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摘要：2022年版义务教育化学课程标准强调，核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过课程学习而逐渐形成的适应个人终身发展和社会发展所需要的正确价值观、必备品格和关键能力。因此，通过测空气中氧气含量实验培养学生化学核心素养的研究是比较好的案例，是“做中学--用中学--创中学”模式的具体展演。

关键词： 化学观念，科学思维，科学探究与实践，科学态度与责任

引  言：通过测空气中氧气含量的实验教学研究，致力于培养学生的化学核心素养，这种素养通过对化学的实验理解、思考、研究和应用来培养良好的科学态度，勇于担当的社会责任和敢于创新的自信，并且也能证明课程的有效性和持续性。本文就基于测空气中氧气含量实验的课题，展演化学核心素养培养过程。

一、形成化学观念，解决实际问题

化学观念是人类对物质的深入研究，它不仅仅是对物质的组成、结构、性质、反应规律、应用的抽象概括，也是对化学概念、原理和规律的提炼与升华，更是对物质变化的深刻理解，为学生解决实际问题的提供了重要的基础。

1.形成化学观念

在2012年教育部审定人民教育出版社出版的《义务教育九年级化学上册》教材中写到：氮气78%、氧气21%、二氧化碳0.03%、稀有气体0.94%、其他气体和杂质0.03%（按体积比）。其中法国化学家拉瓦锡用汞做实验的定量方法测定氧气约占空气总体积的1/5，与此同时教材中通过红磷燃烧实验也证明氧气约占空气总体积的1/5。

2.解决实际问题

通过拉瓦锡的汞实验和红磷燃烧实验初步学会从定性和定量的视角研究物质的组成和变化，能从物质及其变化的视角初步分析，解决一些与化学相关的简单的实际问题，发展辩证唯物主义世界观。

二、发展科学思维，强化创新意识

通过运用科学思维，我们可以以客观、理智的态度来审查、分析、评估、反思、检验、改正、改善，以求获得更深刻的理解。这种思维模式可以帮助学生更好的理解物质的变化，并以此为依据，更好地掌握化学知识，以便有效地应用它们。通过应用多种科学方法，如比较、分类、分析、综合、归纳，以及结合实际情况，培养学生的证据推理、模型建构以及物质变化的逻辑性，以此来探索化学的本质，培养学生的质疑、批判性思考以及创造性的想象；此外，还培养学生的辩证唯物主义的视角，以便更好地认知世界。

1.发展科学思维

在平时教学过程中，按照教材上如图1做红磷燃烧测空气中氧气含量的演示实验并不能得到氧气约占空气总体积的1/5的结论。为什么会出现这种情况呢？是红磷纯度低还是红磷量不足？是未充分冷却就测氧气含量？是玻璃导管内事先未注满水？等等。当化学实验结论出现与实际结论不符情况要追根溯源，要有严谨的科学思维，要调整优化实验方案，寻找最有力的证据证明所在问题。

2.强化创新意识

严格按照教材上的步骤反复做红磷燃烧测空气中氧气含量实验，并未得到氧气约占空气总体积的1/5的结论。该如何调整优化实验方案呢？

（1）改变点燃方式

将点燃的红磷迅速深入集气瓶中，不管操作多快，都会使集气瓶中的空气受热从瓶口逃逸，与此同时如果组装装置的气密性不好，对实验数据也都会有影响。若将半敞口装置改为全封闭式装置进行实验如图2，在保证组装装置的气密性良好下，并采用电热棒加热点燃红磷或用放大镜聚光点燃红磷，再经过针对红磷燃烧测空气中氧气含量多渠道实验研究。可当空气中氧气含量低于7.989％时，就不能满足红磷燃烧的条件，随之就会熄灭。很明显，红磷燃烧测空气中氧气含量得到氧气约占空气总体积的1/5的结论需要进一步探讨。

（2）改变药品种类

红磷燃烧测空气中氧气的含量没有达到预期结论，那么如果选用白磷燃烧测空气中氧气含量效果如何呢？按照如图3实验装置组开展实验，用气体压力传感器和KY-2B型控氧仪采取数据，经测算三个装置内氧气含量分别为20.7%、20.67%、20.52%。可见，白磷燃烧测空气中氧气含量与氧气约占空气总体积1/5的结论更接近。

（3）改变方法途径

利用燃烧法认知物质组成和物质变化在实验和生活中都是比较常用的，反应剧烈，现象明显，高效快捷是较理想的课堂演示实验方法。但无论是红磷还是白磷燃烧都会产生五氧化二磷对环境都有一定的污染；同时红磷和白磷燃烧都会使内部压强迅速增大而对实验装置要求比较高；而且红磷和白磷是危险化学品，采购异常困难。如果选用如图4铜氧化法和铁氧化法测定空气中氧气含量，更能较好的发展学生创新意识，可以经过反复实验得到氧气约占空气总体积的1/5的结论。

三、经历科学探究，增强实践能力

科学探究和实践活动都可以被视为化学课堂上重要组成部分，它们涵盖了多种不同的领域，并且可以帮助我们培养出独立思考、分析、推理、创新能力。采用多种方式，如利用互联网搜索、数据挖掘、在线研讨、在线讨论，培养学生的独立性、创新能力、协作能力、批判性的学习，让其在课堂上更好地发挥所长。通过测空气中氧气含量的实验加工信息自主实验、评价、反思、改进，初步形成自主、创新、探究的能力。

1.经历科学探究

空气是每位学生都时时刻刻接触到的物质，氧气也是每位学生必须的物质，究竟空气含有多少比列的氧气呢？在实际教学过程中，向学生展演改变点燃方式、改变药品种类及改变方法途径测空气中氧气含量的科学探究成果，更容易调动学生探知的激情和欲望。鼓励学生亲自参与，培养学生的独立思考、创新设计、实践操作、总结归纳、表达演示的能力；只有通过实践，真正体验情境，在感知和尝试中完成实验活动，在体验和改进中切实提升实验技能。

2.培养实践能力

通过引入实际操作技术，我们旨在激发学生独立思考、独立制定方案、独自尝试，并将其视为一种可持续发展过程。通过对实验的不断完善，我们不仅可以增强学生的创造性思维，还可以锻炼学生的动手操作技巧，激发学生对科研的热情，并且增强学生的科学素养。为了培养学生实践能力，笔者提供相应较安全的药品让学生做家庭小实验。为了提高效率，可以采取三种不同方案，方案一：将30g活性炭、50g还原铁粉、30g滑石粉及4g氯化钠充分混合研磨，用透气性薄膜制成小袋，每袋中装入5g。方案二：将30g脱脂豆粉与150g亚硫酸钠粉末混合均匀并研细，用透气性薄膜制成小袋，每袋中装入8g。方案三：3.0 g还原铁粉和2.5 g活性炭粉充分混合均匀，用胶头滴管滴上6滴饱和氯化钠溶液，装入用透气性薄膜制成小袋。再按照如图5取一支50ml注射器，先将注射器活塞拔出把上述小袋装入注射器内，塞入活塞尽力压实读出体积V1ml，然后取出小袋将混合药品打散，再放入注射器内，拉动注射器活塞至V2ml处，将注射器针头端立即密封后放置24h，记录活塞移动到的位置V3ml，计算空气中氧气的含量=（V2-V3）/（V2-V1）*100%。化学是一门以实验为基础的科学，也是一门充满活力的学科，它的发展和创新源于对教材的有效利用，这一点已经得到了充分的证明。

四、养成科学态度，具有责任担当

以科学的眼光看待物质，培养学生充满好奇、创造性和深入思考的能力，也激励我们不断深入研究，充分肯定化学在推动人类文明及其他领域的重大作用；拥抱客观、公平、公开的原则，不断改善现状，抵制虚假信息，以及追求真理的科学精神。经由深入的研究和实践，我们能够更好地了解到，化学不仅能够帮助我们更好地了解科学、技术、社会和环境之间的联系，而且还能够更好地推动我们的社会的可持续发展。

1.养成科学态度

为了获得最佳的教学效果，教师需要对每一节课进行深入的研究，并结合当前的教育环境，制定出适合自己的教学计划。这样，教师才能够让课堂充满活力，让每一位教师都能够发挥自己的才华。在新一轮课程改革中，伴随着教育目标、教育理念的改变，教材不再只是供传授的经典，不再是供记忆的知识仓库，而是供教学使用的材料，教师和学生不仅是素材的主人，更是新素材和新教学智慧创造的主体。不能把学生教成没有科学思想的人，一味灌输书本知识不能起到很好的运用科学知识和对科学知识的创新。通过测空气中氧气的含量研究，向学生传达对待科学知识要实事求是；要勇于质疑和评价；要敢于思考和创新；要尊重科学的严谨性；在化学的学习过程中尽量做到通过实验寻找发言权。

2.培养责任担当

笔者建议实验方案中的家庭小实验，在试剂、仪器以及实验条件方面，都非常适用。也许没有得到想要的数据，但是通过自己亲身实验，会真正体会科学知识魅力和神奇。采用以实验为基础的教育模式，旨在帮助学生更好地掌握化学知识，不仅要掌握空气中氧气的测定技术，还要深入研究，掌握有效的科学技术，激发学生的创造性思维，提升学生的实际操作技巧。在化学课上，虽然通常都采用一些常规的实验设备， 以便获得准确的数据，但这种做法仍然存在一些偏差，因此，在保证准确性的前提下，尽力避免这种偏差，以免影响到学习的效率。此外，让学生在探索的同时，充分发挥自己的创造力，而非只依赖于传统的技术手段，以便获得准确的数据。利用测空气中的氧气含量实验，可以向学生展示出一种独立的、敢于挑战的精神，而非仅仅依赖课本上的知识，以及对物质的探索、反思与创造。

总  结

学生是科学知识的传承者更是科学知识的创造者，教师固化的经验教学会限制学生对科学知识认知的理解和吸收。教师在教学中要不断学习，丰富知识，与时俱进，只要教师肯创新，才可能教出更具创新潜质的学生。通过对教材实验的深入研究，教师可以更好地推动课程改革，促进教材的修订和补充。实验教学活动不仅仅是对教材的简单复制，而是一种重新开发、重新创新的过程，它可以帮助教师更好地指导学生，培养学生的化学核心素养。

参考文献

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