科学实验的五优化课例3.1空气与氧气第一课时 教学设计 杭州市风帆中学 郑友味教材分析：空气是生命之源，本章主线为空气中有哪些物质？这些物质有什么样的性质？这些物质又是怎样和生命联系在一起的？本节就是研究空气的成分。本章强调探究学习方式的运用，有很多的实验探究活动。如何有效的优化实验，有效的利用实验解决问题，构建学生的知识体系，培养学生的探究能力是这一章学习的关键。基于“以学为中心”，本节课的教学设计主要体现在实验的“五优化”：1优化实验目标2优化实验方式3优化实验准备4优化实验过程5优化实验评价。教学目标：1通过倒扣在水槽中的集气瓶中蜡烛燃烧的实验，定性了解空气中氧气，培养学生的实验操作技能。2通过定性研究空气中氧气含量的实验，培养学生分析问题，解决问题的能力。并且知道空气中氧气的体积含量。3. 通过实验药品的选择、实验仪器的改进，培养学生的实验设计能力。4. 通过对实验现象的观察和记录，培养学生实验的观察品质，和集体合作精神。5. 通过对比实验结果和书本的结论培养学生的质疑精神，和分析影响实验实验结果的原因。6. 通过阅读培养学生获取知识的主动性及自学的能力。7. 根据实验过程的实施情况，对实验目标的达成度进行评估。实验是一种有明确目标的活动，实验活动围绕着目标进行，每个实验应有清晰的目标，特别是要明确培养学生的何种探究技能。针对现行教材中一些目标要求模糊、定位不准、不契合学生学情的实验，就如何优化和明晰实验目标，以提高实验的效益方面进行探讨。实验目标力求多维、贴切、精细、可观测。教学重难点：空气的成分 实验的设计和分析实验准备：水槽、集气瓶、蜡烛、火柴、红磷、测定空气中氧气含量的实验装置各20组。实验准备是实验成功的重要基础。有效的实验准备既能帮助教师了解实验教学的起点、做好实验教学前的铺垫，也可以帮助实验过程中引导学生自主、有序的操作与思考，此外，实验准备还可以帮助教师预测实验教学可能出现的异常状况，因而提早准备好相应的应对策略。实验准备主要包括学生准备与教师准备两方面。教学过程：（体现优化实验方式、优化实验过程、优化实验评价并落实实验目标）一、实验探索（在实验过程中，学生应有明晰的任务。以任务引导学生深度、有序地参与实验，以获取知识与技能、发展思维、培养态度情感与价值观等。任务的设置应简明扼要，任务的总体难度要适中，同时具有分层性，宜对不同水平的学生分别具有挑战作用。）注意事项： 1. 注意火柴的使用 2.观察并记录实验现象 3.保留实验结果与其他组比较学生实验观察蜡烛燃烧 蜡烛熄灭，瓶内水位上升讨论：1.该实验中的哪一现象能说明蜡烛燃烧消耗了瓶内的氧气？为什么？2.不同组瓶内水位上升有差异，你认为可能是什么原因造成的？ 3. 在氧气被耗尽和密封性好的情况下压入瓶中水的体积 原来瓶中氧气的体积4.能否利用 蜡烛在瓶中燃烧实验来定量测定空气中氧气的含量？请说明理由。蜡烛燃烧会产生二氧化碳气体，无法准确测量空气中氧气的体积。5.问：若要定量测量空气中氧气的含量你会选哪一种来代替蜡烛？请说说你的理由。物质在空气中反应（燃烧）燃烧的产物产物状态反应时间碳只与氧气反应二氧化碳气体较快红磷只与氧气反应五氧化二磷固体（几乎不占体积）较快汞只与氧气反应氧化汞固体（几乎不占体积）镁能与氧气、氮气等反应氧化镁氮化镁固体（几乎不占体积）较快6.实验装置的改进：燃烧匙 利用水来反映消耗了氧气 A用如图A实验装置来定量测定空气氧气的含量，你觉得可行吗？请说明理由。A B利用如图B装置 定量测定空气氧气的含量是否可行？请说明理由。 7. 止水夹的作用是什么？防止红磷燃烧时瓶内气体受热膨胀通过导管向外漏气二、学生实验步骤：点燃-塞紧适时打开水夹学生观察和记录：1.点燃燃烧匙内的红磷，立即塞紧瓶塞，观察到的现象是：_。2. 火焰熄灭后观察现象，并记录瓶内水位变化情况3. 该实验说明空气中氧气的含量是多少?（实验过程中，学生应具有较好的自主性与主动性，有独立操作与思考的时间与空间，同时实验过程应体现忙而有序，教师在过程中不应有过多的干预。让学生自主操作可以培养学生思维的流畅性，同时也可提高其解决实际问题的能力。）讨论与交流：1.拉瓦锡测出氧气占空气总体积的1/5，而我们有时在实验中气体减少的体积小于1/5，你认为可能是什么原因？学生讨论（实验过程中，教师应营造良好的氛围，引导学生充分地表达与交流，使每一组学生都有表达观点的机会，使每一位学生都有对他人的观点进行质疑的机会。学生交流的内容不仅仅是表达实验结果，更应反映实验的过程，特别是实验过程中与预期不符的新发现等。）点拨小结1.可能红磷的量不够2. 可能容器的气密性不好3.未等装置冷却到室温立即打开止水夹（实验过程中，教师不应过于纠缠于实验细节，不宜有过多的讲解，不宜用自己的观点和结论去影响学生，因为这些都会对学生的自主操作与独立思考产生干扰。教师在学生实验过程中应做的是基于学生实验的困难处给予适当的点拨，基于学生充分的表达交流进行水到渠成的小结等。）200多年前拉瓦锡通过实验认为：空气用氧气和氮气组成，氧气占其中的1/5。 三、空气的各成分体积组成问题1：你能说出其他成分中有哪些物质？二氧化碳，水，稀有气体和杂质等问题2：你是怎么知道空气中有二氧化碳和水蒸气的存在？四、空气的利用学生阅读，交流。学习目标达成评价1.下列气体中约占空气总体积五分之一的是()A氮气 B氧气 C二氧化碳 D稀有气体2.下图所示装置可用于测定空气中氧气含量。下列说法不正确的是（ ）A红磷燃烧一停止立即打开弹簧夹B实验前一定要检查装置的气密性C该实验可证明氧气约占空气总体积的1/5D点燃红磷前先用弹簧夹夹紧乳胶管3. 下面是测量空气中氧气体积含量的实验：（1）实验小组按A装置进行实验后，发现进入集气瓶中水的体积超过总容积的1/5，你认为导致这一结果的原因可能是 （填序号）实验前未将橡胶管夹紧；实验前导管中未加满水；红磷过量；氧气未消耗完（2）因气体受热迅速膨胀，可能出现集气瓶爆裂、橡皮塞冲出等情况，实验小组将A进行了如B的改进，其所加气球的作用是 （3）实验后，实验小组又进行反思，设计了C装置，利用气压变化使白磷燃烧，其观察到的现象是 与A、B两装置比较，其优点是 （实验评价是根据实验过程的实施情况，对实验目标的达成度进行评估。良好的评价设计不仅可以促进实验目标的达成度，从而提高实验效率，还可以帮助教师及时了解实验教学中存在的问题，以便采用措施及时矫正。实验评价的内容应是多样的，不仅涉及实验结果，更应涉及实验过程，通过评价以引导学生更加积极主动地建构知识、发展思维、增进体验、培养兴趣等。）