二、教學反思

本案是“探究前置，教材后移”課題組的教學實踐課，也是一堂富有朝氣的課。本案中安排的學習容量適切于學生，也符合新課標的基本要求，是比較科學合理的。粗看，學生是在完全未知學習內容和沒有使用教材的情形下進行學習的，整個學習過程都是通過師生、生生合作等形式來實現的，其間有討論、有爭辯、也有贊許。細看，首先通過相關問題調出學生對空氣組成的已有認知，建設好全面認知空氣定量組成的學習“支架”，讓學生從拉瓦錫發現空氣組成過程的文本中發現空氣的定量組成，能培養他們提取信息的能力，之后借助解析和討論等活動幫助學生初步建立了混合物和純凈物概念以及區別方法；其次通過分析拉瓦錫發現空氣組成的實驗原理、現象和結論以及實驗的不足之處等學習活動，誘發學生利用拉瓦錫實驗的基本原理創設了探究空氣中氧氣的體積分數的新實驗裝置，培養了學生的想象、推理、設計實驗、觀察等探究能力，增強了探究興趣，提升了思維深廣度（如選取實驗儀器時，學生除想到選用酒精燈點燃紅磷之外，還想到選用放大鏡會聚太陽光的點燃方式，難能可貴、令人欣慰！）。

總體看來，學生學習過程中的思維打開了、敢于質疑了、善于合作了，新實驗成功后，個個喜笑顏開。由此可見，“探究前置，教材后移”既關注了學習結果，更重視了學習過程，特別有利于學生掌握探究的過程與方法和形成探究能力。

參考文獻

[1] 王晶，鄭長龍.義務教育教科書：化學（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012

[2] 中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2012endprint

（3）觀察實驗

[教學過渡]從同學們健康和安全著想，下面讓老師利用圖5裝置完成實驗，請認真觀察實驗現象。

[教師演示]完成圖5實驗（用酒精燈點燃紅磷，與課本實驗2-1相同）。

[組織討論]實驗現象與結論；成功完成該實驗，操作上的注意事項；操作不當，可能引起的后果。

設計意圖：培養學生觀察、描述實驗現象以及依據現象獲取結論的能力，同時加強實驗反思。

5. 總結評價

[學生總結]通過本節課的學習，我們從定量角度認識了空氣的組成，改進了拉瓦錫的實驗，并成功探究了空氣中氧氣的體積分數……。

[評價]研讀教材，思考下列問題。

問題1：200多年前，拉瓦錫通過實驗得出了空氣組成，這給我們帶來什么啟示？

問題2：寫出紅磷燃燒的文字表達式，并說明文字表達式中各組成部分的涵義。

問題3：課本實驗2-1，除操作不當易引起倒吸的水小于1/5之外，還有其他原因嗎？

問題4：請結合課本實驗2-1推測氮氣具有的性質。

問題5：將物質分為純凈物和混合物的分類標準是什么？

二、教學反思

本案是“探究前置，教材后移”課題組的教學實踐課，也是一堂富有朝氣的課。本案中安排的學習容量適切于學生，也符合新課標的基本要求，是比較科學合理的。粗看，學生是在完全未知學習內容和沒有使用教材的情形下進行學習的，整個學習過程都是通過師生、生生合作等形式來實現的，其間有討論、有爭辯、也有贊許。細看，首先通過相關問題調出學生對空氣組成的已有認知，建設好全面認知空氣定量組成的學習“支架”，讓學生從拉瓦錫發現空氣組成過程的文本中發現空氣的定量組成，能培養他們提取信息的能力，之后借助解析和討論等活動幫助學生初步建立了混合物和純凈物概念以及區別方法；其次通過分析拉瓦錫發現空氣組成的實驗原理、現象和結論以及實驗的不足之處等學習活動，誘發學生利用拉瓦錫實驗的基本原理創設了探究空氣中氧氣的體積分數的新實驗裝置，培養了學生的想象、推理、設計實驗、觀察等探究能力，增強了探究興趣，提升了思維深廣度（如選取實驗儀器時，學生除想到選用酒精燈點燃紅磷之外，還想到選用放大鏡會聚太陽光的點燃方式，難能可貴、令人欣慰！）。

總體看來，學生學習過程中的思維打開了、敢于質疑了、善于合作了，新實驗成功后，個個喜笑顏開。由此可見，“探究前置，教材后移”既關注了學習結果，更重視了學習過程，特別有利于學生掌握探究的過程與方法和形成探究能力。

參考文獻

[1] 王晶，鄭長龍.義務教育教科書：化學（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012

[2] 中華人民共和國教育部制定.義務教育化學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2012endprint