──“向澄清的石灰水中吹气”探究实验教学案例

首都师范大学附属育新学校　　郑可珍

新教材七年级下册第50页的资料分析中，涉及一个实验──“向澄清的石灰水中吹气”。在教学过程中，我没有直接地让学生分析资料，而是改为让学生设计对照实验，验证人体呼出的气体中二氧化碳含量高于周围环境中二氧化碳的含量。学生设计的实验，打破了教材的框架，真正体现了“单因子对照实验”的思想。

一、案例描述

1.提出问题

“人体吸入的气体与呼出的气体中氧气及二氧化碳的含量是怎样的？”学生根据其生活经验及背景知识很容易回答：“呼出气体中的氧含量少于吸入气体中的氧含量；而呼出气体中的二氧化碳含量，多于吸入气体中的二氧化碳含量。”教师马上提问题：“你如何证明自己的观点是正确的？请设计实验。”

2.要求：（1）设置对照原则；（2）单因子变量原则；（3）科学性原则；（4）可行性原则；（5）简便性原则。

3.组内讨论。

4.班内交流。

二、案例设计的过程

本实验较为简单，我最初的目的是想让学生通过对本实验的设计，进一步掌握实验设计的最基本原则。同时，希望通过组内的讨论及班内的表达交流，鼓励学生敢于发表自己的见解，开阔思维，推动创新。

以下是学生设计及改进的实验。

材料用具：两个完全相同的烧杯、澄清石灰水、吸管。

方法步骤：向两个烧杯子中倒入同样多的澄清石灰水，静置于桌面上，A杯不动，用吸管向B杯中吹气。

预期结果：B杯中澄清石灰水变浑浊，而A杯没有变化。

结论：人呼出气体中二氧化碳含量高。（如图1所示。）

图1

此组学生表达完后，马上有人站起来，指出此实验设计的不足之处：B烧杯中液体与空气接触面太大，会影响实验效果，改为三角烧瓶更合适。（如下页图2所示。）

图2

他的话音刚落，就有一个学生自己站起来说：“这个实验也不完全科学，因为我们设计实验时应注意的原则是‘单因子对照’，而这个实验却有两个不同因素，即是否有吸管、是否吹气，在A组中既没有吸管，也没有向液体中吹气。改进的方法就是在烧杯A中也放入一只吸管。”

有学生马上说：“只放入吸管也不行，还必须向里面吹气，吹空气。”“对！用扇子向烧杯里扇空气。”“用针管给吸管打气。”“用打气筒向里面打气。”“用化学实验室里的吸耳球向里面打空气。”最后大家一致同意用吸耳球较为合适。（如图3所示。）

图3

学生：“从实验设计的严密性来讲，我觉得烧瓶上有瓶塞更好些，这可以排除空气对本实验的干扰。”他的话又引起了别人的沉思，接着有学生说：“还可以避免在操作过程中不小心碰到杯子，撒了水，这会使操作更具有安全性。”于是此实验又改进了一步。（如图4所示。）

图4

画出此图后，马上有学生站起来说：“这样做也有一定的危险性，此装置密封性不错，如果在换气的过程中，不小心石灰水倒流进入口中可怎么办？就像书上设计的那样是不科学的。操作者自己小心只是一个方面，如果我们的实验设计再完善一些，不是更好吗？”他的话提醒了大家，马上有人想出了办法：“再插入一根短管即换气管，问题就解决了。”本实验的设计又得到了提升。（如图5所示。）

图5

三、教学反思

（一）敢于质疑，挑战权威

教材中本实验的方法步骤已较为详细，没有人对此提出质疑。但在课堂上，孩子们却对此提出了不同的看法：“在做这个实验时，一会儿吸气，一会儿吹气，吹气和吸气时左右手松开、捏紧与松开手时也必须紧跟着呼吸的变化，这样极容易出现混乱，误吸入石灰水。”“本实验看起来较为简便，实际上并不是很符合实验设计的基本要求，操作时不够简便安全。”

不拘权威，敢于质疑，是培养学生创新思维的重要手段。或许在某些时候学生的质疑是稚嫩的、不成熟的，但却有着可贵的创新思维，作为教师必须小心呵护、正确引导并鼓励他们，真正让孩子们在知识的海洋里去获取新知。

（二）强调学习过程，培养学生的动手能力

认识是一个过程，而不是一种产品。因此，在教学过程中，学生不是被动、消极的知识的接受者，而是主动的、积极的知识的探究者。美国的学校流行着：“我听到了，我忘记了；我看到了，我记住了；我做到了，我理解了。”我们教一门科学，不是要让学生记住多少信息、数据，建造一个活着的小型藏书室，而是要创设一种学生能够独立探究的情境，教给学生一种获取信息的能力，让学生参与知识获得的过程，自己去思考遇到的问题。最重要的是掌握获取知识的手段。

（三）表达交流是思维的升华

当孩子们通过自己的智慧及动手实践解决了某个问题时，并不意味着结束。教师要及时引导学生总结经验、教训，把他们的研究“成果”在全班进行表达、交流。通过这样的训练，使学生能够把在整个课题研究过程中所获得的点滴知识积累起来，使原来在头脑中模糊的、抽象的知识变得更清晰、具体，并能及时点燃自己智慧的火花，从而完成对这一问题研究由量变到质变的过程，使综合能力得到提高。通过全班的交流，也使学生从其他同学那儿获取了间接知识，从不同的侧面完成了对这一问题的较全面的认识。

四、知学、好学与乐学

看着孩子们如此投入地思考问题，一步步地完善自己的实验，最终达到较为完美，我感到非常地欣慰又兴奋，自己也陶醉其中，感受着他们热烈争论的氛围及步步提高的快乐。在实验设计、改进的整个过程中没有一个学生走神，都能参与进来，动脑思考，动手画图，每一个人都完全融入其中，真正体验着成功的乐趣。同时通过自己的成功，也提高了他们学习生物学的兴趣，如同古人所言：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者。”