竹节中气体组成的探究:竹节人思考探究
时间：2019-02-07 03:24:15 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
文章编号:1005-6629(2010)01-0019-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:C 1 活动背景 我市地处皖南山区,竹子是我市的主要经济作物之一,也是学生非常熟悉一种植物。选择“竹节中气体组成的探究”这一问题,利用学生对未知事物的强烈渴望激发学习动机,符合学生的认知规律,且材料易得、操作简单,体现了“从学生已有的经验出发,让他们在熟悉的生活情景中感受化学的重要性,了解化学与日常生活的密切关系,逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题。[1]” 和“通过以化学实验为主的多种探究活动, 使学生体验科学研究的过程, 激发学习化学的兴趣,强化科学探究的意识, 促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力。[2]” 的教学理念。
2 探究过程
2.1提出问题
围绕主题学生通常会提出“竹节中是否存在气体?”、“竹节中可能存在哪些气体?”(定性研究)、“竹节中各气体含量如何?”(定量研究)等具体问题,这些问题的解决既可在课堂中进行,也可安排课外研究;可以由学生个体独立完成,也可以分小组合作进行。
2.2 假设与猜想
通过查阅资料、上网搜索、咨询老师、交流讨论等方式,结合生物学相关知识猜想:竹节中存在的气体在组成上和空气相似,由于植物的呼吸作用,在二氧化碳和氧气含量上可能不同于空气。[3]
2.3 设计方案
2.3.1 定性研究(适用于九年级学生)
(1)氧气的检验
取一节新鲜完整的竹节,浸没于水中,两端各钻一个小孔,用排水法收集两瓶气体;取一瓶气体,将燃着的木条放入瓶中,观察现象。
(2)二氧化碳的检验
另取一瓶新收集的气体,向其中注入少量澄清石灰水,振荡后观察现象。
2.3.2 定量研究(适用于高中学生)
(1)氧气含量的粗略测定[4]
取一节新鲜完整的竹节,浸没于水中,两端各钻一个小孔,用排水法收集几试管(带有刻度)气体;取一支已收集气体的试管,放入约3 g连苯三酚(C6H10O3),然后迅速加入氢氧化钠溶液,并用塞子塞紧,记录此时空气柱的高度(L1),震荡数分钟,溶液由原来的无色(或浅乳白色的悬浊液)不断变深到深墨绿色,这时己充分吸收氧气,造成试管内部压强减少。然后把大试管倒放入事先准备好的充满水的水槽内并打开塞子,由于内外压强差,使部分水被压入试管内(图1)。为防止气体的进入,在水中仍用塞子塞紧大试管并取出,记录此时空气柱的高度L2;另取样品重复操作2～3次。根据以上数据,即能得出竹节气体中所含氧气的体积含量。
(2)二氧化碳含量的粗略测定
取一节新鲜完整的竹节,竖直浸没于水中,在竹节上端钻一个小孔,用吸有浓氢氢钠溶液的注射器从小孔向竹节内慢慢注入1～2 mL浓氢氧化钠溶液(注入过程中尽量避免产生气泡,如图2);用拇指堵住上端小孔,从水中取出竹节用力振荡,使注入的氢氧化钠溶液与竹节内气体充分接触;再将竹节浸没于水中,松开拇指,由于竹节内的二氧化碳被氢氧化钠溶液吸收形成负压,水会从小孔进入竹节;取出竹节,再在另一端再钻一孔,收集竹节内液体并用量筒量取其体积(即竹节内二氧化碳的体积),记录读数;将该竹节重新浸没于水中,使水充满竹节,再取出量取竹节内水的体积(即竹节内气体的总体积),记录读数;另取新鲜竹节重复操作,记录数据(见表1)。
2.4实验论证
2.4.1定性研究
(1)氧气的检验
现象:小木条在盛竹节气体的集气瓶中继续燃烧一会后熄灭;
结论:说明竹节中存在氧气。
(2)二氧化碳的检验
现象:澄清石灰水变浑浊;
结论:说明竹节中存在二氧化碳气体,且其含量高于空气中二氧化碳含量(向盛有同体积空气的集气瓶中注入等量澄清石灰水,振荡后不变浑浊)。
2.4.2 定量研究
(1)氧气含量的粗略测定
连苯三酚在碱性条件下易被氧气氧化,能较完全地吸收样品中的氧气。实验测得进入试管中水的体积约占试管容积的1/8～1/10。说明竹节内存在氧气,其体积含量约为10 %～12 %,比空气中氧气含量(21 %)低。
(2)二氧化碳含量的粗略测定
竹节中二氧化碳气体含量平均约为3.42 %,远大于空气中二氧化碳的含量(0.03 %)。
3对教学的启示
3.1启示之一:适度“包装”知识,实施情境教学
从去情境的知识教学到将“裸露”的知识“包装”起来,也是新课程所倡导的。本活动的设计以“竹节中气体组成的探究”创设真实的问题情境,将“空气的组成、氧气和二氧化碳的性质、气体的收集、定量实验研究”等知识适度“包装”起来,引导学生在已有的知识和经验基础上,通过科学探究习得知识和技能,体验科学探究的过程和方法,形成积极的情感和对化学学科价值的认同,全面落实三维目标。教学中多设计并开展类似生活化、情境化的学生探究活动,有利于学生亲身感悟所学知识的价值,避免机械孤立地学习和记忆,真正落实“从生活到化学,从化学到社会,从自然界到实验室, 从实验室到实际应用的各种情景”[5]的理念。
3.2启示之二:扎扎实实“做科学”,强化实验教学
由于新教材中不再有过去老教材中“学生实验”的强制性要求,实际上在一定程度上弱化了中学化学实验教学,很多学校实验室的利用率不仅没有因为新课程的实施而提高,相反下降了,这除了与学校、教师的观念有关外,更主要的还是缺少在内容选择上符合科学探究要求和教学实际,在活动组织上易于操作、设计简单、成本不高的案例参照,本活动为弥补此方面的不足做出了有益的尝试,通过类似“主题式活动”设计和开展引导学生进行真正意义上的探究,强化实验教学。
3.3启示之三:相信学生“潜能”,打造生命课堂
在本活动的实施过程中,教师普遍的感受就是:学生的潜能是无限的。教学前教师总是担心学生是否能发现问题?是否能完成设计?但在实际教学中,学生总能带给我们意外的惊喜,生成很多在传统“知识课堂”中无法获得的成果。如有学生在二氧化碳气体的检验探究中,直接用注射器抽出竹节中气体再注入澄清石灰水中观察,简单操作、现象明显;有学生在进行定量研究后提出:不同季节、不同时间(早晨或黄昏)取的竹节中气体组成是否也不同;有学生通过自己的研究发现,某些网页上“竹子里的气体大部分是二氧化碳”的结论是不科学的……。正是在教师充分的信任和期待中,学生的潜力被高度激发;而学生兴奋而快乐的眼神,也让教师体验到职业的幸福感,师生共同营造出一个充满生命活力的新型课堂。
参考文献:
[1]杨重云.竹子节内气体成分的初步探究[J].生物学教学,2003,(2):58.
[2]王菲.焦性没食子酸在中学化学实验中的应用[J].化学教学,2006,(9):8.
[3]王磊.化学教学研究与案例[M].北京:高等教育出版社,2006:63.
[4]http://zhidao.省略/question/6147957.html.
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