[摘要]本文以《高锰酸钾制取氧气》为例，通过对学生学情学习、教材分析、课标分析，创设学生感兴趣的问题情境，搭建学生的知识平台，创造学生课堂展现的机会以及实验操作动手能力，在质疑释疑辩疑的过程中实现对气体制备的一般思路的构建。

[关键词]气体制备;情境教学;模型

一、问题的提出

《义务教育化学课程标准（2022年）》明确指出，化学是研究物质的组成、结构、性质、转化及应用的一门基础学科，其特征是从分子层次认识物质，通过化学变化创造物质;初步了解化学科学的发展历程，体会实验探究和模型建构是化学科学研究的基本方法。如何在课堂中创设以实验为主的探究性情境、创设探究性问题、引导学生自主建立气体制备的系列模型进行有效教学是本节课探讨的重点。

本节课探讨的核心是“高锰酸钾制取氧气”，前面章节已经学习仪器的使用，本节课重在制取，是九年级学生初中阶段第一次系统学习气体的制备方法，人教版九年级关于气体的制备主要是氧气、二氧化碳和氢气。三种气体制备的过程对学生的思维培养侧重点稍有不同，氧气的制取主要侧重仪器的使用，认识发生装置、收集装置，二氧化碳的制取则侧重于药品的选择，氢气的制取人教版教材则没有出现更多的篇幅进行介绍，一般是教师在课堂和课后作业拓展中进行讲解。氧气的实验室制取是学生必做的八大实验之一，不管是对知识的承上启下，还是对学生的思维发展、兴趣培养等方面来说都非常重要。但在实际教学过程中，教师容易陷入重视知识点的灌输，忽略学生的主体性原则，容易忽视学生思维发展的启迪和引导。因此，为了实现引导学生自主建构气体制备的简单模型，将知识本体归还给学生的原则，结合对文献的思考和分析，提出在教学设计中的三个主要的问题：（1）如何设计真实有效的情境引入模型？（2）如何在真实情境中解决具体问题应用模型？（3）如何引导学生在解决问题时遇到困难处理问题的过程中修正完善模型？

二、研究方法

针对提出的问题，以中国知网CNKI学术期刊全文数据库来源，并以“制取氧气”或者“高锰酸钾制氧气”为关键词，除去与新课教学关系不大的文献，实际统计文献7篇。通过对中国知网中7篇文献的教学设计进行总结和分析，结合自己的思考采取相应的教学建议。

三、教学理念及设计

（一）教材分析

《制取氧气》和《氧气的实验室制取和性质》是初中化学非常重要的内容，是学生在刚接触化学学科理解学科的开端，化学学科的本质在于创造新的物质，而氧气则是学生系统性学习的第一种物质，制取氧气则属于学生必做八大实验的第一个实验。该课题位于《义务教育化学课程标准（2011版）》中的《科学探究与化学实验》主题，包含的主题内容有大概念化学科学的本质，实验探究、化学实验探究的思路和方法等，从内容上来讲，该课题位于氧气的性质之后，在第一单元学习了基本实验操作，这些为本节课的学习奠定了很好的兴趣基础和操作基础。也为后面学习实验室制取二氧化碳以及高中学习氯气、氨气等气体的制备奠定基础。本课题对于学生学习化学兴趣的培养、探究思维的发展也有着非常重要的作用。本课题设计将《制取氧气》一节中“高锰酸钾制氧气”和后面的学生实验对氧气性质的探究活动融合成一个课时。

（二）学情分析

在前面的学习中，《化学是一门以实验为基础的科学》中学生已经具备观察实验、根据现象得出实验结论的一般思想以及使用排水法收集气体的方法;《走进化学实验室》一节中学生已经具备了基本操作能力，如酒精灯使用、试管的使用和清洗、药品的取用方法等;在《空气中氧气的含量》一课中学生则初步具备完成验证性实验的方法;学习《氧气的性质》对不同浓度氧气中物质燃烧的剧烈程度以及化学实验现象的描述和对比观念有了初步的认识，同时，以及通过控制变量的方法来验证实验的能力。但是学生还未系统性地由自己组装一套完整的装置，根据所学知识进行物质的制备。

（三）教学目标

1.知识与技能

（1）了解实验室用高锰酸钾制取氧气的原理、步骤和注意事项;（2）了解氧气的制取方法;氧气具有助燃性这一性质进一步加深;（3）初步形成实验室制取气体的一般思路模型。

2.过程与方法

（1）通过制取不同浓度的氧气实验，提升实验方案的设计和小组合作的能力;（2）通过分享和交流，形成良好的学科语言和表达能力;（3）通同学的不同设计方案进行比较总结，提升解决问题拓展探究创新思维的能力。

3.情感态度与价值观

（1）经历和体验探究活动，体验实验的乐趣，体会学科的美丽;（2）了解空间站呼吸系统，增强民族自豪感与使命感，培养学习化学的兴趣。

（四）教学流程

四、问题解决的策略

（一）创设问题情境，引入模型

通过对大量文献的教学设计的文献分析发现，主要的课堂引入方式有以下几种：（1）复习提问：展示一瓶空气和一瓶氧气，让学生思考如何区分;（2）直接引入，让学生思考氧气的用途，体验氧气的重要性，用问题“在前面我们学习了氧气的性质，也知道氧气有如此多的用途，那氧气是怎么制得的呢？”引入课题。可见，创设情境的方式可以让学生快速进入到课堂环境中来，但值得讨论的是，情景教学的设计目的只是为了课堂的引入吗？能否创设一个具体的问题情境贯穿整个课题，将知识点通过问题情境连串起来，让学生思维形成比较系统性的发展。

因此，在设计本节课的过程中，对于“高锰酸钾制取氧气”和“氧气的实验室制取和性质”的引入方式，采用真实情景创设教学法，“神州十二号太空飞船的升空，三位宇航员每日的日常生活”的真实情景，联系生活实际。锁定空间站的呼吸系统为主要情境提出问题解决问题。基于真实情境实际问题的解决，旨在激发学生的学习兴趣，增加民族自豪感和使命感，为下一步的探究做好铺垫。

（二）设计具体方案，建构模型

通过查阅资料，空间站呼吸系统的满足宇航员呼吸所携带的氧气浓度比在空气中的浓度要高，以美国航天局研究的氮气氧气的混合气体为例，氧气占比接近60%。以问题为驱动，“如何用高锰酸钾制取一瓶体积分数约为60%的氧气”为问题主线展开探究活动。此时提供一项资料卡片，研究者运用手持技术测定排水法收集氧气时，若当导管口有气泡冒出时就开始收集，收集到的氧气浓度在60%左右;学生自主设计实验方案以解决收集浓度约为60%的氧气的任务，教师在这一过程中并不需要规定具体怎么做、能否做，学生在小组交流讨论的过程中自主设计实验方案，完成第一轮实验操作。该环节重在活动后的交流，如何完成该方案，结合前面所学仪器的使用，实行每一步操作的过程中应该注意什么事项？结合学生的交流和微课视频讲解，培养学生实验的严谨性，意识到规范操作的重要性。这样一个开放性的问题打开了学生的思维，给了学生一定的动手空间和解决问题的机会。在解决问题的同时初步建构气体制备的模型：发生装置（固体加热型）→收集装置（排水法）。原本不能有气泡就立即收集气体，这样一个“美丽的错误”一方面让学生制得与空间站浓度相当的气体，另一方面更是突破了使用排水法收集气体时应该等气泡连续均匀冒出时才开始收集这一知识重点。

（三）优化实验方案，修正模型

学生在交流分享之后，通过再次完善实验方案，在第一轮实验的基础上进行第二轮实验，通过任务驱动，学生在优化实验方案之后继续收集两瓶氧气。第一次实验没有成功的小组还可以在这一轮实验中完成上一个任务，学生拥有更多可以练习和内化实验操作的机会。

制取两瓶氧气之后，学生继续完成氧气性质的探究实验，此时学生不仅能够通过木炭和铁丝在氧气中燃烧分实验加深对氧气性质的认识，还能将引燃的铁丝放在浓度约为60%的氧气中进行实验，感受铁丝在不同浓度的氧气中燃烧的现象，而将氧气性质的实验稍作改进，提升了实验的成功率，学生的体验感大大增强。通过该活动既能再次巩固实验室制取氧气的一般步骤，熟悉各个步骤的注意事项，还能理解燃烧的剧烈程度与氧气浓度的关系。

（四）知识拓展延申，模型总结

通过视频资料，初步了解国际空间站制氧系统内部结构和原理，认识到制取氧气在不同的环境、不同的要求需要选择合适的原理和方法来制得，如：工业上需要制得大量的氧气采用的是分离液态空气法;太空站因为条件的特殊性，采用的是电解水的方法获得氧气;实验室中一般选择高锰酸钾等含有氧元素的物质进行分解制得。还有哪些方法可以制得氧气呢？有待学生进一步的学习和探索。

参考文献

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