問題探究 讓學生的思維動起來

俞益暉

人教版初中化學“空氣”這一課題的教學設計，可以說是“仁者見仁，智者見智”，設計的方法多種多樣，精彩紛呈。化學是一門以實驗為基礎的自然科學，在教學中，圍繞教學目標有意識地提出一些問題，讓學生的思維動起來，通過“設置主題─分析思考─實驗探究─總結交流”的教學流程，積極引導學生進行自主學習、合作學習和探究學習，努力培養學生的動手能力和探索精神。

【片斷一】燒杯中有什么？

老師拿出一個燒杯

師：燒杯中有什么？

生（疑惑）：什么都沒有啊！

生（興奮）：空氣，燒杯中有空氣（很多學生點頭）。

師：想一想，根據你日常生活中的經驗，還有哪些辦法能證明空氣確實存在？請同學們設計一個簡單的實驗，證明空氣的存在。

提供學生水槽（裝有大半槽水）、小燒杯、一杯飲料（軟塑料杯，配吸管）及其他儀器若干。

生：將一燒杯豎直倒扣在水槽中，看水能不能進入燒杯。

生：用吸管飲用飲料，看軟塑料杯會不會變癟。

師：很好，同學們的想法都很不錯，下面每組同學就按照自己設計的實驗方案進行實驗吧！

每組學生開始忙碌，選用儀器進行實驗，實驗時還互相討論，既分工又合作。

實驗結束。

師：好，同學們都做完實驗了，現在能告訴我你們在實驗中看到的現象和你們的結論嗎？

生：我們組的實驗是把燒杯豎直倒扣在有水的水槽里，發現水槽中的水并不能進入燒杯中，說明燒杯中不是真空，是存在物質的，該物質就是我們平時離不開的空氣。

師（鼓掌）：實驗很成功，總結很到位。

生：我們組同學飲用飲料，發現軟塑料杯變癟了，說明軟塑料杯外面有物質在推擠塑料杯，使塑料杯變癟，該物質就是我們看不見的空氣。

師：實驗設計新穎，異曲同工。都說明了空氣是客觀存在的。

【賞析】開篇提出一個生活中常見的問題，讓剛上課的學生馬上進入情境開始思考，一掃下課玩耍時懶散放松的情緒，集中起注意力。學生通過思考和小組討論，用已有的實驗儀器用品設計出實驗方案，鍛煉了學生設計方案的能力。然后在老師的指導下小組進行實驗，培養和訓練學生的動手能力。實驗結束，描述實驗現象和總結實驗結論，意在提高學生的語言表達能力和邏輯推理能力。

【片斷二】空氣的成分

師：我們生活的環境中有空氣，人類的生活離不開空氣，空氣是一種重要的自然資源。那么空氣是由什么組成的？它是由一種物質組成的？還是由多種物質組成的？如果空氣是由多種物質組成的，那么空氣中含有哪些物質？

生：動物進行呼吸作用需要氧氣，同時釋放出二氧化碳。

生：植物進行光合作用要吸收水和二氧化碳，并放出氧氣。

生：煤等燃料燃燒需要消耗氧氣并放出二氧化碳。

生：夏天，從冰箱里拿出冰礦泉水，片刻后，礦泉水瓶外壁就會有水珠凝結，說明空氣中有水蒸氣。

生：酥脆的餅干在空氣中長時間放置會受潮變軟，說明空氣中有水蒸氣。

師（總結）：空氣中含有氧氣、二氧化碳、水蒸氣和其他雜質（如塵埃）等多種物質。

【賞析】學生根據已有知識，聯系生活經驗，收集證據，進行歸納并得出結論。以頭腦風暴的探索形式，激發學生的問題意識，培養學生的發散性思維。

【片斷三】空氣中氧氣含量是多少

師：大家對空氣的認識主要來自生活常識，空氣中還有其他的成分嗎？空氣中的氧氣含量是多少呢？能否測定出廣口瓶中氧氣的體積？

生：想辦法把氧氣拿出來，直接測氧氣的體積。

師：氣體不同于固體或液體，取用不方便，并且也不容易把氧氣從空氣中分離出來。

生：拿一礦泉水瓶，再想辦法把瓶內氧氣消耗掉，看瓶子變癟了多少。

教師引導：給出如右圖所示裝置，讓一學生吸氣，并觀察現象。

生：燒杯中的水進入到廣口瓶了。

師：燒杯中的水為什么會被吸進廣口瓶呢？

生：燒杯中的水能被我們吸過來。

生：吸氣時，廣口瓶中的空氣減少，壓強減小，燒杯中的水就被壓進廣口瓶了。

師：第二個同學解釋得更準確。你們再想想，進入廣口瓶的水的體積與什么有關呢？

生：與吸走的空氣有關。

生：燒杯進入廣口瓶中的水的體積等于吸走的空氣的體積。

師（微笑）：說到點子上了，同學們的思維很活躍，眼光很敏銳。

思維遷移：仿照此實驗，提供如右圖的實驗裝置。

師：我們能否利用它來測定空氣中氧氣的體積呢？

生：對啊，利用可燃物把廣口瓶中的氧氣消耗掉，那么打開彈簧夾后，吸進廣口瓶的水的體積不就等于瓶內氧氣的體積了嗎？（大部分同學呈恍然大悟狀）

老師下講臺指導學生按照課本實驗2-1完成實驗。

實驗結束。

師：每組同學選個代表描述實驗現象。

生：紅磷燃燒發出黃白色火焰，放熱，冒出大量白煙，熄滅后待裝置冷卻，燒杯中的水未進入廣口瓶。

生：紅磷燃燒發出黃白色火焰，放熱，冒出大量白煙，熄滅后待裝置冷卻，燒杯中進入廣口瓶的水小于廣口瓶容積的1/5。

生：紅磷燃燒發出黃白色火焰，放熱，冒出大量白煙，熄滅后待裝置冷卻，燒杯中的水進入廣口瓶，且約占廣口瓶容積的1/5。

師：進入廣口瓶的水占廣口瓶容積的1/5的現象是正確的，實驗也是成功的。那么為什么有些組的實驗會失敗呢？組與組之間討論交流一下。

學生熱烈地開始討論。

生：和別組對比，我們組打開彈簧夾過早，應該等到裝置冷卻了再打開！

生：剛才驗證了一下實驗裝置的氣密性，裝置有點漏氣。

生：嗨，我們組燃燒匙里的紅磷太少了，一燒就沒了，不能把廣口瓶內的氧氣消耗完。

師：實踐出真知，只有真正動手做了，才知道本實驗的一些操作注意事項。通過這個實驗我們能得到哪些結論呢？

生：空氣是混合物，不是單一成分的氣體。

生：氧氣約占空氣總體積的1/5。

師：廣口瓶中剩余4/5的氣體有什么性質？

生：不溶于水。

生：燃燒匙有紅磷剩余燃燒卻熄滅了，說明剩余氣體也不支持燃燒。

【賞析】層層設疑，激發起學生的學習興趣。先拋出問題：能否測定出廣口瓶中氧氣的體積？以小見大，以測定一小瓶空氣中氧氣的含量來推出整個大氣中氧氣的含量。在學生遇到困難不能有效地解決問題時加以引導：出示一裝置讓一學生吸氣，發現燒杯中的水能進入廣口瓶中。撥云見日，學生一下子就有了思路，并且可以結合物理中的“氣體壓強”知識來深挖實驗現象的實質，準確地把握住了該裝置的實驗原理，利用壓強差把進入廣口瓶中水的體積轉化為廣口瓶中少掉的氣體的體積，使用了“轉換法”。再由學生進行自發的思維遷移，把吸氣裝置改成測定空氣中氧氣含量的實驗裝置，利用可燃物燃燒消耗廣口瓶內的氧氣來測定空氣中氧氣的含量。指導學生完成實驗，得出結論。然后由學生討論交流，總結實驗心得，在交流中取長補短，培養學生的團隊合作精神及對實驗設計的評價能力。

總體來看，本節課通過“設置主題─分析思考─實驗探究─總結交流”的教學流程，層層設疑，帶動學生的思維圍繞問題高速運轉，整個課堂的氣氛熱烈而不混亂，老師控制的節奏恰到好處，不失為一節獨具匠心的好課！

（作者單位：江西省上饒市廣豐區五都鎮中學）

□責任編輯 潘毅鵬

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