探究前置 教材后移

于忠荣+朱永侃

摘要：回避教材，充分利用学生对未知世界的好奇心与探究欲，以“探究前置，教材后移”方式“探究空气中氧气的体积分数”，激起学生积极、主动地参与探究，达到提升探究能力的目的。

关键词：探究；空气；氧气；体积分数；教学

文章编号：1008-0546（2014）02-0060-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.02.023

人教版九年级化学教材上册第二单元课题1编排的教学内容是“空气[1]”，一般第1课时内安排“空气是由什么组成的”。实施本部分内容教学时，大多数教师都会选择“学生阅读教材→教师解析史料实验→学生观察演示实验→教师解析演示实验”等流程组织教学。即，首先学生课前（或课首）阅读教材；其次教师在课堂中解析拉瓦锡发现空气组成的实验原理、现象和结论；再次教师演示实验2-1，解释实验现象（如产生大量白烟、分析水倒吸入瓶中等于或小于1/5的可能原因等），抛出空气组成，讲授纯净物和混合物概念以及区分方法，提供练习题；其间学生学习活动则是听课、记录、做练习等。这种学生事先知晓学习内容的课堂，由于没有浓郁的“探究味”，从而鲜有真正的师生互动、有效的讨论与争辩，学生思维“钝化”、学习效果低下，课堂缺乏生命活力。为了解决上述问题，有效激起学生积极、主动参与课堂探究的兴趣，我们则是回避教材的干扰或暗示作用，将探索性教学活动置于学生阅读教材之前；探究学习结束（或课后），再来引导学生与教材“对话”、温故学习内容，促进他们进行认知完善与内化。这样的“探究前置，教材后移”教学方式，能充分发挥教师的主导性作用、突出“学生总是学习的主体”，可以促成学生从“盲从”走向“探索”，从而利于他们更为持久地保持知识、经验，更有利于他们掌握科学探究的方法和发展观察、分析、推理等探究能力。笔者现将“空气（第1课时）”教学实践的具体过程呈现如下。

一、教学过程

1. 课堂引入

[教师投影]（如图1）。

[教师提问]什么物质“过江千尺浪，入竹万竿斜”？

设计意图：借诗句开门见山切入主题，引起学生对空气的关注。

2. 初识空气

[教师提问]我们身边还有哪些现象可以说明空气真实存在？空气是单一物质组成的吗？（请举例说明）生活中，你尝试了哪些“捕获”空气的方法？

设计意图：考查学生的已有知识、经验与技能。

3. 拉瓦锡发现空气组成的实验原理、现象和结论

[教学过渡]谁让我们知道了“空气不是由单一物质组成的”？

[教师投影]200多年前，法国科学家拉瓦锡用定量试验的方法测定了空气成分。他把少量汞（Hg，俗称水银的一种金属）放在密闭容器中（如图2所示）加热12天，发现部分汞变成红色粉末，同时，空气体积减少了1/5左右。通过对剩余气体的研究，他发现这部分气体不能供给呼吸，也不助燃，他误认为这全部是氮气。后来，拉瓦锡又把加热生成的红色粉末收集起来，放在另一个较小的容器中再加强热，得到汞（Hg）和氧气（O2），且氧气体积恰好等于密闭容器中减少的空气体积。他把得到的氧气导入前一个容器，发现所得气体与空气的性质完全相同。由此，拉瓦锡得出空气是由氧气和氮气组成的，且氧气占空气体积1/5的结论。19世纪前，人们认为空气中仅有氮气与氧气。再后来，人们又陆续发现空气中还含有稀有气体（如，氦、氖、氩、氪、氙等）。目前，人们已能精确测量空气成分，若按体积计算，大约其中氮气占78%、氧气占21%、稀有气体占0.94%、二氧化碳占0.03%、其他气体和杂质占0.03%。

[教师提问]请从定量角度说出空气的具体组成。

设计意图：考查学生从文本中提取信息的能力，并加以认知。

[教师讲述]以空气、氧气为例分别讲述混合物、纯净物概念。

[教师投影]拉瓦锡给汞加热12天后的实验现象（如图3所示）。

[组织讨论]结合图3讨论：（1）在拉瓦锡的实验中，汞属于哪类物质？氧化汞呢？玻璃钟罩内的剩余气体呢？（2）该实验中的主要现象有哪些？⑶玻璃钟罩内液面上升的原因是什么？⑷从反应时间、药品性质与装置繁简角度看，该实验中存在哪些不足之处？

设计意图：借讨论⑴帮助学生学会给物质分类，初步建立混合物和纯净物概念，并学习判断方法；借讨论⑵培养学生从图片中提取和加工信息的能力；借讨论⑶引导学生将物理和化学知识结合起来思考问题，认知“发生化学反应，消耗了容器内空气中的氧气，生成了体积极小的固体物质（呈红色），容器内外形成了压强差，引起钟罩内汞的液面上升”，并从中学会想象；借讨论⑷帮助学生知晓该实验存在反应时间太长、汞有毒、实验装置复杂且曲颈甑不利于气体流动等缺点，为设计新实验做好教学铺垫”。

4. 用新实验探究空气中氧气的体积分数

（1）选取药品

[教学过渡]若在较短时间内探究出空气中氧气体积分数，首先需要选好代替汞的药品。

[教师投影]资料卡片。

[组织讨论]资料卡片中哪种药品可代替汞？请说出不选用其他药品的理由。

设计意图：通过药品选取讨论活动，特别是说出不选的理由，能帮助学生深刻理解拉瓦锡实验中的物理、化学原理，利于发展学生的思维能力。

（2）搭建装置

[教学过渡]除以红磷代替汞之外，我们还需要搭建一套顺利消耗氧气的实验装置。

[展示投影]已经备好的仪器（如图4）。

[组织讨论]仪器选取，画出草图；仪器组装、气密性的检查方法；描述操作过程并预测可能观察到的实验现象。

[教师投影]实验装置图（如图5）。

设计意图：考虑到学生目前还是化学初学者，不具备任选仪器组装实验装置水平，通过选用给出仪器进行装置组建，适度留给学生思考空间，利于他们提高实验与探究技能，又不影响他们的探究兴趣。endprint

（3）观察实验

[教学过渡]从同学们健康和安全着想，下面让老师利用图5装置完成实验，请认真观察实验现象。

[教师演示]完成图5实验（用酒精灯点燃红磷，与课本实验2-1相同）。

[组织讨论]实验现象与结论；成功完成该实验，操作上的注意事项；操作不当，可能引起的后果。

设计意图：培养学生观察、描述实验现象以及依据现象获取结论的能力，同时加强实验反思。

5. 总结评价

[学生总结]通过本节课的学习，我们从定量角度认识了空气的组成，改进了拉瓦锡的实验，并成功探究了空气中氧气的体积分数……。

[评价]研读教材，思考下列问题。

问题1：200多年前，拉瓦锡通过实验得出了空气组成，这给我们带来什么启示？

问题2：写出红磷燃烧的文字表达式，并说明文字表达式中各组成部分的涵义。

问题3：课本实验2-1，除操作不当易引起倒吸的水小于1/5之外，还有其他原因吗？

问题4：请结合课本实验2-1推测氮气具有的性质。

问题5：将物质分为纯净物和混合物的分类标准是什么？

二、教学反思

本案是“探究前置，教材后移”课题组的教学实践课，也是一堂富有朝气的课。本案中安排的学习容量适切于学生，也符合新课标的基本要求，是比较科学合理的。粗看，学生是在完全未知学习内容和没有使用教材的情形下进行学习的，整个学习过程都是通过师生、生生合作等形式来实现的，其间有讨论、有争辩、也有赞许。细看，首先通过相关问题调出学生对空气组成的已有认知，建设好全面认知空气定量组成的学习“支架”，让学生从拉瓦锡发现空气组成过程的文本中发现空气的定量组成，能培养他们提取信息的能力，之后借助解析和讨论等活动帮助学生初步建立了混合物和纯净物概念以及区别方法；其次通过分析拉瓦锡发现空气组成的实验原理、现象和结论以及实验的不足之处等学习活动，诱发学生利用拉瓦锡实验的基本原理创设了探究空气中氧气的体积分数的新实验装置，培养了学生的想象、推理、设计实验、观察等探究能力，增强了探究兴趣，提升了思维深广度（如选取实验仪器时，学生除想到选用酒精灯点燃红磷之外，还想到选用放大镜会聚太阳光的点燃方式，难能可贵、令人欣慰！）。

总体看来，学生学习过程中的思维打开了、敢于质疑了、善于合作了，新实验成功后，个个喜笑颜开。由此可见，“探究前置，教材后移”既关注了学习结果，更重视了学习过程，特别有利于学生掌握探究的过程与方法和形成探究能力。

参考文献

[1] 王晶，郑长龙.义务教育教科书：化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2012

[2] 中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2012endprint

（3）观察实验

[教学过渡]从同学们健康和安全着想，下面让老师利用图5装置完成实验，请认真观察实验现象。

[教师演示]完成图5实验（用酒精灯点燃红磷，与课本实验2-1相同）。

[组织讨论]实验现象与结论；成功完成该实验，操作上的注意事项；操作不当，可能引起的后果。

设计意图：培养学生观察、描述实验现象以及依据现象获取结论的能力，同时加强实验反思。

5. 总结评价

[学生总结]通过本节课的学习，我们从定量角度认识了空气的组成，改进了拉瓦锡的实验，并成功探究了空气中氧气的体积分数……。

[评价]研读教材，思考下列问题。

问题1：200多年前，拉瓦锡通过实验得出了空气组成，这给我们带来什么启示？

问题2：写出红磷燃烧的文字表达式，并说明文字表达式中各组成部分的涵义。

问题3：课本实验2-1，除操作不当易引起倒吸的水小于1/5之外，还有其他原因吗？

问题4：请结合课本实验2-1推测氮气具有的性质。

问题5：将物质分为纯净物和混合物的分类标准是什么？

二、教学反思

本案是“探究前置，教材后移”课题组的教学实践课，也是一堂富有朝气的课。本案中安排的学习容量适切于学生，也符合新课标的基本要求，是比较科学合理的。粗看，学生是在完全未知学习内容和没有使用教材的情形下进行学习的，整个学习过程都是通过师生、生生合作等形式来实现的，其间有讨论、有争辩、也有赞许。细看，首先通过相关问题调出学生对空气组成的已有认知，建设好全面认知空气定量组成的学习“支架”，让学生从拉瓦锡发现空气组成过程的文本中发现空气的定量组成，能培养他们提取信息的能力，之后借助解析和讨论等活动帮助学生初步建立了混合物和纯净物概念以及区别方法；其次通过分析拉瓦锡发现空气组成的实验原理、现象和结论以及实验的不足之处等学习活动，诱发学生利用拉瓦锡实验的基本原理创设了探究空气中氧气的体积分数的新实验装置，培养了学生的想象、推理、设计实验、观察等探究能力，增强了探究兴趣，提升了思维深广度（如选取实验仪器时，学生除想到选用酒精灯点燃红磷之外，还想到选用放大镜会聚太阳光的点燃方式，难能可贵、令人欣慰！）。

总体看来，学生学习过程中的思维打开了、敢于质疑了、善于合作了，新实验成功后，个个喜笑颜开。由此可见，“探究前置，教材后移”既关注了学习结果，更重视了学习过程，特别有利于学生掌握探究的过程与方法和形成探究能力。

参考文献

[1] 王晶，郑长龙.义务教育教科书：化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2012

[2] 中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2012endprint

（3）观察实验

[教学过渡]从同学们健康和安全着想，下面让老师利用图5装置完成实验，请认真观察实验现象。

[教师演示]完成图5实验（用酒精灯点燃红磷，与课本实验2-1相同）。

[组织讨论]实验现象与结论；成功完成该实验，操作上的注意事项；操作不当，可能引起的后果。

设计意图：培养学生观察、描述实验现象以及依据现象获取结论的能力，同时加强实验反思。

5. 总结评价

[学生总结]通过本节课的学习，我们从定量角度认识了空气的组成，改进了拉瓦锡的实验，并成功探究了空气中氧气的体积分数……。

[评价]研读教材，思考下列问题。

问题1：200多年前，拉瓦锡通过实验得出了空气组成，这给我们带来什么启示？

问题2：写出红磷燃烧的文字表达式，并说明文字表达式中各组成部分的涵义。

问题3：课本实验2-1，除操作不当易引起倒吸的水小于1/5之外，还有其他原因吗？

问题4：请结合课本实验2-1推测氮气具有的性质。

问题5：将物质分为纯净物和混合物的分类标准是什么？

二、教学反思

本案是“探究前置，教材后移”课题组的教学实践课，也是一堂富有朝气的课。本案中安排的学习容量适切于学生，也符合新课标的基本要求，是比较科学合理的。粗看，学生是在完全未知学习内容和没有使用教材的情形下进行学习的，整个学习过程都是通过师生、生生合作等形式来实现的，其间有讨论、有争辩、也有赞许。细看，首先通过相关问题调出学生对空气组成的已有认知，建设好全面认知空气定量组成的学习“支架”，让学生从拉瓦锡发现空气组成过程的文本中发现空气的定量组成，能培养他们提取信息的能力，之后借助解析和讨论等活动帮助学生初步建立了混合物和纯净物概念以及区别方法；其次通过分析拉瓦锡发现空气组成的实验原理、现象和结论以及实验的不足之处等学习活动，诱发学生利用拉瓦锡实验的基本原理创设了探究空气中氧气的体积分数的新实验装置，培养了学生的想象、推理、设计实验、观察等探究能力，增强了探究兴趣，提升了思维深广度（如选取实验仪器时，学生除想到选用酒精灯点燃红磷之外，还想到选用放大镜会聚太阳光的点燃方式，难能可贵、令人欣慰！）。

总体看来，学生学习过程中的思维打开了、敢于质疑了、善于合作了，新实验成功后，个个喜笑颜开。由此可见，“探究前置，教材后移”既关注了学习结果，更重视了学习过程，特别有利于学生掌握探究的过程与方法和形成探究能力。

参考文献

[1] 王晶，郑长龙.义务教育教科书：化学（九年级上册）[M].北京：人民教育出版社，2012

[2] 中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2012endprint