“空氣中氧氣含量的測(cè)定”是初中化學(xué)中的第一個(gè)定量實(shí)驗(yàn)，也是學(xué)生第一次接觸實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)處理和誤差分析。本文將結(jié)合該實(shí)驗(yàn)談?wù)劵瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、理論依據(jù)：實(shí)驗(yàn)是開(kāi)啟一切科學(xué)的鑰匙

1775年法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫通過(guò)鐘罩實(shí)驗(yàn)證實(shí)：氧氣約占空氣體積的[15]。通過(guò)介紹鐘罩實(shí)驗(yàn)、拉瓦錫生平及其在科學(xué)上尤其是化學(xué)方面的成就，讓學(xué)生了解知識(shí)不是絕對(duì)的真理，不是問(wèn)題的最終答案，只是一種因人、因情景而異的解釋或假設(shè)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類(lèi)認(rèn)識(shí)水平的提高會(huì)對(duì)知識(shí)提出新的挑戰(zhàn)，并隨之出現(xiàn)新的假設(shè)，從而推動(dòng)知識(shí)不斷向前發(fā)展。任何學(xué)科的發(fā)展都是在無(wú)數(shù)前人付出艱辛努力的基礎(chǔ)上循序漸進(jìn)的，有些暫時(shí)認(rèn)為是正確的理論可能會(huì)隨著實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)、精密度的提高而被新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果推翻或修正。通過(guò)對(duì)化學(xué)史的介紹使學(xué)生從感性的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)于科學(xué)的重要性，要求學(xué)生不盲目迷信前人和書(shū)本，對(duì)于一些尚存爭(zhēng)議的領(lǐng)域，要尊重科學(xué)實(shí)驗(yàn)和事實(shí)，形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：提出問(wèn)題是解決問(wèn)題的關(guān)鍵

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分為：1.師生共同分析鐘罩實(shí)驗(yàn)測(cè)定氧氣含量的原理。2.結(jié)合實(shí)驗(yàn)室條件分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并匯報(bào)。3.對(duì)比并評(píng)價(jià)各小組實(shí)驗(yàn)方案。4.優(yōu)化各小組方案形成最終實(shí)驗(yàn)方案。

讓學(xué)生自己動(dòng)腦動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，開(kāi)始時(shí)很費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可以先讓學(xué)生討論并解決力所能及的問(wèn)題，當(dāng)學(xué)生遇到知識(shí)上的阻礙或方法不當(dāng)時(shí)，教師要從實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性、結(jié)果的準(zhǔn)確性、操作的可行性、實(shí)驗(yàn)的安全性和環(huán)境的友好性等方面做好分析和引導(dǎo)。這個(gè)過(guò)程中可能會(huì)遇到很多超出實(shí)驗(yàn)范圍的問(wèn)題，教師不要因?yàn)楹ε侣闊┗驌?dān)心課時(shí)緊張而限制或忽視學(xué)生提出的問(wèn)題，相反要保護(hù)學(xué)生的積極性，把學(xué)習(xí)內(nèi)容滲透到復(fù)雜的、有意義的問(wèn)題情境中。

教學(xué)活動(dòng)要圍繞著具有啟發(fā)性的問(wèn)題展開(kāi)，學(xué)生在獨(dú)立思考的基礎(chǔ)上，通過(guò)與他人的合作、交流來(lái)分析問(wèn)題、搜集資料、確定方案，直至問(wèn)題解決。通過(guò)讓學(xué)生合作解決問(wèn)題，來(lái)學(xué)習(xí)隱含于問(wèn)題中的科學(xué)知識(shí)，使學(xué)生的科學(xué)思維得到鍛煉，從而深刻地理解相應(yīng)的概念、原理，掌握解決問(wèn)題的技能和方法，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。

三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程：規(guī)范操作是實(shí)驗(yàn)成功的保證

實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括：1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案連接并組裝儀器。2.檢查裝置的氣密性。3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并做好記錄。4.清洗儀器，整理實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。實(shí)驗(yàn)對(duì)于化學(xué)的重要性不言而喻，化學(xué)實(shí)驗(yàn)既是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，又是最常用的有效教學(xué)方式。實(shí)驗(yàn)的成功離不開(kāi)規(guī)范的操作，學(xué)生動(dòng)手之前教師要做好操作示范，講清操作要領(lǐng)，便于學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)，養(yǎng)成規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)態(tài)度。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是實(shí)驗(yàn)結(jié)論的重要依據(jù)，在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生分階段去觀察實(shí)驗(yàn)前、實(shí)驗(yàn)中、實(shí)驗(yàn)后的現(xiàn)象，并做好實(shí)驗(yàn)記錄，為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理和得出結(jié)論做好準(zhǔn)備。對(duì)于初三學(xué)生來(lái)說(shuō)，可能會(huì)用語(yǔ)言表述所看到的現(xiàn)象，但不能應(yīng)用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)或不能準(zhǔn)確使用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)表述，這時(shí)就需要教師在學(xué)生表述的基礎(chǔ)上清楚地告訴學(xué)生哪些現(xiàn)象必須用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)表達(dá)。這樣要求和訓(xùn)練的結(jié)果是學(xué)生逐漸適應(yīng)并熟練使用學(xué)科術(shù)語(yǔ)表述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，形成良好的學(xué)科素養(yǎng)。

四、得出結(jié)論：科學(xué)結(jié)論是嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)的自述

根據(jù)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出空氣中氧氣含量的結(jié)論。

五、誤差分析：誤差可能是走向新知的大門(mén)

誤差分析是定量實(shí)驗(yàn)必不可少的環(huán)節(jié)，是我們客觀公正地對(duì)待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度，很多的重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)都源于實(shí)驗(yàn)者對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的反思和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)論證。這一環(huán)節(jié)對(duì)于剛接觸化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生來(lái)說(shuō)難度很大，教師要讓學(xué)生明白：定量實(shí)驗(yàn)的結(jié)論與實(shí)際不符是很正常的，實(shí)驗(yàn)的目的不只是驗(yàn)證，而是要教給學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)實(shí)驗(yàn)態(tài)度和方法，出現(xiàn)誤差之后要結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行誤差分析。起始階段教師可以引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)操作入手，找尋可能產(chǎn)生誤差的各種原因，然后師生共同總結(jié)，規(guī)范操作，得到正確結(jié)論，要知其所以然。通過(guò)學(xué)生的親自設(shè)計(jì)、操作、觀察，可以在較短的時(shí)間內(nèi)再現(xiàn)空氣中氧氣含量測(cè)定的過(guò)程，對(duì)獲得的一些宏觀現(xiàn)象、化學(xué)事實(shí)和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、研究。

教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生自己學(xué)習(xí)，自己研究，自己思考，自己觀察，自己實(shí)驗(yàn)的精神。這不正是我們?cè)诮虒W(xué)中要努力的方向和學(xué)習(xí)化學(xué)的態(tài)度嗎？

作者單位 陜西省楊陵區(qū)第一實(shí)驗(yàn)學(xué)校 楊凌高新初級(jí)中學(xué)