高錳酸鉀法制取氧氣的實(shí)驗(yàn)探究——基于科學(xué)探究的初中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)內(nèi)容分析

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確指出，科學(xué)探究是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，要求學(xué)生能經(jīng)歷提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析證據(jù)、得出結(jié)論、反思評(píng)價(jià)的完整過(guò)程。本節(jié)課作為學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)“氣體制備”的起始課，承載著構(gòu)建“原料—原理—裝置—操作—檢驗(yàn)—驗(yàn)證”系統(tǒng)性思維模型的關(guān)鍵任務(wù)。在知識(shí)技能圖譜上，它上承“氧氣的性質(zhì)”，下啟“二氧化碳的制取研究”，是學(xué)生從認(rèn)識(shí)具體物質(zhì)性質(zhì)轉(zhuǎn)向?qū)W習(xí)物質(zhì)制備方法的重要樞紐，認(rèn)知層級(jí)要求從“理解”躍升至“綜合應(yīng)用”。過(guò)程方法上，本節(jié)課是訓(xùn)練學(xué)生“科學(xué)探究”能力的絕佳載體，學(xué)生需在教師引導(dǎo)下，將“反應(yīng)原理決定發(fā)生裝置，氣體性質(zhì)決定收集方法”這一核心思想方法，轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作行動(dòng)。素養(yǎng)價(jià)值滲透方面，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作規(guī)范教育與對(duì)“異?，F(xiàn)象”的追問(wèn)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任，理解化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性與綠色化學(xué)思想，感悟化學(xué)技術(shù)在生命支持（如醫(yī)療供氧）領(lǐng)域的價(jià)值。

從學(xué)情視角研判，九年級(jí)學(xué)生已初步了解氧氣的助燃性，具備基本的實(shí)驗(yàn)安全常識(shí)和簡(jiǎn)單儀器識(shí)別能力，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)充滿好奇心。然而，學(xué)生普遍存在的認(rèn)知障礙在于：難以將零散的儀器組合成一個(gè)功能化、邏輯化的系統(tǒng)裝置；對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的先后順序缺乏原理性理解，易機(jī)械化記憶；面對(duì)“異常現(xiàn)象”（如剛加熱時(shí)導(dǎo)管口冒氣泡、水槽中水倒吸）時(shí)易陷入困惑或忽視。因此，教學(xué)調(diào)適策略的核心在于“化抽象為具象，化零散為系統(tǒng)”。我將通過(guò)“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)”和“任務(wù)分解”，引導(dǎo)學(xué)生在“做”中“思”。例如，通過(guò)前置性問(wèn)題“為什么用高錳酸鉀而不用空氣直接提取氧氣？”評(píng)估學(xué)生對(duì)反應(yīng)原理的理解起點(diǎn)；在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，通過(guò)巡回觀察與即時(shí)提問(wèn)（如“試管口為何要略向下傾斜？”）動(dòng)態(tài)把握學(xué)生對(duì)操作要點(diǎn)的掌握程度，并為有困難的學(xué)生提供“微步驟”圖示支架或同伴協(xié)作支持，對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生則提出“能否設(shè)計(jì)一套可隨時(shí)控制反應(yīng)發(fā)生與停止的裝置？”的挑戰(zhàn)性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)差異化引導(dǎo)。二、教學(xué)目標(biāo)

學(xué)生能夠準(zhǔn)確描述高錳酸鉀加熱制取氧氣的化學(xué)反應(yīng)原理（文字表達(dá)式），并基于此原理，系統(tǒng)地闡述選擇固體加熱型發(fā)生裝置和排水法（或向上排空氣法）收集裝置的科學(xué)依據(jù)，從而在知識(shí)層面構(gòu)建起實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般性分析框架。

學(xué)生能夠小組協(xié)作，安全、規(guī)范地完成“加熱高錳酸鉀制取氧氣并檢驗(yàn)”的整套實(shí)驗(yàn)操作，重點(diǎn)掌握“查、裝、定、點(diǎn)、收、離、熄”的操作順序，并能夠獨(dú)立、清晰地解釋每一個(gè)步驟的目的及不當(dāng)操作可能引發(fā)的后果，將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力。

學(xué)生在探究過(guò)程中能體驗(yàn)到科學(xué)發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)謹(jǐn)與樂(lè)趣，通過(guò)成功制得并檢驗(yàn)氧氣建立學(xué)習(xí)自信；在小組合作中培養(yǎng)傾聽(tīng)、協(xié)作與分享的意識(shí)；通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)安全規(guī)范的嚴(yán)格遵守，初步形成“規(guī)范即安全”的實(shí)驗(yàn)態(tài)度和綠色化學(xué)的意識(shí)。

學(xué)生經(jīng)歷完整的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，重點(diǎn)發(fā)展“基于物質(zhì)性質(zhì)預(yù)測(cè)與選擇實(shí)驗(yàn)方法”的推理能力，以及“將復(fù)雜實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分解為發(fā)生、收集、檢驗(yàn)等功能模塊”的系統(tǒng)化思維。通過(guò)分析對(duì)比不同收集方法的優(yōu)劣，初步形成基于證據(jù)進(jìn)行權(quán)衡與決策的思維習(xí)慣。

學(xué)生能夠依據(jù)清晰的實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)量表，對(duì)自己和同伴的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)與反思；能夠在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，主動(dòng)回顧探究過(guò)程，梳理成功經(jīng)驗(yàn)與失敗教訓(xùn)，并提出具體的改進(jìn)設(shè)想，逐步提升元認(rèn)知能力。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)為高錳酸鉀制取氧氣的實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟及裝置選擇依據(jù)。其確立首先源于課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該主題“初步學(xué)習(xí)基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，完成簡(jiǎn)單的學(xué)生實(shí)驗(yàn)”的要求，它構(gòu)成了“科學(xué)探究”素養(yǎng)發(fā)展的核心實(shí)踐基礎(chǔ)。從學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)看，該內(nèi)容是“氣體制備”思維模型的首次系統(tǒng)性建構(gòu)，是后續(xù)學(xué)習(xí)二氧化碳等氣體制取的認(rèn)知原型。從中考考點(diǎn)分析來(lái)看，該實(shí)驗(yàn)是高頻考點(diǎn)，不僅考查細(xì)節(jié)記憶，更常以裝置評(píng)價(jià)、流程設(shè)計(jì)等形式，考查學(xué)生對(duì)原理與裝置間邏輯關(guān)系的深度理解，充分體現(xiàn)了能力立意的命題導(dǎo)向。

教學(xué)難點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù)及操作步驟間的邏輯關(guān)聯(lián)。成因在于：第一，從“是什么”到“為什么”存在認(rèn)知跨度。學(xué)生容易記住“試管口要略向下傾斜”，但難以從“防止冷凝水倒流引起試管炸裂”的化學(xué)反應(yīng)條件（加熱固體）和物質(zhì)狀態(tài)（生成水）角度理解其必然性。第二，操作步驟順序（如“先撤離導(dǎo)管后熄滅酒精燈”）邏輯嚴(yán)密，但學(xué)生若缺乏對(duì)裝置內(nèi)氣壓變化的微觀想象，則易形成機(jī)械記憶，稍有打亂便可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗甚至危險(xiǎn)。預(yù)設(shè)突破方向是：利用動(dòng)畫(huà)模擬或簡(jiǎn)易物理模型演示氣壓變化；設(shè)計(jì)“錯(cuò)例分析”任務(wù)，讓學(xué)生在辨析錯(cuò)誤后果中逆向理解操作規(guī)范的重要性。四、教學(xué)準(zhǔn)備清單1.教師準(zhǔn)備1.1媒體與教具：交互式課件（含反應(yīng)原理動(dòng)畫(huà)、裝置組裝微視頻、錯(cuò)誤操作后果模擬）、實(shí)物投影儀。1.2實(shí)驗(yàn)器材（分組）：鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、酒精燈、大試管、單孔橡膠塞（配導(dǎo)管）、水槽、集氣瓶、毛玻璃片、高錳酸鉀、藥匙、棉花團(tuán)、坩堝鉗、火柴。另備：澄清石灰水、帶火星的木條（復(fù)檢用）。1.3學(xué)習(xí)材料：分層學(xué)習(xí)任務(wù)單（含預(yù)習(xí)指引、課堂探究記錄、分層鞏固練習(xí)）、實(shí)驗(yàn)操作評(píng)價(jià)量表（學(xué)生互評(píng)用）。2.學(xué)生準(zhǔn)備2.1知識(shí)預(yù)習(xí)：閱讀教材，初步了解高錳酸鉀制氧氣的步驟；思考“為何不用過(guò)氧化氫溶液制氧作為第一學(xué)習(xí)內(nèi)容？”。2.2物品：筆、課本。3.環(huán)境布置3.1座位：實(shí)驗(yàn)小組形式（46人一組），便于協(xié)作與討論。3.2板書(shū)：左側(cè)預(yù)留板面用于呈現(xiàn)核心問(wèn)題鏈與思維模型圖，右側(cè)用于記錄學(xué)生生成的關(guān)鍵點(diǎn)與結(jié)論。五、教學(xué)過(guò)程第一、導(dǎo)入環(huán)節(jié)1.情境創(chuàng)設(shè)與問(wèn)題激發(fā)：同學(xué)們，請(qǐng)看屏幕上的這張圖片（展示醫(yī)療急救中使用的氧氣瓶），還有這段視頻（播放潛水員深海作業(yè)的畫(huà)面）。氧氣，是生命呼吸和許多科技活動(dòng)不可或缺的氣體。那么，一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題擺在我們面前：這些被儲(chǔ)存、被利用的氧氣，是如何被“制造”出來(lái)的呢？工業(yè)上通過(guò)分離液態(tài)空氣獲得大量氧氣，但設(shè)備龐大。如果我們想在實(shí)驗(yàn)室里，利用有限的化學(xué)藥品和儀器，安全、快速、方便地獲得一些氧氣用于研究，又該如何實(shí)現(xiàn)？1.1提出核心問(wèn)題與路徑規(guī)劃：今天，我們就化身實(shí)驗(yàn)室的研究員，一起來(lái)攻克“在實(shí)驗(yàn)室中用高錳酸鉀制取氧氣”這個(gè)項(xiàng)目。我們將沿著“為什么選它？”（原理）→“用什么裝置？”（設(shè)計(jì)）→“如何規(guī)范操作？”（實(shí)踐）→“怎樣知道成功了？”（驗(yàn)證）的路徑展開(kāi)探究。請(qǐng)大家回憶一下，氧氣有哪些突出的性質(zhì)？這或許會(huì)為我們收集和檢驗(yàn)它提供關(guān)鍵思路。第二、新授環(huán)節(jié)任務(wù)一：探究反應(yīng)原理——為何選擇高錳酸鉀？1.教師活動(dòng)：首先，引導(dǎo)學(xué)生從物質(zhì)分類(lèi)和已知性質(zhì)角度分析高錳酸鉀。提問(wèn)：“高錳酸鉀是什么狀態(tài)？它需要什么條件才能發(fā)生反應(yīng)？”接著，通過(guò)播放高錳酸鉀加熱分解的微觀模擬動(dòng)畫(huà)，直觀展示反應(yīng)過(guò)程。然后板書(shū)文字表達(dá)式：高錳酸鉀→(加熱)→錳酸鉀+二氧化錳+氧氣。重點(diǎn)追問(wèn)：“請(qǐng)大家觀察這個(gè)表達(dá)式，從反應(yīng)物和生成物的種類(lèi)與狀態(tài)，你能推斷出這個(gè)反應(yīng)有哪些特點(diǎn)？這為我們?cè)O(shè)計(jì)發(fā)生裝置提供了什么線索？”（引導(dǎo)學(xué)生得出“固體、需要加熱、生成氣體”的結(jié)論）。2.學(xué)生活動(dòng)：觀察高錳酸鉀樣品，回憶其物理性質(zhì)。觀看動(dòng)畫(huà)，認(rèn)識(shí)反應(yīng)的本質(zhì)是物質(zhì)的分解。在教師引導(dǎo)下分析反應(yīng)表達(dá)式，嘗試總結(jié)反應(yīng)特征，并初步建立“反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件決定發(fā)生裝置”的關(guān)聯(lián)意識(shí)。3.即時(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：1.能否準(zhǔn)確復(fù)述反應(yīng)原理。2.能否從原理中有效提取出“固體”、“加熱”、“生成氣體”等關(guān)鍵信息。3.在小組討論中，能否為“發(fā)生裝置的選擇線索”提供基于反應(yīng)原理的合理解釋。4.形成知識(shí)、思維、方法清單：1.★核心原理：高錳酸鉀在加熱條件下分解生成氧氣，這是實(shí)驗(yàn)室制氧的一種經(jīng)典方法。2.★思維方法：分析一個(gè)制備反應(yīng)，首先要關(guān)注反應(yīng)物的狀態(tài)（固態(tài)、液態(tài)等）和反應(yīng)條件（加熱、常溫等），這是設(shè)計(jì)氣體發(fā)生裝置的“第一依據(jù)”。3.易錯(cuò)點(diǎn)提醒：文字表達(dá)式中“加熱”條件不可省略，且生成物有三種，需記全。4.關(guān)聯(lián)思考：與分離液態(tài)空氣的物理方法對(duì)比，這是利用化學(xué)反應(yīng)制取物質(zhì)的化學(xué)方法。任務(wù)二：設(shè)計(jì)發(fā)生裝置——如何“制造”出氧氣？1.教師活動(dòng)：出示試管、酒精燈、鐵架臺(tái)、帶導(dǎo)管的橡膠塞等儀器實(shí)物?！巴瑢W(xué)們，根據(jù)剛才總結(jié)的‘固體加熱制氣’特點(diǎn)，請(qǐng)以小組為單位，嘗試將這些儀器組裝成一套合理的發(fā)生裝置。組裝時(shí)思考并記錄：為什么這樣組裝？每一個(gè)儀器的擺放有什么講究？”巡回指導(dǎo)，收集典型組裝方案。之后請(qǐng)一組同學(xué)上臺(tái)展示并解說(shuō)，教師利用實(shí)物投影，聚焦關(guān)鍵細(xì)節(jié)提問(wèn)引導(dǎo)：“大家看，他們組的試管口是怎么放的？哎，為什么不是朝上而是略向下傾斜？如果朝上可能會(huì)怎樣？”通過(guò)討論和可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤組裝對(duì)比，強(qiáng)化認(rèn)知。2.學(xué)生活動(dòng)：小組合作，動(dòng)手嘗試組裝固體加熱型氣體發(fā)生裝置。在組裝過(guò)程中討論儀器的功能與擺放理由。傾聽(tīng)他組匯報(bào)，積極參與對(duì)關(guān)鍵細(xì)節(jié)（如試管口方向、導(dǎo)管伸出橡皮塞的長(zhǎng)度、鐵夾夾持位置）的辯論與辨析。3.即時(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：1.組裝方案的科學(xué)性與安全性。2.小組成員間協(xié)作的流暢性與有效性。3.解說(shuō)時(shí)能否用規(guī)范的語(yǔ)言（如“防止冷凝水倒流”）解釋設(shè)計(jì)意圖。4.形成知識(shí)、思維、方法清單：1.★核心裝置：“固體加熱型”氣體發(fā)生裝置，典型儀器包括：鐵架臺(tái)（固定）、試管（反應(yīng)容器）、酒精燈（熱源）、帶導(dǎo)管的單孔橡膠塞（導(dǎo)出氣體）。2.★關(guān)鍵細(xì)節(jié)：試管口應(yīng)略向下傾斜，防止加熱時(shí)產(chǎn)生的水蒸氣冷凝回流至試管底部，導(dǎo)致試管受熱不均而炸裂。導(dǎo)管伸入試管不宜過(guò)長(zhǎng)，剛露出橡膠塞即可，利于氣體導(dǎo)出。3.安全規(guī)范：儀器組裝應(yīng)遵循“從下至上，從左到右”的原則，確保穩(wěn)定、安全。4.方法提煉：裝置設(shè)計(jì)服務(wù)于反應(yīng)原理，每一個(gè)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)都有其科學(xué)目的和安全考量。任務(wù)三：設(shè)計(jì)收集與檢驗(yàn)方案——如何“捕捉”并確認(rèn)氧氣？1.教師活動(dòng)：提問(wèn)喚醒舊知：“我們學(xué)過(guò)的氧氣有哪些物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)？”引導(dǎo)學(xué)生聚焦“密度比空氣略大”和“不易溶于水”。接著提出核心問(wèn)題：“根據(jù)這些性質(zhì)，你可以設(shè)計(jì)出幾種‘捕捉’（收集）氧氣的方法？每種方法各有什么優(yōu)缺點(diǎn)？”組織小組討論，并引導(dǎo)對(duì)比排水法（純度較高、便于觀察集滿）與向上排空氣法（較干燥但純度不易判斷）。確定方案后，追問(wèn)檢驗(yàn)方法：“當(dāng)集氣瓶中的氣體滿了，我們憑什么說(shuō)它就是氧氣？”引出用帶火星的木條復(fù)燃進(jìn)行驗(yàn)滿和檢驗(yàn)。2.學(xué)生活動(dòng)：回顧氧氣性質(zhì)，積極提出排水集氣法和向上排空氣法。在教師引導(dǎo)下，從操作難度、氣體純度、干燥程度等角度對(duì)比兩種方法，形成基于證據(jù)的決策。明確用帶火星的木條進(jìn)行檢驗(yàn)的具體操作（置于集氣瓶口驗(yàn)滿，伸入瓶?jī)?nèi)檢驗(yàn)）。3.即時(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：1.能否準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)氣體性質(zhì)與收集方法。2.在對(duì)比不同收集方法時(shí)，論證是否清晰、有據(jù)。3.能否完整、準(zhǔn)確地描述氧氣的檢驗(yàn)與驗(yàn)滿操作。4.形成知識(shí)、思維、方法清單：1.★收集方法選擇依據(jù)：氣體的溶解性和密度決定收集方法。氧氣不易溶于水，可用排水法；密度比空氣大，可用向上排空氣法。2.★檢驗(yàn)與驗(yàn)滿方法：用帶火星的木條檢驗(yàn)，若木條復(fù)燃則為氧氣；驗(yàn)滿時(shí)，將帶火星木條放在集氣瓶口，若復(fù)燃則已集滿。3.對(duì)比與決策思維：沒(méi)有完美的方案，只有適合的情境。需根據(jù)實(shí)驗(yàn)具體需求（如要純氧還是干燥氧）權(quán)衡選擇。4.▲拓展聯(lián)系：此法為后續(xù)學(xué)習(xí)其他氣體（如氫氣、二氧化碳）的收集奠定了方法論基礎(chǔ)。任務(wù)四：整合與實(shí)戰(zhàn)——完整制取并檢驗(yàn)一瓶氧氣1.教師活動(dòng)：在學(xué)生對(duì)各環(huán)節(jié)理解基礎(chǔ)上，播放規(guī)范的完整操作微視頻，視頻中以醒目字幕和慢動(dòng)作強(qiáng)調(diào)“查、裝、定、點(diǎn)、收、離、熄”七個(gè)關(guān)鍵步驟順序。視頻后，教師提煉口訣并闡釋每一步的邏輯：“‘查’是檢查氣密性，防止裝置漏氣白忙活；‘離’與‘熄’的順序至關(guān)重要，先移導(dǎo)管后熄燈，是為了防止水槽中的水倒吸進(jìn)熱試管……”隨后，分發(fā)實(shí)驗(yàn)器材與任務(wù)單，明確安全要求，組織學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。教師巡回指導(dǎo)，重點(diǎn)關(guān)注：1.高錳酸鉀裝入試管是否在管底鋪平、是否在管口放了棉花（防粉末堵塞導(dǎo)管）？2.加熱時(shí)是否先預(yù)熱再集中加熱？3.收集時(shí)機(jī)判斷（導(dǎo)管口氣泡連續(xù)均勻冒出時(shí)才收集）。4.“撤離熄滅”順序的執(zhí)行。2.學(xué)生活動(dòng)：觀看視頻，結(jié)合口訣理解完整流程的內(nèi)在邏輯。以小組為單位，分工協(xié)作，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，成功收集至少一瓶氧氣并進(jìn)行檢驗(yàn)。在任務(wù)單上反思操作過(guò)程中的得失。3.即時(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：1.操作規(guī)范性：是否嚴(yán)格遵守“七字步驟”及各個(gè)細(xì)節(jié)要點(diǎn)。2.實(shí)驗(yàn)成功率：能否成功制得并收集到氧氣。3.小組協(xié)作：分工是否明確，操作是否有序，是否有相互提醒與安全監(jiān)督。4.觀察與記錄：是否如實(shí)、詳細(xì)地記錄了關(guān)鍵現(xiàn)象（如加熱時(shí)固體顏色變化、氣泡產(chǎn)生情況、木條復(fù)燃現(xiàn)象）。4.形成知識(shí)、思維、方法清單：1.★核心操作步驟（七字訣）：查（檢查裝置氣密性）、裝（裝藥品，試管口塞一團(tuán)棉花）、定（固定裝置）、點(diǎn)（點(diǎn)燃酒精燈加熱）、收（待氣泡連續(xù)均勻時(shí)收集）、離（將導(dǎo)管移出水槽）、熄（熄滅酒精燈）。2.★關(guān)鍵操作解析：加熱前檢查氣密性是實(shí)驗(yàn)前提。用一團(tuán)棉花堵住試管口可防止加熱時(shí)高錳酸鉀粉末隨氣流沖入導(dǎo)管。收集時(shí)機(jī)：待導(dǎo)管口氣泡連續(xù)均勻冒出時(shí)再收集，以排除初期試管內(nèi)空氣的干擾。停止實(shí)驗(yàn)順序：務(wù)必先移出導(dǎo)管再熄滅酒精燈，防止水倒吸。3.★異?，F(xiàn)象分析：剛開(kāi)始加熱時(shí)導(dǎo)管口有氣泡（空氣受熱膨脹），不宜收集。實(shí)驗(yàn)結(jié)束若先熄燈，水槽中的水會(huì)沿導(dǎo)管倒吸入試管，可能使試管炸裂。4.科學(xué)態(tài)度養(yǎng)成：實(shí)驗(yàn)的成功源于對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)的嚴(yán)謹(jǐn)把控，科學(xué)探究需要規(guī)范、耐心與協(xié)作。任務(wù)五：反思與建模——從“制氧氣”到“制氣體”1.教師活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，組織學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)要匯報(bào)交流。隨后，提出升華性問(wèn)題：“如果我們把今天學(xué)習(xí)的高錳酸鉀制氧氣，看作一個(gè)‘項(xiàng)目’，現(xiàn)在項(xiàng)目完成了，請(qǐng)大家一起復(fù)盤(pán)，我們是如何一步步從無(wú)到有實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的？這其中有沒(méi)有一個(gè)通用的思維模型？”引導(dǎo)學(xué)生在黑板（或課件）上共同梳理、提煉出實(shí)驗(yàn)室制取任何氣體的一般思路與方法：1.選擇反應(yīng)原理（藥品與條件）→2.根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和條件選擇發(fā)生裝置→3.根據(jù)生成氣體的性質(zhì)（密度、溶解性）選擇收集與驗(yàn)滿方法→4.設(shè)計(jì)驗(yàn)證氣體成分的方法。教師總結(jié)：“看，我們今天不僅制得了氧氣，更‘煉制’出了一把解決氣體制備問(wèn)題的‘金鑰匙’！”2.學(xué)生活動(dòng)：分享實(shí)驗(yàn)成功或遇到問(wèn)題的體驗(yàn)。在教師引導(dǎo)下，回顧整個(gè)探究歷程，從具體經(jīng)驗(yàn)中抽提一般規(guī)律，共同參與構(gòu)建“實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路”思維模型圖。3.即時(shí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：1.能否清晰地復(fù)述實(shí)驗(yàn)流程并解釋關(guān)鍵步驟原因。2.能否從具體案例中抽象概括出普適性的思維模型。3.在構(gòu)建模型過(guò)程中，能否進(jìn)行有效的歸納與表達(dá)。4.形成知識(shí)、思維、方法清單：1.★核心思維模型：實(shí)驗(yàn)室制取氣體的系統(tǒng)性分析框架：原理→發(fā)生裝置→收集裝置→檢驗(yàn)/驗(yàn)滿方法。2.★模型內(nèi)涵：發(fā)生裝置由反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件決定；收集裝置由氣體的物理性質(zhì)（密度、溶解性）決定。3.★方法論提升：從具體到一般，從經(jīng)驗(yàn)到模型，是化學(xué)學(xué)習(xí)的進(jìn)階路徑。掌握模型比記憶單個(gè)實(shí)驗(yàn)更重要。4.▲遷移應(yīng)用預(yù)告：此模型將直接應(yīng)用于下一單元“二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取研究”，請(qǐng)同學(xué)們屆時(shí)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。第三、當(dāng)堂鞏固訓(xùn)練

1.基礎(chǔ)層（全體必做）：請(qǐng)根據(jù)課堂學(xué)習(xí)，完成下列填空：（1）加熱高錳酸鉀制氧氣，試管口應(yīng)_____傾斜，原因是_____。（2）用排水法收集氧氣，當(dāng)觀察到_____時(shí)，才開(kāi)始收集。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先_____，后_____。

2.綜合層（多數(shù)學(xué)生完成）：實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有以下儀器，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一套用高錳酸鉀制取氧氣的裝置，用序號(hào)連接表示組裝順序，并說(shuō)明如此組裝的依據(jù)。（提供儀器圖片及序號(hào)）【此題為可視化裝置選擇與邏輯陳述】

3.挑戰(zhàn)層（學(xué)有余力選做）：有同學(xué)提出，用高錳酸鉀制氧，結(jié)束時(shí)若先熄滅了酒精燈，水槽中的水會(huì)倒吸入熱的試管。請(qǐng)你利用壓強(qiáng)原理，解釋水被“吸入”的原因。在此基礎(chǔ)上，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的改進(jìn)裝置（可畫(huà)示意圖），防止這種倒吸現(xiàn)象發(fā)生。

反饋機(jī)制：完成后，通過(guò)投影展示部分學(xué)生的答案，組織學(xué)生進(jìn)行同伴互評(píng)（依據(jù)評(píng)價(jià)量表相關(guān)條目）。教師重點(diǎn)講評(píng)綜合層題目的設(shè)計(jì)邏輯和挑戰(zhàn)層題目的創(chuàng)新點(diǎn)，對(duì)常見(jiàn)錯(cuò)誤進(jìn)行歸因分析（如裝置順序錯(cuò)誤源于對(duì)功能模塊理解不清）。第四、課堂小結(jié)

知識(shí)整合與反思：現(xiàn)在，請(qǐng)各位“研究員”合上任務(wù)單，在筆記本上嘗試用關(guān)鍵詞或思維導(dǎo)圖，梳理一下本節(jié)課的收獲。你學(xué)到了哪些核心知識(shí)？更重要的是，你掌握了哪種思考和解決問(wèn)題的方法？有什么操作細(xì)節(jié)是你印象最深刻的？

作業(yè)布置與延伸：今天的作業(yè)分為三個(gè)層次（詳見(jiàn)任務(wù)單）：必做部分是繪制高錳酸鉀制氧的實(shí)驗(yàn)流程圖并標(biāo)注要點(diǎn)。選做A是撰寫(xiě)一份“家庭小實(shí)驗(yàn)安全指南（模擬制氧情境）”。選做B是查閱資料，了解工業(yè)上制取氧氣的主要方法（如分離液態(tài)空氣、膜分離技術(shù)），并與實(shí)驗(yàn)室方法進(jìn)行對(duì)比，思考其選擇依據(jù)的不同。下節(jié)課，我們將利用今天構(gòu)建的“氣體制造”思維模型，去挑戰(zhàn)另一位熟悉的氣體——二氧化碳的制備。六、作業(yè)設(shè)計(jì)

基礎(chǔ)性作業(yè)（必做）：1.默寫(xiě)高錳酸鉀加熱制取氧氣的文字表達(dá)式，并指出反應(yīng)類(lèi)型。2.以圖示或流程圖形式，完整呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取并收集氧氣的操作步驟（“查”到“熄”），并在每個(gè)步驟旁用一句話簡(jiǎn)述其目的或注意事項(xiàng)。3.完成課本相關(guān)的基礎(chǔ)習(xí)題，鞏固對(duì)原理和基礎(chǔ)知識(shí)的理解。

拓展性作業(yè)（建議完成）：情境應(yīng)用——假如你需要為一次班級(jí)生物觀測(cè)活動(dòng)（如昆蟲(chóng)呼吸實(shí)驗(yàn)）準(zhǔn)備三瓶干燥的氧氣。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一份簡(jiǎn)要的實(shí)驗(yàn)方案，內(nèi)容包括：所需藥品儀器清單、主要步驟、如何確保獲得的是干燥氧氣、以及安全預(yù)案（至少兩條）。

探究性/創(chuàng)造性作業(yè)（選做）：1.微型項(xiàng)目設(shè)計(jì)：調(diào)研醫(yī)院、養(yǎng)老院或高原地區(qū)使用的“小型分子篩制氧機(jī)”的工作原理，與化學(xué)制氧法進(jìn)行比較，撰寫(xiě)一份簡(jiǎn)短的對(duì)比分析報(bào)告（不少于300字），闡述各自的適用場(chǎng)景和優(yōu)劣。2.創(chuàng)新改進(jìn)：針對(duì)教材中“固體加熱型”裝置無(wú)法控制反應(yīng)隨時(shí)發(fā)生和停止的缺點(diǎn)，利用生活中易得的材料（如飲料瓶、吸管、注射器等），設(shè)計(jì)并繪制一套能實(shí)現(xiàn)“隨開(kāi)隨用、隨關(guān)隨停”的簡(jiǎn)易制氧裝置草圖，并附上簡(jiǎn)要說(shuō)明。七、本節(jié)知識(shí)清單及拓展

★1.反應(yīng)原理：高錳酸鉀（暗紫色固體）在加熱條件下分解，生成錳酸鉀、二氧化錳和氧氣。文字表達(dá)式為：高錳酸鉀→(加熱)→錳酸鉀+二氧化錳+氧氣。這是分解反應(yīng)的典型實(shí)例。

★2.發(fā)生裝置：屬于“固體加熱型”裝置。核心儀器包括：鐵架臺(tái)（固定）、試管（反應(yīng)容器）、酒精燈（提供熱源）、帶導(dǎo)管的單孔橡膠塞（氣體導(dǎo)出）。

★3.關(guān)鍵操作細(xì)節(jié)1（防事故）：試管口應(yīng)略向下傾斜。目的：防止加熱時(shí)藥品中可能存在的水分或反應(yīng)生成的水蒸氣冷凝回流到熱的試管底部，引起試管炸裂。

★4.關(guān)鍵操作細(xì)節(jié)2（防堵塞）：在試管口塞一團(tuán)棉花。目的：防止加熱時(shí)高錳酸鉀粉末隨氣流沖入導(dǎo)管，造成導(dǎo)管堵塞。

★5.收集方法選擇依據(jù)：根據(jù)氧氣的物理性質(zhì)。氧氣不易溶于水，可采用排水集氣法；氧氣密度比空氣略大，可采用向上排空氣法。排水法收集的氣體更純、更易觀察是否集滿。

★6.檢驗(yàn)與驗(yàn)滿方法：使用帶火星的木條。檢驗(yàn)：將帶火星的木條伸入集氣瓶?jī)?nèi)，若木條復(fù)燃，則為氧氣。驗(yàn)滿（排水法）：當(dāng)集氣瓶口有大氣泡冒出時(shí)，說(shuō)明已滿；（向上排空氣法）：將帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復(fù)燃，說(shuō)明已集滿。

★7.操作步驟口訣（七字訣）：查、裝、定、點(diǎn)、收、離、熄。這是操作順序和核心要點(diǎn)的精華總結(jié)，必須理解其內(nèi)在邏輯。

★8.步驟解析查：檢查裝置氣密性。方法：將導(dǎo)管末端浸入水槽中，用手握住試管，若導(dǎo)管口有氣泡冒出，松開(kāi)手后導(dǎo)管內(nèi)形成一段穩(wěn)定水柱，則氣密性良好。這是實(shí)驗(yàn)成功的前提。

★9.步驟解析收的時(shí)機(jī)：加熱后，待導(dǎo)管口有連續(xù)均勻的氣泡冒出時(shí)，再開(kāi)始收集氣體。因?yàn)閯傞_(kāi)始排出的氣泡是試管內(nèi)的空氣，此時(shí)收集會(huì)導(dǎo)致氧氣不純。

★10.步驟解析離與熄的順序：實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，必須先將導(dǎo)管移出水槽，再熄滅酒精燈。目的：防止水槽中的水因試管冷卻、內(nèi)部壓強(qiáng)減小而倒吸入熱的試管，導(dǎo)致試管炸裂。這是最重要的安全操作之一。

▲11.異常現(xiàn)象分析：加熱初期導(dǎo)管口即有氣泡（空氣受熱膨脹）；實(shí)驗(yàn)完畢若先熄燈，會(huì)觀察到水倒吸入導(dǎo)管。能解釋這些現(xiàn)象是理解原理的標(biāo)志。

★12.思維模型：氣體制備一般思路：選擇反應(yīng)原理→確定發(fā)生裝置（據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)與條件）→選擇收集方法（據(jù)氣體密度與溶解性）→確定檢驗(yàn)/驗(yàn)滿方法。這是從具體實(shí)驗(yàn)升華出的核心方法論。

▲13.對(duì)比與辨析：實(shí)驗(yàn)室制氧法（化學(xué)變化）與工業(yè)分離液態(tài)空氣法（物理變化）的本質(zhì)區(qū)別。高錳酸鉀法（需加熱）與后續(xù)將學(xué)的過(guò)氧化氫溶液法（常溫）的裝置差異。

▲14.綠色化學(xué)視角：高錳酸鉀法的產(chǎn)物中二氧化錳可作為催化劑用于過(guò)氧化氫制氧，體現(xiàn)了原料的循環(huán)利用思想。實(shí)驗(yàn)后的固體殘?jiān)鼞?yīng)回收處理，不能隨意傾倒。

▲15.安全與規(guī)范意識(shí)：所有操作規(guī)范的背后都是科學(xué)原理和安全要求。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度是科學(xué)探究的基石，也是自我保護(hù)的必要條件。八、教學(xué)反思

（一）目標(biāo)達(dá)成度分析：本節(jié)課預(yù)設(shè)的知識(shí)與技能目標(biāo)達(dá)成度較高，通過(guò)任務(wù)單反饋和課堂觀察，絕大多數(shù)學(xué)生能準(zhǔn)確復(fù)述原理與步驟，小組實(shí)驗(yàn)成功率達(dá)90%以上。能力目標(biāo)中，“規(guī)范操作”通過(guò)清晰的流程指導(dǎo)和過(guò)程評(píng)價(jià)得到落實(shí)，但“系統(tǒng)性設(shè)計(jì)思維”的深度內(nèi)化仍需后續(xù)課程反復(fù)強(qiáng)化。情感與價(jià)值觀目標(biāo)在嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)氛圍和成功體驗(yàn)中得以滲透，學(xué)生表現(xiàn)出較高的專(zhuān)注度與合作意愿。

（二）環(huán)節(jié)有效性評(píng)估：導(dǎo)入環(huán)節(jié)的情境創(chuàng)設(shè)有效激發(fā)了學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，將“制氧”從一個(gè)知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為一個(gè)待解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”式的新授環(huán)節(jié)是本節(jié)課的核心，將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分解為五個(gè)環(huán)環(huán)相扣的子任務(wù)，有效降低了認(rèn)知負(fù)荷，特別是任務(wù)二（動(dòng)手組裝）和任務(wù)四（完整實(shí)戰(zhàn)）的設(shè)計(jì)，符合“做中學(xué)”的理念，學(xué)生參與度極高。但任務(wù)五（建模）的時(shí)間稍顯倉(cāng)促，部分學(xué)生僅能跟隨教師梳理，獨(dú)立提煉模型的能力尚未充分展現(xiàn)，暗示此處思維進(jìn)階的“腳手架”還需更精細(xì)化設(shè)計(jì)。當(dāng)堂鞏固的分層設(shè)計(jì)滿足了不同學(xué)生的需求，挑戰(zhàn)題關(guān)于“防倒吸裝置”的設(shè)計(jì)激發(fā)了部分學(xué)生的創(chuàng)造性思維，是課堂的亮點(diǎn)