張鵬謙

實驗教學(xué)不僅是化學(xué)知識傳授的重要途徑，還是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、實驗技能和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以人教版九年級化學(xué)上冊“氧氣的實驗室制取與性質(zhì)”為例，結(jié)合新課程標(biāo)準(zhǔn)，對初中化學(xué)實驗的教學(xué)策略進(jìn)行了討論。以期為初中化學(xué)實驗教學(xué)的改革與發(fā)展提供有益的參考和借鑒。

一、有效互動，引出實驗教學(xué)內(nèi)容

氧氣的制法及實驗操作是人教版九年級化學(xué)上冊第二單元的重點，也是學(xué)生學(xué)化學(xué)以來遇到的第一種氣體的制取。如何引導(dǎo)學(xué)生親自動手做好實驗便成了重中之重。教師應(yīng)給學(xué)生提供更多的實驗探究機會，引導(dǎo)學(xué)生正確地進(jìn)行實驗操作。

教師可以按照“回顧→提出問題→展示實驗→尋求歸納→實驗探究→比較總結(jié)→得出結(jié)論→拓寬眼界→激發(fā)興趣”的步驟及方法展開實驗教學(xué)。

【問題引入】空氣中含有哪些成分？能否從空氣中獲得氧氣？

學(xué)生：除了氮氣和氧氣，空氣中還包含稀有氣體、二氧化碳等多種成分。至于從空氣中提取氧氣，答案顯然是可以的。

【設(shè)問】那么，在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炇抑?，我們通常是如何制取氧氣的呢？接下來，我們將通過實驗深入探索這個問題。

【實驗】在本次實驗中，我們同時使用酒精燈對過氧化氫溶液和二氧化錳進(jìn)行加熱處理。隨后，我們嘗試將帶火星的木條伸入試管口，仔細(xì)觀察并記錄實驗過程中的各種變化。

【觀察記錄】過氧化氫溶液呈現(xiàn)出清澈透明的狀態(tài)，而二氧化錳則呈現(xiàn)出黑色的粉末狀。當(dāng)對過氧化氫溶液進(jìn)行加熱后，我們觀察到產(chǎn)生了少量的氣體，這些氣體使得原本帶火星的木條重新煥發(fā)出火焰。然而，對于同時加熱的二氧化錳，我們并未觀察到任何氣體的產(chǎn)生，帶火星的木條也并未出現(xiàn)任何變化。

【小結(jié)】用酒精燈加熱過氧化氫溶液時產(chǎn)生氧氣。加熱二氧化錳不產(chǎn)生氧氣。

【引入新課】氧氣的重要性無需多言，但該如何制取它呢？這正是我們接下來要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，讓我們一同揭開氧氣的制取方法的神秘面紗吧。

【實驗】

1.我們先將5毫升濃度為5％的過氧化氫溶液注入試管中，不施加任何加熱操作，隨后我們小心翼翼地將帶火星的木條伸入試管內(nèi)，仔細(xì)觀察木條是否重新煥發(fā)火焰？

2.我們輕緩地將裝有過氧化氫溶液的試管進(jìn)行加熱，并細(xì)心記錄這一過程中產(chǎn)生的所有現(xiàn)象。隨后，我們再次將帶火星的木條伸進(jìn)試管，認(rèn)真觀察并記錄所發(fā)生的變化。

3.我們在另一支試管中也加入了5毫升濃度為5％的過氧化氫溶液，并特別添加了少量的二氧化錳。接著，我們同樣將帶火星的木條伸進(jìn)試管，耐心觀察并記錄此時產(chǎn)生的現(xiàn)象。

【注意】學(xué)生在進(jìn)行這些實驗時必須保持高度的專注力，仔細(xì)觀察實驗過程中的每個細(xì)節(jié)，積極思考并嘗試解答實驗中出現(xiàn)的問題，以便更深入地理解實驗原理。

【實驗現(xiàn)象】

1.不加熱過氧化氫溶液時，帶火星的木條不能復(fù)燃，說明沒有氧氣放出。

2.加熱過氧化氫溶液時，帶火星的木條復(fù)燃，說明過氧化氫溶液受熱時能產(chǎn)生氧氣。

3.不加熱，但在過氧化氫溶液中加入二氧化錳，帶有火星的木條復(fù)燃，說明在常溫下過氧化氫溶液遇到二氧化錳時會產(chǎn)生氧氣。

在實驗中，教師可提問，并引導(dǎo)學(xué)生思考和回答。

師：什么叫反應(yīng)物？

生：參加反應(yīng)的物質(zhì)。

師：一個化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時，是不是某一種反應(yīng)物可以有也可以無呢？

生：不，必須有。

教師總結(jié)：只要有一種化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物一定是存在的。但是，在用過氧化氧溶液生產(chǎn)氧氣的過程中，加入二氧化錳在沒有加熱的情況下也能生成氧氣。沒有二氧化錳加熱過氧化氫溶液也能產(chǎn)生氧氣，可見二氧化錳不是一種必須有的物質(zhì)，它也就不是一種反應(yīng)物，而是一種催化物。

【過渡】實驗室制氧氣的方法是否僅此一種呢？非也。實驗室中可以用多種方法來制取氧氣。下面，我們就介紹實驗室制取氧氣的另一種方法——加熱高錳酸鉀制取氧氣。

實驗中有效的互動可以讓教師及時講解知識點。學(xué)生一邊觀察教師實驗，一邊緊緊跟隨實驗現(xiàn)象及進(jìn)展，能夠有效提高上課效率，提升學(xué)習(xí)效果。

二、引導(dǎo)探索，激發(fā)學(xué)生的好奇心

在新課標(biāo)導(dǎo)向下，初中化學(xué)實驗教學(xué)不僅注重知識的傳遞，還強調(diào)對學(xué)生好奇心和探究能力的培養(yǎng)。為此，教師需要精心設(shè)計富有探索性的實驗項目，這些實驗項目旨在引導(dǎo)學(xué)生主動提出問題，并鼓勵他們通過實驗來尋找答案。

教師可以在教學(xué)中提出問題，激發(fā)學(xué)生的探索欲。如何獲得氧氣？怎樣驗證得到的氣體是氧氣？為什么氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃？這些問題像磁石一樣吸引著學(xué)生去深入探索。學(xué)生渴望通過實驗來找到答案，渴望通過自己的雙手來驗證書本上的知識。這種探究過程不僅讓學(xué)生更深入地理解了氧氣的性質(zhì)，還培養(yǎng)了他們的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力。以學(xué)生實驗“加熱高錳酸鉀或氯酸鉀制取氧氣”為例。

★探究點一 加熱高錳酸鉀或氯酸鉀制取氧氣

提出問題：在實驗室中，我們采用加熱高錳酸鉀的方法來制取氧氣。在此過程中，我們使用了哪些實驗器材？實驗裝置中，哪部分是用于產(chǎn)生氧氣的？哪部分是用于收集氧氣的？為何我們可以選擇排水法來收集氧氣？

討論交流：結(jié)合我們之前學(xué)習(xí)的化學(xué)實驗操作技巧，以及氧氣的物理和化學(xué)性質(zhì)來進(jìn)行深入的探討和總結(jié)。

【歸納總結(jié)】

1．反應(yīng)原理：

高錳酸鉀■錳酸鉀+二氧化錳+氧氣

2．實驗裝置：（除了基本的實驗器材外，若使用氯酸鉀作為原料，試管口則無需放置棉花，以避免堵塞。）

3．收集方法：由于氧氣不易溶于水，我們常采用排水法來收集，以獲得更純凈的氧氣。同時，由于氧氣的密度大于空氣，我們也可以選擇向上排空氣法來收集更為干燥的氧氣。

4.操作步驟：將操作步驟簡化為“查裝定點收離熄”，諧音記憶為“茶莊定點收利息”。

5．檢驗方法：為了驗證收集到的是否為氧氣，我們可以將帶火星的木條伸入集氣瓶中，若木條迅速復(fù)燃，則證明收集到的是氧氣。

學(xué)生通過簡單的化學(xué)反應(yīng)，親手制取出維持生命的氣體，這種體驗無疑為他們帶來了極大的興奮和滿足。當(dāng)學(xué)生看到氧氣從試管中緩緩冒出，那種直觀的感受和成就感讓他們對化學(xué)產(chǎn)生了更加濃厚的興趣。

三、實踐操作，提升學(xué)生的實驗技能

化學(xué)實驗實踐操作不僅關(guān)乎學(xué)生的技能學(xué)習(xí)，還與實驗過程的安全性和效率緊密相連。為了確保實驗的安全性，教師需要在實驗中強調(diào)操作的規(guī)范性，確保每個步驟都準(zhǔn)確無誤。學(xué)生通過反復(fù)實踐，不僅能夠熟悉實驗流程、避免失誤操作，還能夠逐漸掌握基本的實驗操作技能，從而提高實驗效率。

在“氧氣的實驗室制取與性質(zhì)”實驗中，教師組織學(xué)生進(jìn)行第二個探究實驗“木炭和鐵絲在氧氣中燃燒”，教師要詳細(xì)講解實驗注意事項，要求學(xué)生具備精準(zhǔn)的操作技巧。學(xué)生通過反復(fù)實踐能夠逐漸掌握如何使用坩堝鉗，如何安全使用酒精燈確保既能夠獲得足夠的氧氣量，又能避免試管破裂或產(chǎn)生有害氣體。這種技能的掌握不僅增強了學(xué)生的自信心，還為他們后續(xù)學(xué)習(xí)氧氣的其他性質(zhì)和應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。

★探究點二 木炭和鐵絲在氧氣中燃燒

提出問題：當(dāng)我們采用前述方法成功制取兩集氣瓶氧氣后，若將木炭和鐵絲分別置于其中進(jìn)行燃燒，它們會產(chǎn)生怎樣的現(xiàn)象？

討論交流：我們將深入探討實驗的基本操作，并對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行歸納與總結(jié)，以便進(jìn)一步加深對氧氣性質(zhì)的理解。

實驗活動：1.我們使用坩堝鉗夾取適量木炭，并在酒精燈上加熱至其呈現(xiàn)熾熱狀態(tài)（請務(wù)必注意安全，避免燙傷）。隨后，我們迅速將熾熱的木炭插入盛有氧氣的集氣瓶中，并仔細(xì)觀察其燃燒時產(chǎn)生的各種現(xiàn)象。待木炭燃燒完畢后，我們向集氣瓶中加入適量的澄清石灰水，并進(jìn)行振蕩，以觀察石灰水與燃燒產(chǎn)物之間的反應(yīng)現(xiàn)象。

2.我們點燃火柴，并小心翼翼地將其固定在螺旋狀的細(xì)鐵絲底部（操作時請保持警惕，注意防火安全）。然后，我們將固定有火柴的細(xì)鐵絲緩緩插入盛有氧氣的集氣瓶中，并仔細(xì)觀察細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒時的各種現(xiàn)象。

【歸納總結(jié)】

在學(xué)生實驗的過程中，教師反復(fù)強調(diào)安全意識以培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能。特別是在“氧氣的實驗室制取與性質(zhì)”這樣涉及火源和高溫操作的實驗中，安全意識的培養(yǎng)顯得尤為重要。在實驗開始前，教師需要向?qū)W生強調(diào)實驗安全的重要性，讓他們明白每個操作都關(guān)系到自身和他人的安全。在實驗活動開始前，教師要詳細(xì)講解如何正確使用火源，以避免火災(zāi)或燙傷的發(fā)生。

四、合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力

在新課標(biāo)指導(dǎo)下的初中化學(xué)實驗教學(xué)中，合作學(xué)習(xí)不僅是一種教學(xué)策略，還是一種培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的重要方式。教師將學(xué)生分成小組進(jìn)行實驗，不僅提高了實驗的效率和趣味性，還為學(xué)生提供了一個難得的團(tuán)隊協(xié)作和溝通的機會。以“氧氣的性質(zhì)探索”實驗為例，教師將學(xué)生分成小組，讓他們通過合作學(xué)習(xí)的方式深入探索氧氣的性質(zhì)。

第一個實驗是木炭燃燒后向集氣瓶中導(dǎo)入少量澄清石灰水。在這個實驗中，學(xué)生首先需要充分討論，確定實驗的詳細(xì)步驟和每個成員的具體職責(zé)。有的成員負(fù)責(zé)用坩堝鉗夾住點燃的木炭放入集氣瓶中，確保木炭能夠充分燃燒；有的成員負(fù)責(zé)在集氣瓶中導(dǎo)入適量的澄清石灰水，以便觀察燃燒后產(chǎn)生的氣體與石灰水的反應(yīng)；還有的成員則負(fù)責(zé)觀察和記錄實驗現(xiàn)象，包括木炭燃燒的情況、火焰的顏色和形狀以及石灰水是否變渾濁等。

在實驗過程中，學(xué)生需要頻繁地進(jìn)行溝通。例如，當(dāng)木炭燃燒不穩(wěn)定時，負(fù)責(zé)操作的成員會及時告訴其他成員，并一起討論可能的原因和解決辦法。在實驗過程中，負(fù)責(zé)操作的成員會及時向其他成員報告火柴燃燒的情況，包括火焰的顏色和形狀等。其他成員則會根據(jù)這些信息來觀察和記錄實驗數(shù)據(jù)。

在完成了“氧氣的性質(zhì)探索”實驗后，每個小組的成員都充滿了熱情和好奇心，通過交流和討論，他們能夠更深入地理解氧氣的性質(zhì)，并提升自己的批判性思維和創(chuàng)新能力。負(fù)責(zé)觀察和記錄的學(xué)生首先開始描述他們的觀察結(jié)果，他們詳細(xì)描述了木炭燃燒時的火焰顏色、形狀以及燃燒速度，還有在木炭燃燒后的氣體中通入澄清石灰水時，石灰水變渾濁的現(xiàn)象。

總之，教師需要繼續(xù)探索和實踐更符合新課標(biāo)要求的實驗教學(xué)策略，努力培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰涂茖W(xué)素養(yǎng)，為他們的全面發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。同時，也希望廣大教育工作者能夠共同關(guān)注實驗教學(xué)，共同推動化學(xué)教育的改革和發(fā)展。

（作者單位：甘肅省靜寧縣威戎中學(xué)）

編輯：趙文靜