发掘“氧气的性质”有关实验的教育功能

石 剑

（福州市晋安区教师进修学校，福建 福州 350011）

一、运用对比实验，挖掘“氧气的检验实验”的安全教育功能

氧气是生产生活中常用的气体，但高浓度氧气可能带来的危险常常被忽视。因此，在“氧气的检验实验”中，教师可以通过对比带火星的木条复燃、点燃的木条燃烧得更旺，让学生认识到纯氧可能带来的危险，挖掘出实验的安全教育功能。

对比实验如下：①将带火星的木条稍伸入盛满氧气的集气瓶中，观察到木条复燃时，迅速取出燃着的木条；②将这根燃着的木条再次伸入该集气瓶中，观察到木条燃烧得更旺。

学生汇报实验现象后，教师追问：检验氧气用带火星的木条好，还是用燃着的木条好？从实验得到启示，生产生活中若氧气泄漏出来，可能引发什么危险？从安全的角度看，在有高浓度氧气的环境中要注意什么？

通过对比实验与教师追问，学生在学会检验氧气的同时，体验了实验方案的评价与优选，学习了关于氧气的安全知识，初步树立起正确使用物质的安全意识。

二、开发创新实验，挖掘“探究氧气密度比空气大的实验”的认识发展功能

目前，初中化学教材仅通过对比标准状况下氧气与空气的密度数据，说明氧气的密度比空气略大。由于学生对氧气密度比空气大缺乏感性认识，很难理解“为什么盛满氧气的集气瓶要瓶口向上放置”“为什么氧气可以用向上排空气法收集”等问题。因此，教师有必要设计“探究氧气密度比空气大的创新实验”，促进学生认识由感性向理性发展，促进学生理解气体的贮存、收集方法与气体密度的关系。

学生观察并汇报实验现象：倒立的集气瓶中木条不复燃，正立的集气瓶中木条复燃。实验引发学生思考，经过分析与推理，学生认识到：倒立的集气瓶中木条不复燃，说明氧气逸散了；正立的集气瓶中木条复燃，说明氧气仍在集气瓶中。两者对比，证明氧气容易向下逸散，即氧气比较“重”，易下沉。由此，学生得出氧气的密度比空气大的结论，理解了“为什么盛满氧气的集气瓶要瓶口向上放置”。此实验也有助于学生理解“为什么氧气可用向上排空气法收集”。

这个创新实验促进了学生的认识发展。学生不仅学习了氧气的密度知识，认识了密度比空气大的气体在空气中会“下沉”，体验了运用对比实验比较气体密度的简单实验方法，还理解了瓶口向上贮存氧气、向上排空气法收集氧气的实验原理。学生依据实验证据进行分析推理的思维能力得到培养。学生可以把类似的实验方法迁移运用于研究其他气体，创新精神与实践能力也得以培养。

三、追问实验现象，挖掘“木炭燃烧实验”的观念建构功能

“木炭燃烧实验”的教学功能通常被认为是通过该实验培养学生观察、记录实验的能力，促进学生掌握木炭在氧气中和空气中燃烧的化学反应。仅仅认识该实验的这些功能，未免太狭隘了。教师还可以通过追问实验现象，促进学生建构化学基本观念。

1.追问“异常”现象，培养学生变化观

实验前，教师让学生猜想：将木炭放入盛满氧气的集气瓶中，会观察到什么现象？学生猜想：可能会观察到剧烈燃烧的现象。于是，教师夹取木炭伸入氧气中，并没有出现预期的现象。教师追问：木炭怎么没有燃烧？学生这才领悟到：没有给木炭提供点燃条件，反应不会发生。

教师通过追问，使学生明白了“化学变化的发生往往需要一定的条件”，培养了学生的变化观，也便于学生理解“用文字表达式或化学方程式表示化学反应时，漏写反应条件为什么是错误的？”

2.追问现象差异的宏观原因，培养学生变化观、分类观

教师问：木炭在空气或氧气中燃烧都是与氧气反应，为何燃烧现象不同？

学生答：因为氧气的纯度不同，空气中氧气的体积分数仅为21%。

教师追问：由此可见，化学反应的剧烈程度与什么因素有关？

学生答：反应物纯度的高低对化学反应有影响，相同条件下，反应物越纯，反应越剧烈。

教师再追问：若要通过实验研究某物质的化学性质，应该用纯净物还是用混合物？请说明理由。

学生答：最好用纯净物做实验。因为如果用混合物做实验，可能会产生不同的现象甚至产生干扰现象，使实验缺乏说服力。有时两者都用，通过对比更能说明问题。若混合物中其他成分对实验不影响，才可以用混合物进行实验。

教师追问实验现象差异的宏观原因，促进了学生对实验的深度分析。学生的认识经历了由表及里、由感性向理性发展的过程，对“反应物纯度对化学反应快慢的影响”“为什么要用纯净物开展对物质的研究”等问题的认识更加深刻，培养了学生变化观与分类观。

3.追问现象差异的微观原因，培养学生微粒观

科粤版九年级化学教材中氧气的性质学习安排在分子、原子等微观知识学习之后，这为学生从微观视角解释实验现象差异创造了有利条件。

教师展示木炭在空气、氧气中的微观模型图（见图1），追问：从微观的角度怎么解释碳在氧气中燃烧比在空气中燃烧更剧烈？学生读图后回答：因为在氧气中碳原子接触氧分子的机会比在空气中大，所以碳在氧气中反应更剧烈。

图1 木炭在空气、氧气中的微观模型图

教师结合微观模型图的追问，促使学生建立宏微结合的认识思路，理解了实验现象差异的微观原因，培养了学生微粒观。

四、改进实验步骤，挖掘“铁丝燃烧实验”的启迪思维功能

为了挖掘“铁丝燃烧实验”的启迪思维功能，教师可以对该实验步骤作如下改进。

步骤1：将细铁丝绕成螺旋状，在酒精灯上加热至红热；

步骤2：将红热的铁丝伸入充满氧气的集气瓶中，铁丝不燃烧；

步骤3：在铁丝上系半根火柴，点燃铁丝上的火柴，待火柴快燃尽时，将铁丝迅速伸入盛满氧气的集气瓶中（瓶底装有少量水）。

学生汇报实验现象后质疑：为什么要在集气瓶底装少量的水？经过思考，问题迎刃而解：观察仔细的学生认为，实验中观察到红热的熔化物滴落下来，在瓶底装水的目的是防止集气瓶底受热不均而炸裂。

步骤4：将铁丝与瓶底的黑色固体分别加入两支试管，加入等量盐酸，做对比实验。

学生观察到：铁丝与盐酸反应产生气泡，而黑色固体在盐酸中无明显现象。

经过思考，学生认识到：铁丝燃烧所得的黑色固体与铁丝的性质是不同的，证明铁丝燃烧生成了新物质。教师这才告诉学生：经检验，黑色固体是四氧化三铁。

通过改进实验步骤，“铁丝燃烧实验”的启迪思维功能得以发挥。教师不是把成功的实验直接展示给学生，也不是把遇到的问题答案直接告诉学生，而是利用实验启迪学生思维，运用实验为学生提供证据，促使学生通过思考、分析，找出解决问题的方法，领悟实验中蕴含的道理，体验科学探究的乐趣。

［1］教育部.义务教育化学课程标准(2011版)［S］.北京：北京师范大学出版社,2012.

［2］何彩霞.赋予学习内容更丰富的内涵与价值［J］.教学仪器与实验,2016(2).