论文部分内容阅读
摘要：在沪教版初中化学九年级上册《身边的化学物质》一章“氧气和二氧化碳的性质和制备”复习中引入创意实验，开设《“魔盒”的奥秘》复习课。以“魔盒”中的气体是什么、如何收集、如何检验、如何制备等问题为引领线索，让学生在问题解决的过程中“温故知新”——巩固氧气和二氧化碳的性质和制备的知识，完善知识网络，并提炼气体制备的一般思路，构建认知模型。
关键词：创意实验;复习课;初中化学
传统的初中化学复习课大多按照“知识梳理—典例讲解—巩固练习”的步骤进行教学。这样的课堂，常常是将知识生硬地直接“砸”向学生，让学生被动地接受，加之“炒冷饭”式复习的知识不够新鲜，容易导致学生缺乏主动学习的动力，造成复习教学效能低下。对此，笔者尝试在沪教版初中化学九年级上册《身边的化学物质》一章“氧气和二氧化碳的性质和制备”复习中引入创意实验，开设了《“魔盒”的奥秘》复习课。
一、教学思路
“创意”从何而来？源自“漂浮的肥皂泡”实验：在一个长方形玻璃缸的底部铺上一层食用小苏打，再倒入白醋，然后往玻璃缸中吹入肥皂泡，肥皂泡能在玻璃缸中漂浮。根据已有的生活经验，学生知道肥皂水能吹出肥皂泡，但无论往哪个方向吹，肥皂泡最终会因为比空气略重而飘落到地上。与认知有矛盾的神奇现象自然容易激发学生的探究兴趣。
由此，形成《“魔盒”的奥秘》一课的教学思路：以“魔盒”中的气体是什么、如何收集、如何检验、如何制备等问题为引领线索，让学生在问题解决的过程中巩固氧气和二氧化碳的性质和制备的知识，完善知识网络，并提炼气体制备的一般思路，构建认知模型。
二、教学过程
（一）猜想“魔盒”中的气体并回顾性质
1.基于实验现象，作出猜想。
师同学们都吹过肥皂泡吧？
生吹过。
师我们吹出来的肥皂泡会在空中怎样运动？
生我们往哪个方向吹，肥皂泡就往哪飘，还会随着风向改变飘的方向;一般都会往下落，碰到物体或地面，肥皂泡就会炸裂消失。
师是吗？怎么和老师看到的不一样呢？（展示“魔盒”并演示肥皂泡漂浮实验）这个“魔盒”里的肥皂泡是怎样的？
生肥皂泡一直漂浮着！
师为什么会这个样子呢？
（学生思考、讨论得出：“魔盒”中有看不见，摸不着的物质——一种密度比空气大的气体。）
师对于这个“魔盒”，你有哪些问题？
生“魔盒”里有什么物质（气体）？
生气体怎么来的？
生气体的性质是什么？
生气体如何捕捉（收集）？
生气体如何检验？
师“魔盒”中的气体到底是什么？我们可以先猜一猜。
生可能是氧气。
生可能是二氧化碳。
2.回顾归纳，形成“性质图”。
师如何检验氧气？体现了氧气的什么性质？我们还学过哪些和氧气有关的反应？
生将带火星的木条伸进气体中，木条复燃，说明气体为氧气。这体现了氧气的助燃性。
生氧气还能和氢气、硫、磷等非金属单质生成相应的化合物。
生同样地，氧气还能和铁、铜、镁等金属单质生成相应的化合物。
（教师引导学生归纳氧气的性质。）
师又有哪些方法可以检验二氧化碳？体现了二氧化碳的哪些性质？
生通入澄清石灰水中，溶液变浑浊，表明二氧化碳能与澄清石灰水反应生成沉淀。
师能否用燃着的木条检验二氧化碳？
生能，木条会熄灭。这体现了二氧化碳一般不可燃，也不助燃。
（教师引导学生归纳二氧化碳的性质，结合之前氧气性质的总结，得到图1。）
这一环节，从现象自然走向探究，将氧气和二氧化碳性质的知识融入“魔盒”奥秘的探索中，引领学生“温故”，形成氧气和二氧化碳的概念图，培养学生从现象中发现问题的能力。
（二）收集、检验“魔盒”中的气体并探究溶解性
1.收集、检验气体。
师根据同学们所提出的猜想，核心是“魔盒”中的气体是氧气还是二氧化碳。下面我们就要通过深入探究，寻求问题的答案。请设计实验探究“魔盒”中的气体成分。大家想一想，我们要怎样开展研究？
生首先要收集气体供研究使用。
師怎么收集气体呢？
（学生讨论得出可以用排水集气法：用装满水的塑料瓶在“魔盒”中排水集气。学生小组完成“魔盒”中气体的收集。）
师请大家选择药品和器材检验气体。
（提供的药品和器材有澄清石灰水、紫色石蕊试液、木条、火柴、酒精灯等。学生分组实验，得出结论：“魔盒”中的气体是二氧化碳。）
2.探究二氧化碳的溶解性。
师我们还可以研究二氧化碳的什么性质？
生二氧化碳溶于水，那具体的“溶解度”是多少？
师请利用所给的药品和器材进行创新设计，探究出结论。
（提供的药品和器材有装满二氧化碳的塑料瓶、紫色石蕊试液、水、弹簧夹、带导管的单孔橡皮塞、烧杯等。学生实验：先向装满二氧化碳的塑料瓶中倒入约1/4的水，塞上带导管的单孔橡皮塞，用弹簧夹夹紧胶皮管，然后振荡塑料瓶，发现塑料瓶变瘪;继续进行实验探究，将胶皮管伸入装有紫色石蕊溶液的烧杯中，打开弹簧夹，观察到紫色石蕊溶液倒吸入塑料瓶中，进入的液体约是塑料瓶体积的1/4。得出结论：1体积的水大约能溶解1体积的二氧化碳。）
这里，引导学生通过实验验证自己的猜想，促使学生主动参与探究、体验，利用所学知识解决实际问题。这样的过程，能够让学生从中体验到化学是学有所用的，且进一步巩固对氧气和二氧化碳化学性质的掌握。 （三）回顾“魔盒”中气体的实验室制法并提炼一般思路
师我们在实验室是如何制取二氧化碳的？
生用大理石或石灰石与盐酸反应。
师它的发生装置是怎样的？
（学生动手将纸质装置图拼接成“固液常温型”的发生装置，如图2所示。）
师氧气是不是也有类似的实验室制法？
生用二氧化锰粉末催化双氧水分解反应。
师我们想要控制反应的停止和再发生，可以怎么改进这套装置呢？
（学生探讨控制反应停止和发生的装置。）
生（展示图3）在装置中添加多孔塑料板和带有止水夹的乳胶管。将固体放在多孔塑料板上，关闭止水夹，从长颈漏斗中加入液体药品，待用。制取气体时，打开止水夹，固液接触，反应发生;关闭止水夹，固液分离，反应停止。
师实验室制备氧气还有哪些方法？请写出相应的符号表达式。
（学生书写制备氧气的符号表达式：KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2，KClO3△MnO2KCl+O2。）
师发生装置与“固液常温型”一样吗？
生不一样。
（学生动手将纸质装置图拼接成“固固加热型”的发生装置，如图4所示。）
师高锰酸钾制取氧气和氯酸钾制取氧气在发生装置上有什么差异？
生差异在试管口是否需要放一团棉花。
师所以，我们可以得到发生装置的选择依据是——
生药品的状态和反应条件。
师氧气和二氧化碳用什么方法收集？
生氧气用排水法。
生二氧化碳用向上排空气法。
师所以，我们可以得到收集装置的选择依据是——
生气体的密度、溶解性以及是否与空气中的成分（或水）反应等。
师排水法、向上排空气法分别适用于收集哪些气体？
生排水法适用于收集不易溶于水、不与水反应的气体，如氧气;向上排空气法适用于收集不与空气反应、密度比空气大的气体，如二氧化碳;向下空气法适用于收集不与空气反应、密度比空气小的气体，如氢气。
师（展示三种收集方法合一的多功能瓶，如图5）如何利用多功能瓶收集氧气、二氧化碳和氢气？气体分别从哪段导管进入？
生排空气法收集氧气和二氧化碳，气体从左侧导管通入，空气从右侧导管排出;排空气法收集氢气，气体从右侧导管通入，空气从左侧导管排出。用排水法收集氧气、二氧化碳和氢气时，都先在瓶中装满水，气体从右侧导管通入，直到水从左侧导管完全排出。
师刚才，我们是沿着怎样的思路确定气体的实验室制法的？
生先根据反应原理确定反应物，再根据反应物和反应条件确定发生装置，最后根据气体性质确定收集方法。
师总结得很好！掌握了气体制备的一般思路后，我们就可以在不同的情境下进行知识的迁移了。比如，氢气有什么性质？如何进行实验室制备？
（学生自主总结氢气的性质以及实验室制取氢气的反应原理，选择合适的发生装置和收集装置。）
复习课的最后，引导学生由“温故”（回顾氧气和二氧化碳的实验室制法）而“知新”（归纳得出实验室制备气体的一般思路），培养建构认知模型的能力。进一步地，让学生应用提炼出的实验室制备气体的一般思路，根据氢气的性质得出氢气的实验室制法，丰富气体制备的认知框架，培养迁移应用的能力。
参考文献：
[1]付会英.趣味化学实验在初中化学教学中的应用[J].学周刊，2018（4）.
[2]王文倩，殷艳华，娄卫潤.初中化学复习教学的新尝试——以“碱化学性质复习”为例[J].教育实践与研究（B），2019（12）.
本文系江苏省教育科学“十三五”规划重点资助课题“指向关键能力的初中化学创意课程实施研究”（编号：Ea/2020/05）的阶段性研究成果。评价研究
关键词：创意实验;复习课;初中化学
传统的初中化学复习课大多按照“知识梳理—典例讲解—巩固练习”的步骤进行教学。这样的课堂，常常是将知识生硬地直接“砸”向学生，让学生被动地接受，加之“炒冷饭”式复习的知识不够新鲜，容易导致学生缺乏主动学习的动力，造成复习教学效能低下。对此，笔者尝试在沪教版初中化学九年级上册《身边的化学物质》一章“氧气和二氧化碳的性质和制备”复习中引入创意实验，开设了《“魔盒”的奥秘》复习课。
一、教学思路
“创意”从何而来？源自“漂浮的肥皂泡”实验：在一个长方形玻璃缸的底部铺上一层食用小苏打，再倒入白醋，然后往玻璃缸中吹入肥皂泡，肥皂泡能在玻璃缸中漂浮。根据已有的生活经验，学生知道肥皂水能吹出肥皂泡，但无论往哪个方向吹，肥皂泡最终会因为比空气略重而飘落到地上。与认知有矛盾的神奇现象自然容易激发学生的探究兴趣。
由此，形成《“魔盒”的奥秘》一课的教学思路：以“魔盒”中的气体是什么、如何收集、如何检验、如何制备等问题为引领线索，让学生在问题解决的过程中巩固氧气和二氧化碳的性质和制备的知识，完善知识网络，并提炼气体制备的一般思路，构建认知模型。
二、教学过程
（一）猜想“魔盒”中的气体并回顾性质
1.基于实验现象，作出猜想。
师同学们都吹过肥皂泡吧？
生吹过。
师我们吹出来的肥皂泡会在空中怎样运动？
生我们往哪个方向吹，肥皂泡就往哪飘，还会随着风向改变飘的方向;一般都会往下落，碰到物体或地面，肥皂泡就会炸裂消失。
师是吗？怎么和老师看到的不一样呢？（展示“魔盒”并演示肥皂泡漂浮实验）这个“魔盒”里的肥皂泡是怎样的？
生肥皂泡一直漂浮着！
师为什么会这个样子呢？
（学生思考、讨论得出：“魔盒”中有看不见，摸不着的物质——一种密度比空气大的气体。）
师对于这个“魔盒”，你有哪些问题？
生“魔盒”里有什么物质（气体）？
生气体怎么来的？
生气体的性质是什么？
生气体如何捕捉（收集）？
生气体如何检验？
师“魔盒”中的气体到底是什么？我们可以先猜一猜。
生可能是氧气。
生可能是二氧化碳。
2.回顾归纳，形成“性质图”。
师如何检验氧气？体现了氧气的什么性质？我们还学过哪些和氧气有关的反应？
生将带火星的木条伸进气体中，木条复燃，说明气体为氧气。这体现了氧气的助燃性。
生氧气还能和氢气、硫、磷等非金属单质生成相应的化合物。
生同样地，氧气还能和铁、铜、镁等金属单质生成相应的化合物。
（教师引导学生归纳氧气的性质。）
师又有哪些方法可以检验二氧化碳？体现了二氧化碳的哪些性质？
生通入澄清石灰水中，溶液变浑浊，表明二氧化碳能与澄清石灰水反应生成沉淀。
师能否用燃着的木条检验二氧化碳？
生能，木条会熄灭。这体现了二氧化碳一般不可燃，也不助燃。
（教师引导学生归纳二氧化碳的性质，结合之前氧气性质的总结，得到图1。）
这一环节，从现象自然走向探究，将氧气和二氧化碳性质的知识融入“魔盒”奥秘的探索中，引领学生“温故”，形成氧气和二氧化碳的概念图，培养学生从现象中发现问题的能力。
（二）收集、检验“魔盒”中的气体并探究溶解性
1.收集、检验气体。
师根据同学们所提出的猜想，核心是“魔盒”中的气体是氧气还是二氧化碳。下面我们就要通过深入探究，寻求问题的答案。请设计实验探究“魔盒”中的气体成分。大家想一想，我们要怎样开展研究？
生首先要收集气体供研究使用。
師怎么收集气体呢？
（学生讨论得出可以用排水集气法：用装满水的塑料瓶在“魔盒”中排水集气。学生小组完成“魔盒”中气体的收集。）
师请大家选择药品和器材检验气体。
（提供的药品和器材有澄清石灰水、紫色石蕊试液、木条、火柴、酒精灯等。学生分组实验，得出结论：“魔盒”中的气体是二氧化碳。）
2.探究二氧化碳的溶解性。
师我们还可以研究二氧化碳的什么性质？
生二氧化碳溶于水，那具体的“溶解度”是多少？
师请利用所给的药品和器材进行创新设计，探究出结论。
（提供的药品和器材有装满二氧化碳的塑料瓶、紫色石蕊试液、水、弹簧夹、带导管的单孔橡皮塞、烧杯等。学生实验：先向装满二氧化碳的塑料瓶中倒入约1/4的水，塞上带导管的单孔橡皮塞，用弹簧夹夹紧胶皮管，然后振荡塑料瓶，发现塑料瓶变瘪;继续进行实验探究，将胶皮管伸入装有紫色石蕊溶液的烧杯中，打开弹簧夹，观察到紫色石蕊溶液倒吸入塑料瓶中，进入的液体约是塑料瓶体积的1/4。得出结论：1体积的水大约能溶解1体积的二氧化碳。）
这里，引导学生通过实验验证自己的猜想，促使学生主动参与探究、体验，利用所学知识解决实际问题。这样的过程，能够让学生从中体验到化学是学有所用的，且进一步巩固对氧气和二氧化碳化学性质的掌握。 （三）回顾“魔盒”中气体的实验室制法并提炼一般思路
师我们在实验室是如何制取二氧化碳的？
生用大理石或石灰石与盐酸反应。
师它的发生装置是怎样的？
（学生动手将纸质装置图拼接成“固液常温型”的发生装置，如图2所示。）
师氧气是不是也有类似的实验室制法？
生用二氧化锰粉末催化双氧水分解反应。
师我们想要控制反应的停止和再发生，可以怎么改进这套装置呢？
（学生探讨控制反应停止和发生的装置。）
生（展示图3）在装置中添加多孔塑料板和带有止水夹的乳胶管。将固体放在多孔塑料板上，关闭止水夹，从长颈漏斗中加入液体药品，待用。制取气体时，打开止水夹，固液接触，反应发生;关闭止水夹，固液分离，反应停止。
师实验室制备氧气还有哪些方法？请写出相应的符号表达式。
（学生书写制备氧气的符号表达式：KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2，KClO3△MnO2KCl+O2。）
师发生装置与“固液常温型”一样吗？
生不一样。
（学生动手将纸质装置图拼接成“固固加热型”的发生装置，如图4所示。）
师高锰酸钾制取氧气和氯酸钾制取氧气在发生装置上有什么差异？
生差异在试管口是否需要放一团棉花。
师所以，我们可以得到发生装置的选择依据是——
生药品的状态和反应条件。
师氧气和二氧化碳用什么方法收集？
生氧气用排水法。
生二氧化碳用向上排空气法。
师所以，我们可以得到收集装置的选择依据是——
生气体的密度、溶解性以及是否与空气中的成分（或水）反应等。
师排水法、向上排空气法分别适用于收集哪些气体？
生排水法适用于收集不易溶于水、不与水反应的气体，如氧气;向上排空气法适用于收集不与空气反应、密度比空气大的气体，如二氧化碳;向下空气法适用于收集不与空气反应、密度比空气小的气体，如氢气。
师（展示三种收集方法合一的多功能瓶，如图5）如何利用多功能瓶收集氧气、二氧化碳和氢气？气体分别从哪段导管进入？
生排空气法收集氧气和二氧化碳，气体从左侧导管通入，空气从右侧导管排出;排空气法收集氢气，气体从右侧导管通入，空气从左侧导管排出。用排水法收集氧气、二氧化碳和氢气时，都先在瓶中装满水，气体从右侧导管通入，直到水从左侧导管完全排出。
师刚才，我们是沿着怎样的思路确定气体的实验室制法的？
生先根据反应原理确定反应物，再根据反应物和反应条件确定发生装置，最后根据气体性质确定收集方法。
师总结得很好！掌握了气体制备的一般思路后，我们就可以在不同的情境下进行知识的迁移了。比如，氢气有什么性质？如何进行实验室制备？
（学生自主总结氢气的性质以及实验室制取氢气的反应原理，选择合适的发生装置和收集装置。）
复习课的最后，引导学生由“温故”（回顾氧气和二氧化碳的实验室制法）而“知新”（归纳得出实验室制备气体的一般思路），培养建构认知模型的能力。进一步地，让学生应用提炼出的实验室制备气体的一般思路，根据氢气的性质得出氢气的实验室制法，丰富气体制备的认知框架，培养迁移应用的能力。
参考文献：
[1]付会英.趣味化学实验在初中化学教学中的应用[J].学周刊，2018（4）.
[2]王文倩，殷艳华，娄卫潤.初中化学复习教学的新尝试——以“碱化学性质复习”为例[J].教育实践与研究（B），2019（12）.
本文系江苏省教育科学“十三五”规划重点资助课题“指向关键能力的初中化学创意课程实施研究”（编号：Ea/2020/05）的阶段性研究成果。评价研究