淺談“測定空氣中氧氣含量”的實驗

李成偉

摘 要：實驗是科學知識的來源。為了提高學生的科學素養，促進學生全面發展，學校要積極開展實驗教學。學生通過觀察、實驗、制作等活動可以探究科學。教師是實施素質教育、培養學生創新精神和實踐能力的第一責任人，教師教學的創新直接影響素質教育的推進和學生創新精神培養的成敗。本文就“測定空氣中氧氣含量”實驗，結合筆者的教學經驗，闡述幾點認識。

關鍵詞：原型實驗；實驗不足；實驗改進

一、原型實驗及不足之處

1.原型實驗

（1）在集氣瓶內加入少量水，并做好標記，將標記以上的部分按體積分為5等份；（2）檢查裝置的氣密性；（3）在燃燒匙內裝入足量紅磷，將導管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點燃紅磷，立即伸入集氣瓶中并塞緊橡皮塞；（4）充分反應后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾。

2.實驗中的注意事項

測定空氣中氧氣的體積分數時，所用物質應滿足的條件：（1）此物質能夠在空氣中燃燒，不能用鐵絲代替，鐵絲在空氣中不能燃燒；（2）此物質在空氣中燃燒時只能消耗氧氣，不能消耗其他氣體，不能選用鎂代替紅磷，因為鎂不僅與空氣中的氧氣反應，還和二氧化碳反應；（3）此物質在空氣中燃燒時只能生成固體，不能生成氣體，一般不用木炭，用硫代替紅磷。實驗過程中，師生齊心協力，反復實驗，找出其中的不足。

3.實驗自身的不足之處

（1）集氣瓶不規則，等分集氣瓶內空氣體積的難度較大；（2）打開橡皮塞，在空氣中點燃白磷時，燃燒產生的白煙會污染空氣；（3）若塞橡皮塞稍慢，熱量使瓶內少量空氣溢出，會導致誤差較大；（4）冷卻后打開彈簧夾，有少量水留在導管內不能流入集氣瓶，誤差較大。

4.原型實驗的不足給學生造成的影響

（1）學生反復實驗失敗會挫傷學生對科學探索的積極性；（2）教師滯留在原來實驗的基礎上，不求創新，學生的認知會相應地產生概念混淆，操作失去積極作用。

二、原型實驗的改進與創新

1.實驗改進的目的

（1）通過改進裝置，使實驗設計在原理上更加嚴密，盡可能減少因實際操作和內外壓強差造成的誤差；（2）將細微的變化放大，使實驗現象明顯，便于學生觀察，進而對實驗過程及結果形成深刻的印象。

2.改進后實驗儀器及用品

20W內熱式電烙鐵，自制燃燒匙（2個），玻璃注射器，橡皮塞（1個）、橡皮管、長頸漏斗、白磷、紅水。

3.改進后的實驗裝置

（1）連接注射器、長頸漏斗，向長頸漏斗中注紅水，使液面與0刻度相平；（2）將電烙鐵穿入橡皮塞，將自制燃燒匙呈階梯狀固定在烙鐵上；（3）在每個燃燒匙內各放一顆白磷，塞緊橡皮塞，接通電源，白磷燃燒后，切斷電源；（4）觀察白磷燃燒現象及液面的變化情況；（5）待白磷熄滅并冷卻后，上下移動長頸漏斗，使兩邊液面相平，觀察注射器內液面上升的高度。

4.實驗改進創新的意義

（1）用規則的注射器，更準確等分玻璃管內空氣的體積；（2）用內熱式電烙鐵引燃白磷，使反應始終在一個密閉的裝置內進行，瓶內氣體受熱不會逸出，同時也不會污染空氣；（3）使用階梯狀燃燒匙使白磷燃燒時，與注射器內的氧氣更能充分地接觸，將氧氣耗盡；（4）長頸漏斗內液面的變化能放大氣體體積的改變；（5）通過上下移動長頸漏斗，使液面相平，能保證反應前后注射器內的氣體壓強保持不變。

實驗教學不僅要求教師熟練完成實驗操作，更高的目標是教師要讓學生在實驗中積極參與、大膽質疑、創造性地改進一些原型實驗，尋找完成實驗的最佳器材、途徑等，來增強實驗的可視效果和簡化實驗操作。小學科學實驗教學是一個嶄新的課題，任重而道遠，挑戰與機遇并存，我們只有在實踐中不斷體驗、感悟，才能早日取得科學實驗教學的“真經”，培養具有科學素養的一代新人。