课题1 空气教案设计（一等奖）

基本信息

区名

姓名

课题

学科

教材

朝阳区

韩立新

学校

联系电话

授课类型

年级

人民教育出版社九年级化学上册

中国人民大学朝阳学校

13216833928 新授课

九年级

空气的再认识

化学

教学内容分析

本课题教学设计以人教版教材中《化学》第二单元《我们周围的空气》《课题1

空气》的知识内容为基础，结合小学科学中学到的空气的知识为活动情境，与生物、物理知识结合，进行空气中氧气含量的探究。

空气作为九年级化学接触具体物质的开端，不仅因为学生在小学科学中对空气和氧气的知识已经有过认识，更重要的是因为它们在自然界中分布极广，是自然界维持生态平衡的重要条件，是化工生产的廉价资源，它与人类的生活关系最为密切，是人类不可须臾离开的天然物质。

空气是学生在化学课上学习的第1种物质，在学习本课之前，学生对空气已经有了常识性的了解，知道空气有体积有质量，有浮力，主要成分是氮气和氧气，知道动植物离开了空气便不能生存等，但从化学学习要求的角度看，学生仅知道这些科学常识是不够的，需要系统的掌握空气的组成和重要性质，需要系统的学习对物质进行研究的方法和思路。

本主题主要涉及的学习内容包括：

（1）知识层面：本课的教学内容主要包括感知空气的存在；空气成分的探究。由于空气就在我们身边，在学习化学课之前又学习过空气的知识，因此本课的知识方面没有难点。在教学中从学生已有知识出发，让学生循序渐进，逐步形成完整的空气的知识结构。使学生感觉到化学就在身边，学化学并不难。

（2）能力层面：本节课通过“测定空气里氧气含量”的实验，初步学会科学实验的方法，进行观察、记录，并初步学习分析实验现象。学生对测定空气里氧气含量实验的全面认识存在着障碍，由于学生尚不完全具备相应的化学知识和实验技能，独立设计并完成测定空气里氧气含量的实验有一定的困难。因此教学设计力求避免过度重视技艺，强化结论，弱化过程；还要避免过度开拓用红磷燃烧的方法测定空气里氧气含量的实验，把教学的重点放在误差讨论上，把工具当成了主干。

本课题的教育教学功能和价值，从促进学生化学学科核心素养发展的角度分析本主题的教育教学功能和价值如下：

第一，促进证据推理与模型认知的发展。本节课以学生探究空气中氧气的体积分数为主要活动，通过密闭装置内气压减小导致水的倒流的探究实验活动，建立了测定混合气体中某气体含量测定方法的模型。在探究中，深刻体会到体积等量代替、证据与结论关系的重要性，感悟模型建构在实际应用中的作用，提升学生高阶逻辑思维能力。

第二，促进科学探究与创新意识的发展。本节课以学生已有知识为基础，结合物理气压原理，进行实验探究，提升学生在制订方案、获取证据、得出结论和反思交流等各方面探究能力。此外，通过空气中氧气含量测定方案的一步步完善，发展学生的创新意识。

第三，促进科学态度的发展。本节课从科学家们对空气组成的研究史，到设计实验、进行实验、建立认知模型等活动的设计，有利于培养学生严谨求实的科学态度。

除以上三方面化学学科核心素养的发展外，教师创设课前诗词引入，学生在诗境中开始学习，激发

了学生的学习兴趣，感悟化学的美。

本节课分为两个部分进行教学：

第一部分为感知空气的存在，第二部分为空气成分的探究。

第一部分内容看似简单，但要在学生头脑中形成科学的认识仍有难度，需要创设情景如从大气压的角度、从浮力的角度结合生活生产中的实际问题，用实验、PPt创设情境，使学生通过对若干个有梯度的小问题的独立思考或分组讨论，在头脑中形成科学的认知。

第二部分是教学的重点，以拉瓦锡的“空气中氧气含量的测定”为实验基础，结合物理学气压的知识，带领学生进行探究，学生在活动中再次感悟证据推理的方法，并结合课上讨论、交流展示等活动完成本部分的教学内容

学习者分析

（1）学生的知识基础

学生对空气已经有了常识性的了解，知道空气有体积有质量，有浮力，主要成分是氮气和氧气，知道动植物离开了空气便不能生存等，但从化学学习要求的角度看，学生仅知道这些科学常识是不够的，需要系统的掌握空气的组成和重要性质，需要系统的学习对物质进行研究的方法和思路。

（2）学生在本课时学习中可能会遇到的困难和问题

学生对测定空气里氧气含量实验的全面认识存在着障碍，由于学生尚不完全具备相应的化学知识和实验技能，独立设计并完成测定空气里氧气含量的实验有一定的困难。学生的困惑还有搞不清拉瓦锡的“测定空气里氧气含量”和教学中“测定空气里氧气含量”的实验是什么关系？

学习目标确定

1.了解空气成分，了解空气成分的发现，感悟科学家的态度和精神。

2.通过探究空气中氧气的体积分数，体会密闭装置内气压减小导致水的倒流的原理，建立了测定混合气体中某气体含量测定方法的模型。感悟模型建构在实际应用中的作用，提升学生高阶逻辑思维能力。3.在参与实验操作、现象观察、证据记录、结论推理等环节，通过同学之间交流、思维碰撞、实验反思，促进学生发展科学态度与社会责任的化学核心素养。

学习重点和难点

重点：空气的成分

“空气中氧气含量的测定”实验装置原理

难点：“空气中氧气含量的测定”实验装置原理，设计实验过程中证据推理与模型认知方法的应用

学习评价设计

（1）评价学生能否应用证据推理的思想解释实验进行探究

（2）通过探究活动评价效果表，进行小组内的学生自我表现评价

评价内容

积极思考探究问题，能提出科学、有价值的猜想

能设计合理的实验方案

积极参与实验，能与组内成员进行合理分工、交流

实验操作规范、安全，巩固实验技能

能准确描述实验现象，解释和分析，得出正确的结论

积极进行实验反思

能从实验中获得乐趣，保持实验探究的兴趣

评价等级

优

良

中

乐于与老师、同学进行交流、分享

教学流程

教学活动设计

教师活动

【环节一】创设情境引入新课

教师活动1 唐代诗人李峤曾有一首描述自然现象的诗：“解落三秋叶

能开二月花

过江千尺浪

入竹万竿斜”。同学们知道它是描述什么自然现象的吗？

教师追问：知道风是如何形成的吗？

今天我们一起学习空气。

板书：课题1 空气

活动意图说明：

创设情境，激发了学生们的兴趣。增进师生情谊。

【环节二】回顾已有知识

进一步认识空气

教师活动2 提问：空气是人们接触最早的物质之一，是生物不可学生活动2

【思考并回答】

学生活动1 读诗句，兴奋的猜测，

有同学说出：是风。

学生兴奋回答：流动的空气。

学生活动

或缺的物质。请根据学习的科学、物理、生物知识及结合生活经验，谈一谈你所认识的空气。

教师对学生回答及时评价。

多种成分组成

有质量

是声音的传播的介质

产生浮力

产生阻力

其中氧气供给呼吸

氮气不支持燃烧

高空空气稀薄气压低

活动意图说明

从学生的原认知出发，给学生表现的机会，通过学生回答，教师评价，给学生信心。特别是回答正确的学生获得教师和同学们的赞赏，学***增。同时，对学过的知识进行回顾。

教师活动3 空气是混合物，含有氮气和氧气等，在课本27页有这样的描述：通过实验测定，空气的成分按体积计算，大约是：氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。

那么，对于空气这样人们看不见、摸不着的物质，它的组成的神秘面纱又是如何揭开的呢？

学生活动3 看书，记笔记，思考

有的学生把自己知道的故事讲给大家听。

教师讲故事：科学家们对空气成分的研究史：17世纪中叶以前，

人们对空气和气体的认识还是模糊的。18世纪，通过对燃烧现象和呼吸作用的深入研究，人们才开始认识到气体的多样性和空气的复杂性。从卢瑟福、普利斯特里，到拉瓦锡的实验，摆脱了“燃素说”的束缚，得出空气中有氧气和氮气的结论。

活动意图说明

空气成分的发现史，是一个艰难曲折的过程，许多科学家为此进行了长期艰苦的研究，学生可以从中学习的科学探究精神、科学态度和不被教条束缚的创新意识。在此进行化学史的教育，是不容错过的时机。

【环节三】探原理、装置和操作

教师活动4 正确的结论一定是能过被实验反复验证。那么，我们能否设计实验，进行实验，探究空气中氧气的体积分数呢？

再现实验中证据推理的思路：

情

境

证据

推理

结论

实验目的

实验操作

实验现象

实验结论

学生活动4 【体会】化学以实验为基础

【回顾】在以前学习物质变化时构建的证据推理的模型。

非常有兴趣的听故事。

化学实验首先确定实验目的（情境），根据实验目的，完成实验设计，进行实验操作获取实验现象（证据），根据实验现象分析（推理），得出实验结论（结论）。

【小组讨论】

讨论，画图，交流。学生互评。

【思考并回答】

大家讨论，如何进行“空气中氧气体积分数测定”1.装置要密闭，利用等量替代的原理，即在密的实验呢？

教师引导：1.此实验对于实验装置有何要求？为什么？运用了什么原理？

2.此实验用红磷在密闭容器中燃烧的实验，为什么？为什么不能用碳、硫、铁丝在空气中燃烧？（在教学整体规划中将课题2氧气与课题1空气进行了调整，先学习课题2，再学习课题1）

活动意图说明

对于每一个实验，要求从实验目的、实验操作、实验现象、实验结论几个方面有序思考，建立实验的情境、证据、推理、结论的认知模型。还可以对于学过的反应进一步复习理解。同时，在教学中精细化分析反应原理和装置，使学生充分讨论，发展学生证据推理的素养，和勇于科学探究的态度。

教师活动5 教师演示：密闭装置内气压变化导致水的倒吸。

学生活动5 【小组合作实验】

密闭装置内气压变化导致水的倒吸。

【回答交流】

密闭装置中气体较少的体积与流入瓶中水的体积相等。

闭装置中，气体减少的体积与补充的水的体积相等（体会水在此实验中的作用）。

2.反应应符合只消耗氧气，不生成气体气体的要求。

认为木炭、硫不可以，原因是：它们燃烧产生气体，无法形成压强差。而铁丝只在纯氧中燃烧，空气中不能通过燃烧吸收氧气。

请同学们合作进行探究实验的设计：

【小组合作完成设计，交流】

对学生设计进行评价：

教师利用学生的设计，进行实验（考虑的安全和学生实验操作能力，此实验还是教师演示）。

活动意图说明

主要有两种设计：

1.原理：红磷燃烧消耗其中氧气，集气瓶内气压减小，水槽内水倒吸，倒吸水的体积就是氧气的体积。

2.

原理：与前面组相同

装置：不同之处是，将左边换成带刻度的瓶子，更方便读出倒吸水的体积。

通过小组间讨论、交流、评价并改进实验装置的活动，认识气压原理在化学实验中的应用，构建气压原理的应用模型。加深了学生对实验原理的思考与理解，提高小组合作能力，多角度思考和解决问题的能力，从而发展学生的创新意识。通过学生亲自实验，感悟密闭装置气压变化引起的水的倒吸，体会到等量替代，巩固物理中压强知识，提升学生基本实验的操作技能。通过小组合作完成实验设计的过程，获取证据，并依据证据分析推理得出结论，发展学生证据推理的能力。进一步强化证据推理在实验中的应用，逐步养成严谨求实的科学态度。

【环节四】拓展知识

总结提升

教师活动6 知识拓展、能力提升：

通过对“空气中氧气含量”的探究，我们能否延伸到“对混合气体中某一成分的含量”进行探究呢？比如，如何计算呼出的气体中氧气的体积分数呢？

深入思考、注重细节：

问题思考（1）：集气瓶中只有水吗？剩余气体主要有什么？有什么样的性质？

问题思考（2）：红磷可以换成木炭、蜡烛、硫磺、铁丝、镁条吗？红磷替代物的条件？

问题思考（3）：两边水的作用分别是什么？

问题思考（4）：在实际操作中，水面上升的体积会明显不等于集气瓶空气体积1/5 ,可能原因是什么？

问题思考（5）：能否用下列装置测量空气中氧气的体积分数？

活动意图说明

通过对“空气中氧气含量测定”的分析，拓展到“混合气体中某成分的测定”培养学生迁移的能力，促进高阶思维能力的发展。通过连串的小问题的抛出，引发学生的思考，注重细节，养成严谨的学习习惯。

学生活动6 【思考并回答】

空气中氧气体积分数：

呼出的气体中氧气的体积分数：

【思考并回答】

2.能消耗氧气反应，且不能生成气体；

不能与空气中其他物质反应；

能在空气中燃烧。

3. 吸收热量，降低温度，平衡气压，吸收五氧化二磷。通过水的体积改变得出氧气的含量。

板书设计

课题1 空气的再认识

一、空气的成分

探究“空气中氧气的体积分数”实验

决定

实验目的 实验操作 实验现象 实验结论

（情境）

（证据）

（推理）

（结论）

反应原理

装置原理

《空气再认识》反思与评价

空气是学生在化学课上学习的第一种物质，在学习本课之前，学生对空气已经有了常识性的了解，知道空气由多种成分组成、有质量、是声音的传播的介质、产生浮力、产生阻力、其中氧气供给呼吸、氮气不支持燃烧、知道动植物离开了空气便不能生存等，但从化学学习要求的角度看，学生仅知道这些科学常识是不够的，需要系统的掌握空气的组成和重要性质，需要系统的学习对物质进行研究的方法和思路，因此，将《空气》设计为《空气再认识》，就是在学生已有的知识之上，凸显化学的特点：化学是以实验为基础的学科，对于空气的组成可以用实验的方法，探究其中氧气的含量，实现对空气的再认识，在实验探究中，始终渗透证据推理与模型认识的化学核心素养。

本节课以讲故事的形式，把科学家们对空气组成的研究史简要呈现，许多科学家经过艰苦的实验，反复验证，冲破“燃素说”的束缚，终于揭开了空气成分的神秘面纱。在此时进行化学史的教育，是不容错过的时机。这样的设计，有利于培养学生严谨求实的科学态度和向科学家学习勇于创新。

本节课以学生探究空气中氧气的体积分数为主要活动，结合物理学习中的压强原理，通过密闭装置内气压减小导致水的倒流的探究实验活动，建立了测定混合气体中某气体含量测定方法的模型。在探究中，深刻体会到体积等量代替、证据与结论关系的重要性，感悟模型建构在实际应用中的作用，提升学生高阶逻辑思维能力。

由于要基于学生已有知识进行教学，又要凸显化学学科特点：以实验为基础，所以在第一单元设计上，我们先学习了氧气的性质，知道许多物质可以在氧气中燃烧，学习了木炭、硫、红磷、铁丝在氧气中燃烧的化学反应，为测定空气中氧气的含量所选用的反应提供了选择前提和依据。

学生对于证据推理与模型认知的思路，在学习物质的变化实验中有了接触，在此再次使用，有利于学生形成思维线索，在今后的教学中会贯穿使用。

本节课需要的思维容量很大，学生刚开始学习化学，有的学生会出现思维滞后的现象，对于实验的操作，也不太规范，学生在讨论、交流的活动中，有的学生参与能力不够。这都是需要改进的地方。