一、问题的提出

　　空气中氧气含量测定是九年级化学教材中一个非常重要的实验，是学生学习化学以来接触的第一个综合性较强的定量实验，既是教学的重点内容，也是学生学习的难点。教材中的常规实验方式存在一定误差，并不是精确方法。通过查阅文献，发现对该实验的改进主要集中在实验药品、引燃方式、反应容器或测量方法等方面。综合文献中的实验改进方法，笔者认为教材实验仍具有其独特优势：该实验是根据拉瓦锡测定实验原理进行的改进，装置简单、操作简便，易于学生理解领会该实验的设计意图。此外，选用红磷作为耗氧剂，其实验原理在各种替代品中是最简单的，最符合初中学生的认知水平，学生容易理解掌握[1]，而且红磷易得，在氧气中燃烧剧烈，实验现象直观明显，可以给学生留下深刻印象。但该实验是学生学习化学以来接触的第一个涉及气压变化的实验，实验原理中抽象的气压变化是学生理解的难点，因此，借助数字化手持技术实时、定量、直观可视的突出特点，将气体压力传感器应用于空气中氧气含量测定实验教学中，能实现以传感器实时、定量检测实验过程中的气压变化，对于教师教学、学生深入理解实验原理和实验设计思路能起到有力的支持作用[2]。

　　二、教学设计

　　三、教学改进策略

　　1.利用数字化实验突破教学难点

　　在测定空气中氧气含量时，利用气体压力传感器检测反应体系的气压变化，并以图像和数据形式可视化地呈现实验结果。结合实验过程和实验现象，教师可引导学生对曲线变化进行分析：在密闭体系内，红磷燃烧结束、冷却至室温，打开止水夹，烧杯中的水为什么会进入集气瓶?通过实验图像可见，随着红磷燃烧，集气瓶内气体压强迅速减小，直至燃烧结束、冷却至室温，瓶内压强降至最低，此时瓶内压强小于瓶外压强，产生了压强差，此压强差就是由于红磷燃烧消耗了瓶中氧气所致。因此，通过反应前后集气瓶内压强差与反应前瓶内压强之比，即可推算出空气中的氧气含量。

　　通过将数字化实验与常规实验相结合，可使学生更易于理解教材实验的测定方法—水体积法，有利于学生更深刻地理解“水换气”的实验思想[3]，不仅突破了教学难点，而且实现了信息技术与化学教学的有效融合，能促进学生对知识的理解。

　　2.利用化学史促进探究教学

　　《义务教育化学课程标准(2011年版)》在“我们周围的空气”部分可供选择的学习情境素材中安排了“科学家对空气成分的探究”。因此，本探究实验教学适合采用“以化学史为线索，创设情境;以实验探究为手段，展开活动”[4]的教学策略。通过引导学生对拉瓦锡测定空气成分实验的学习，使学生领悟科学家真实的科学探究过程。在此基础上，将拉瓦锡测定空气中氧气含量实验与教材中的实验进行对比分析，进行实验探究，使学生掌握实验原理和实验方法，领会实验设计意图，加深体会拉瓦锡研究空气成分的实验思路。

　　3.在教学中渗透科学本质教育

　　科学家对空气成分的发现过程蕴含着丰富的科学探究实例，充分挖掘并将其融入课堂教学，可使学生了解科学家发现空气成分的过程，从中体会科学认知过程和方法，理解科学本质。在教学中回顾空气成分的发现历程，可使学生认识到科学研究是不断发展完善的过程，科学知识会随着新证据的出现而被重新认识，由此体会“科学知识的暂时性”;通过回顾拉瓦锡经典实验，使学生认识到科学知识是在实验、观察、收集数据等过程中获得的，科学家是用收集的数据作为证据来支撑他们的说法和解释的，由此体会“科学的实证性”[5]，在此过程中感受科学家勤于实践、敢于质疑、锲而不舍、实事求是的科学精神。

　　参考文献

　　[1] 许丽丹,吴孝位,许丹军,等.“空气中氧气含量测定实验”改进综述—从药品角度进行解读[J].实验教学与仪器,2020(12):29-32.

　　[2] 王寿红.气体压力传感器在“空气中氧气含量测定”实验中的应用[J].教学仪器与实验,2014(8):28-30.

　　[3] 鲁通.运用数字化实验的空气组成教学研究[D].南京:南京师范大学,2018.

　　[4] 周爱平.基于化学史的科学探究教学实践：以“空气的成分”为例[J].桂林高等专科学校学报,2016(2):147-150.

　　[5] 陈少丽,黎心愉,陈博,等.化学教材中科学本质内容表征工具的评介与应用[J].化学教育,2021(7):1-6.

王寿红　北京教育学院