初中化學(xué)“氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例及反思報(bào)告一、案例背景氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)課程中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的核心載體，它串聯(lián)起“物質(zhì)的變化與性質(zhì)”“化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作”等核心知識(shí)，肩負(fù)著引導(dǎo)學(xué)生建立“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重任。本案例基于人教版初中化學(xué)第二單元“我們周圍的空氣”教學(xué)內(nèi)容，面向八年級(jí)（下）學(xué)生開展，具體背景如下：（一）教材地位該實(shí)驗(yàn)是學(xué)生首次系統(tǒng)接觸“氣體制取實(shí)驗(yàn)”完整流程（發(fā)生裝置選擇、收集方法依據(jù)、驗(yàn)滿與檢驗(yàn)操作）的實(shí)踐載體，為后續(xù)二氧化碳制取實(shí)驗(yàn)奠定“反應(yīng)物狀態(tài)-反應(yīng)條件-裝置選擇”的方法模型，是初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)體系的“奠基性實(shí)驗(yàn)”。（二）學(xué)情分析學(xué)生已掌握氧氣的物理、化學(xué)性質(zhì)，具備基本儀器認(rèn)知能力，但實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性、操作規(guī)范性不足，對(duì)“控制變量”“證據(jù)推理”等科學(xué)方法的應(yīng)用尚處萌芽階段。多數(shù)學(xué)生對(duì)“實(shí)驗(yàn)安全”的認(rèn)知停留在“不觸碰危險(xiǎn)藥品”層面，缺乏對(duì)“操作細(xì)節(jié)風(fēng)險(xiǎn)”的預(yù)判能力（如鐵絲燃燒時(shí)集氣瓶的防護(hù)）。（三）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握過氧化氫分解法制取氧氣的原理，理解“固液不加熱型”發(fā)生裝置與“排水法/向上排空氣法”收集裝置的選擇依據(jù)；熟悉木炭、鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象分析。能力目標(biāo)：提升實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、觀察與問題分析能力，初步形成“從反應(yīng)原理推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)裝置”的邏輯思維。素養(yǎng)目標(biāo)：發(fā)展科學(xué)探究精神，建立綠色化學(xué)（如選擇無污染反應(yīng)）、安全實(shí)驗(yàn)（如催化劑用量控制）的意識(shí)，體會(huì)“實(shí)踐出真知”的科學(xué)本質(zhì)。二、教學(xué)過程實(shí)錄（一）情境啟思：從生活到實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知遷移播放“潛水員背負(fù)供氧裝置潛水”“醫(yī)院急救輸氧”的短視頻，提問：“生活中我們依賴氧氣生存，這些場景里的氧氣從何而來？實(shí)驗(yàn)室如何高效、安全地制取氧氣？”學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)（如“醫(yī)院制氧機(jī)”“植物光合作用”）與化學(xué)知識(shí)（如“過氧化氫消毒時(shí)的氣泡”），初步提出“實(shí)驗(yàn)室制氧可能需要化學(xué)反應(yīng)”的猜想，激發(fā)探究欲。（二）方案建構(gòu)：基于證據(jù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)組織4人小組討論“實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的可行方法”，學(xué)生結(jié)合教材與已有知識(shí)，提出加熱高錳酸鉀、加熱氯酸鉀、過氧化氫分解三種方案。教師引導(dǎo)小組從以下維度對(duì)比分析：反應(yīng)條件：是否需要加熱（操作復(fù)雜度、安全風(fēng)險(xiǎn)）；藥品狀態(tài)：固體-固體反應(yīng)（如高錳酸鉀）或固體-液體反應(yīng)（如過氧化氫）；環(huán)保性：是否產(chǎn)生污染物（如高錳酸鉀分解產(chǎn)生的錳酸鉀、二氧化錳）；操作便捷性：裝置組裝、藥品添加的難易程度。經(jīng)討論，多數(shù)小組選擇過氧化氫在二氧化錳催化下分解的方案（原因：常溫反應(yīng)、產(chǎn)物為水和氧氣（無污染）、操作簡便，契合初中實(shí)驗(yàn)“安全、綠色”理念）。隨后，小組合作設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置：繪制“固液不加熱型”發(fā)生裝置（如“分液漏斗+錐形瓶”）與收集裝置（排水法/向上排空氣法）的示意圖。教師巡視時(shí)，針對(duì)“長頸漏斗未液封（導(dǎo)致氣體泄漏）”“導(dǎo)管伸入集氣瓶過長（不利于氣體收集）”等典型錯(cuò)誤，通過“現(xiàn)場演示+問題追問（‘如果漏斗不液封，氣體去哪了？’）”引導(dǎo)學(xué)生修正，深化對(duì)“裝置設(shè)計(jì)邏輯”的理解。（三）實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)踐中的問題解決與能力生長學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)（4人分工：操作員、觀察員、記錄員、安全員），實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)環(huán)節(jié)：環(huán)節(jié)一：氧氣的制取典型問題1：部分小組因“分液漏斗活塞未關(guān)緊”導(dǎo)致過氧化氫溶液漏出，反應(yīng)無法正常啟動(dòng)。教師示范“氣密性檢查”操作（關(guān)閉活塞，向長頸漏斗加水形成液柱，觀察液柱是否下降），并引導(dǎo)學(xué)生思考“如何通過操作細(xì)節(jié)控制反應(yīng)速率？”（如調(diào)節(jié)分液漏斗活塞控制液體滴加速度）。典型問題2：個(gè)別小組加入過多二氧化錳，導(dǎo)致反應(yīng)過于劇烈，泡沫從導(dǎo)管噴出。教師借機(jī)講解“催化劑的‘催化效率’與‘用量關(guān)系’”，引導(dǎo)學(xué)生通過“少量多次添加”優(yōu)化操作，體會(huì)“控制變量”的科學(xué)方法。環(huán)節(jié)二：氧氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)（木炭、鐵絲燃燒）木炭燃燒實(shí)驗(yàn)：學(xué)生按規(guī)范操作（用坩堝鉗夾取木炭，在酒精燈上加熱至紅熱，伸入氧氣瓶中），觀察到“木炭劇烈燃燒，發(fā)出白光，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體”，能結(jié)合“氧氣助燃性”分析現(xiàn)象。鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)：部分小組因“鐵絲未除銹（表面氧化膜阻礙燃燒）”“氧氣純度不足（排水法收集時(shí)未等氣泡連續(xù)均勻冒出就開始收集）”“集氣瓶未留水/鋪沙（高溫熔融物炸裂瓶底）”導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。教師針對(duì)失敗案例，組織小組討論“失敗原因”，并重新演示“鐵絲除銹（用砂紙打磨）”“氧氣驗(yàn)滿（排水法收集時(shí)瓶口有大氣泡冒出）”等關(guān)鍵操作，強(qiáng)化“操作規(guī)范性與實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)聯(lián)”認(rèn)知。（四）成果交流：從現(xiàn)象到本質(zhì)的思維進(jìn)階各小組展示實(shí)驗(yàn)報(bào)告（含裝置圖、操作步驟、現(xiàn)象記錄、問題反思），并分享“最有價(jià)值的發(fā)現(xiàn)”：裝置優(yōu)化：“用注射器代替分液漏斗，能更精準(zhǔn)控制過氧化氫的滴加速度，避免反應(yīng)失控?！爆F(xiàn)象分析：“鐵絲繞成螺旋狀后，燃燒更劇烈，因?yàn)樵龃罅伺c氧氣的接觸面積，同時(shí)集中熱量?！眴栴}反思：“過氧化氫濃度過高時(shí)，反應(yīng)速率過快，氣泡大量產(chǎn)生但難以收集，說明反應(yīng)物濃度會(huì)影響反應(yīng)速率?！苯處燑c(diǎn)評(píng)時(shí)，聚焦“證據(jù)推理”（如“火星四射”證明氧氣具有強(qiáng)助燃性）、“變量控制”（如催化劑用量、反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響）等科學(xué)方法的應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生從“現(xiàn)象描述”上升到“原理分析”，深化對(duì)“化學(xué)變化本質(zhì)”的理解。三、教學(xué)結(jié)果分析（一）知識(shí)與技能達(dá)成度實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成度：85%的小組能規(guī)范繪制裝置圖（標(biāo)注儀器名稱）、記錄關(guān)鍵現(xiàn)象（如木炭燃燒的白光、鐵絲燃燒的火星四射），并結(jié)合原理分析現(xiàn)象。操作技能：70%的學(xué)生能獨(dú)立完成“固液不加熱型裝置的氣密性檢查”“排水法收集氧氣”等核心操作，但“鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)的成功率”僅60%，反映出部分學(xué)生對(duì)“可燃物預(yù)處理（除銹）”“氧氣純度控制”的操作細(xì)節(jié)掌握不足。（二）素養(yǎng)發(fā)展表現(xiàn)科學(xué)探究能力：學(xué)生在“方案設(shè)計(jì)”環(huán)節(jié)能結(jié)合“反應(yīng)物狀態(tài)、反應(yīng)條件”推導(dǎo)裝置選擇（如“固液反應(yīng)且無需加熱，所以用分液漏斗+錐形瓶”），體現(xiàn)了“基于證據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”的邏輯思維；在“問題反思”中，能主動(dòng)分析“反應(yīng)速率與催化劑用量的關(guān)系”，初步具備“變量控制”的探究意識(shí)。安全與綠色意識(shí)：90%的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后能指出“鐵絲燃燒時(shí)集氣瓶留水的作用（防止炸裂）”“過氧化氫分解的環(huán)保優(yōu)勢(shì)（無污染物）”，安全與綠色化學(xué)的意識(shí)得到強(qiáng)化。四、教學(xué)反思與改進(jìn)策略（一）成功經(jīng)驗(yàn)1.情境導(dǎo)入的生活關(guān)聯(lián)性：通過“潛水、急救”等生活場景導(dǎo)入，有效激活學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)，建立“化學(xué)實(shí)驗(yàn)服務(wù)于生活”的認(rèn)知，提升探究動(dòng)機(jī)。2.小組合作的角色賦能：“操作員、觀察員、記錄員、安全員”的角色分工，明確了學(xué)生的責(zé)任，避免“一人操作、多人旁觀”的低效合作，強(qiáng)化了“全員參與”的實(shí)驗(yàn)氛圍。3.問題導(dǎo)向的指導(dǎo)方式：針對(duì)“反應(yīng)失控”“實(shí)驗(yàn)失敗”等真實(shí)問題，教師不直接告知答案，而是通過“追問（‘為什么會(huì)漏液？’‘如何讓反應(yīng)慢一點(diǎn)？’）”引導(dǎo)學(xué)生自主分析、修正，培養(yǎng)了反思與改進(jìn)能力。（二）不足與改進(jìn)方向1.分組合理性優(yōu)化：部分小組因成員實(shí)驗(yàn)技能差異大，出現(xiàn)“操作能力強(qiáng)的學(xué)生包辦、技能弱的學(xué)生閑置”的現(xiàn)象。后續(xù)可采用“異質(zhì)分組+動(dòng)態(tài)調(diào)整”：根據(jù)學(xué)生的操作熟練度、思維活躍度進(jìn)行分組，確保每組內(nèi)“技能互補(bǔ)”；實(shí)驗(yàn)過程中，教師動(dòng)態(tài)觀察小組互動(dòng)，對(duì)“閑置成員”布置“專項(xiàng)任務(wù)”（如“記錄催化劑用量與反應(yīng)速率的關(guān)系”），保障全員參與。2.時(shí)間把控與預(yù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：鐵絲燃燒實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)耗時(shí)較長（約15分鐘），主要因“鐵絲除銹、繞螺旋狀”等準(zhǔn)備工作占用課堂時(shí)間。后續(xù)可提前布置“預(yù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)”：讓學(xué)生在家完成“鐵絲除銹、繞螺旋狀”的練習(xí)，課堂聚焦“燃燒操作、現(xiàn)象分析與安全反思”，壓縮操作時(shí)間，增加思維討論的空間。3.探究深度的拓展：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的開放性不足，學(xué)生的探究停留在“教材既定方案”的驗(yàn)證層面。可增設(shè)“對(duì)比探究實(shí)驗(yàn)”：如“不同催化劑（二氧化錳、氧化銅、紅磚粉）對(duì)過氧化氫分解速率的影響”，或“創(chuàng)新裝置設(shè)計(jì)（用注射器、礦泉水瓶等替代傳統(tǒng)儀器）”，引導(dǎo)學(xué)生從“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”走向“探究性實(shí)驗(yàn)”，提升科學(xué)思維的深度。4.評(píng)價(jià)方式的多元化：當(dāng)前評(píng)價(jià)以“實(shí)驗(yàn)報(bào)告+教師點(diǎn)評(píng)”為主，缺乏對(duì)“過程性表現(xiàn)”的關(guān)注。后續(xù)可引入“小組互評(píng)+自我反思表”：小組間評(píng)價(jià)“裝置設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性”“問題解決的有效性”，學(xué)生個(gè)人填寫“實(shí)驗(yàn)中最自豪的操作”“最想改進(jìn)的環(huán)節(jié)”，從“知識(shí)掌握”“能力發(fā)展”“情感態(tài)度”多維度評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)成果。五、總結(jié)