各位评委老师大家好,我说课的题目是《空气是由什么组成的》。本节课是物质性质与应用学习主题中物质多样性的大概念导引课。通过科学探究与实践形成物质观和分类观的跨学科观念,同时基于实验事实培养学生证据推理、分析归纳等科学思维,养成严谨求实的科学态度。
基于以上设计思路,我将从以下六个方面来阐述本节课的内容。
一、教学内容分析
在2022年版化学课程标准中,科学探究与化学实验学习主题的化学科学本质在内容要求中明确提出:体会实验探究和模型建构是化学科学研究的基本方法。同时,在课程目标要求中指出:初步学会从定性和定量视角研究物质的组成及变化,探究空气中氧气含量是学习活动建议中的实验探究活动之一。
本实验对于认识空气的组成起着重要作用。本内容位于人教版九年级上册第二单元课题一,是学生首次从化学视角研究身边熟悉的物质,为物质分类做铺垫,也为后续系统研究物质奠定基础。同时,测定空气中氧气含量,是学生学习科学探究后第一个严格意义上的探究实验。
二、学生学情分析
学生了解常见仪器的使用方法,掌握实验基本操作,经历过小学科学、初中物理及生物学的实验探究活动,知晓科学探究的一般思路,具有一定分析推理能力和合作学习能力。学生已知空气存在并知道空气中含有氧气,但对空气具体成分模糊,对气压变化原因理解不足,思维正处于从形象到抽象过渡的阶段,对于实验现象的预测、分析、解释、数据评价及实验方案的设计能力不足。
三、教学目标
本节课立足化学学科核心素养,制定以下教学目标和教学重难点。
教学重点:空气中氧气含量的测定,认识纯净物和混合物的概念。
教学难点:理解空气中氧气含量测定的原理,分析实验误差产生的原因。
四、教学策略
充分运用启发式、探究式、建构式的教学方式,促进学生自主学习、合作学习和实验探究。
五、教学过程
本节课进行课前、课中、课后的一体化设计,通过任务驱动、问题引导,在活动中完成新知识的建构,以达到培养学生核心素养的目的。具体教学过程如下:
课前一天布置自学任务,通过简单实验或实例证明空气存在。上课前查看学生任务完成情况,探查学生对空气的已有认知,并培养学生简单设计的应用实践能力,形成物质观。
学生分享能证明空气存在的方法。教师提问:能否用可视化方法证明空气存在?有学生提出:用注射器抽取空气,然后把它注入水中推出来,水中有气泡冒出,就可以证明空气的存在。
学生意识到可将抽象物质具体化,培养学生设计证明的应用实践能力和表达交流能力。
学生已知空气中含有氧气,如何测定空气中氧气含量?给学生提供氧气在空气中的体积分数计算公式,搭建学习支架。学生想到要测定空气体积,就必须在密闭装置中进行实验。如何测定密闭装置内氧气体积呢?学生陷入沉思。为此,教师进行演示实验。老师组装了一套密闭装置,连接着一个压强传感器,从装置向外抽空气,引导学生观察压强数值变化,总结出密闭装置内减少气体体积会造成装置内压强减小。
压强减小会有什么表现呢?为使学生清晰看到实验过程,以实验视频方式展示实验二。在实验室组装一套密闭装置,此时两孔内液面的高度为50毫升,用注射器向外抽出30毫升的空气,当抽出30毫升的空气,水会被吸入锥形瓶30毫升。实验结束后,学生总结出装置内压强减小会导致水进入装置,且在密闭装置中减少气体体积,等于进入装置中水的体积。
此时,教师再次发问:如何测定密闭装置内氧气体积呢?通过物质的燃烧,如果将密闭装置内的氧气耗尽,就会造成装置内压强减小,然后就会导致水进入装置,进入装置中水的体积就能等于消耗氧气的体积。
抽象的气压变化是学生理解的难点,通过科学探究与实践,与学生共同建构混合气体中单一组分含量测定的方法模型,培养学生证据推理能力和分析归纳的科学思维。之后学生阅读课本,应用模型解析实验原理。
这是一个注意事项,集气瓶上的橡胶塞能保证外界的气体无法进入瓶内,这是一个连接装置,所以外界的气体无法进入如此密闭的装置中。导管的作用是导气,红磷能与氧气发生反应,就能消耗氧气,因此集气瓶内的压强会减小,氧气被耗尽。等到装置冷却后,打开弹簧夹,进入集气瓶中的水的体积就等于此密闭装置中消耗氧气的体积。
