1.2对人体吸入和呼出气体探究的开放性实践活动说课教案-2022-2023学年九年级化学人教版上册

对人体吸入和呼出气体研究的开放性实践活动
一、使用教材
本课选自人教版九年级化学第一单元《走进化学世界》，课题2《化学是一门以实验为基础的科学》第二课时——“对人体吸入的空气和呼出气体有什么不同的探究”。
二、实验器材
实验药品 小木条、蜡烛、火柴、澄清石灰水、无水硫酸铜、无水氯化钴试纸、冰块
实验仪器 水槽、烧杯、集气瓶、漏斗、锥形瓶、酒精灯、橡胶塞、导管、胶头滴管、塑料袋、气球、针筒、橡皮筋、吸管
三、实验创新要求/改进要点
在学生自主创新实验的课堂教学中，教师站在学生的立场，让学生在实验展示、质疑、创新等环节中完成学习。学生成为课堂主角，在动手体验中发现问题，解决问题，甚至提出有创意的问题，从而提高创新力和思维能力。
四、实验原理/实验设计思路
本节课的设计思路是以问题驱动为导向，小组讨论为方式方法，学生活动为主体，自主创新实验为载体。
教材实验 学生/教师改进实验
收集呼出气体 二氧化碳能溶于水，导致含量变低。 排空气法/塑料袋直接吹气法 学生从数字化实验数据中判断各种收集方法的优缺点。
验证二氧化碳含量变化 由于打开玻璃盖后，呼出气体逸散到空气中，可能会导致实验现象不明显。 设计依据：控制两种气体体积相等，进行实验现象明显。
验证氧气含量变化 燃着木条火焰大小难控制等因素导致异常现象出现。 设计依据：同样控制两种气体体积一致、蜡烛火焰大小一致的条件下，进行实验，现象明显。
验证水蒸气含量变化 学生提出呼出气体温度比空气高，水蒸气可以冷凝，但空气中水蒸气与玻璃片没有温度差，不会冷凝，对实验现象和结论产生疑惑。 设计依据：利用无水硫酸铜、无水氯化钴遇水蒸气变色原理。同样控制两种气体体积一致，实验耗时短现象明显。
五、实验教学目标
知道人体吸入的空气和呼出气体的主要区别，通过实验探究空气和呼出气体中成分的不同，学习对化学现象进行观察和分析的方法，培养探究问题和解决问题的能力，初步认识科学探究的一般过程和方法，了解对比实验的控制变量的原则，提高创新意识。进一步认识化学是一门以实验为基础的科学，从实验中体会科学探究的严谨以及化学实验带来的乐趣。
六、实验教学内容
本课从如何收集呼出气体出发，利用数字化传感器测定排水法、排空气和塑料袋吹气法中二氧化碳的含量来确定合适的收集方法。进而利用实验探究人体吸入和呼出气体中成分的不同，在实验中通过小组讨论和合作学习的方式，解释实验中异常现象以及通过创新实验解决实际问题。
七、实验教学过程
【环节1——情景导入】观看《人世间》纪录抗疫医务工作者身着防护服、带口罩，经常感觉闷热和缺氧。学生感受医务人员的伟大与奉献精神，并思考吸入空气和呼出气体成分的不同之处，激发了学习热情。
【活动2——问题驱动】如何收集呼出气体。由收集呼出气体问题驱动，让同学们集思广益开动脑筋。利用数字化实验数据说明各种收集气体方法的利弊之处。采用小组讨论和合作学习的方式，为后面的实验探究作好铺垫。
【环节3——创新实验】如何验证吸入气体和呼出气体中成分的不同。培养学生对化学现象的观察、描述、分析的能力。学生提出的疑问，是他们探究思想擦出的非常宝贵的火花。教师与学生一起改进教材实验，指导他们创新探究。培养学生发现实验中值得探究的问题和解决问题的能力。让化学实验课成为学生们刚刚开始的科学生涯中生动有趣的记忆，逐渐培养他们对化学的兴趣，这对培养学生科学探索精神和科学素养有着至关重要的作用，会为他们进一步深入学习打下坚实基础。
【环节4——课外延伸】将课堂延伸到课外，校外，拓知识面，增强创新意识，懂得学习的最终目的。
八、实验效果评价
1.站在学生的立场设问，变疑点为起点。
学生自主创新实验是以提升学生思维发展为目标的探究活动，遵循学生的认知规律，在探究活动中积极触发学生建构知识的疑点，转变为学生的思维起点。在本实验中学生提出，水蒸气液化的关键因素是温度差。人呼出的气体能使玻璃片上出现水雾，是由于人体呼出的温度较高的水蒸气遇到冷的玻璃片液化的结果。而空气中的水蒸气与处于空气中的玻璃片温度相同，没有温度差，故放置在空气中的玻璃片上是不会出现水雾的。但不出现水雾并不能说明空气中的水蒸气含量就低。因此，学生利用无水硫酸铜、无水氯化钴个遇水变色的原理，设计出了更有说服力的验证试验，并观察到了明显的现象。
因此在教学中，教师除了组织学生完成常规实验，还要通过设疑策略，促使学生变化观察视角，发现实验中存在的问题，再对实验加以改进。
2.让学生成为课堂主角，变看客为创客。
学生创新实验需要教师的指导，教师可以用实验来串起课堂教学的过程，给予学生感染力和创新的动力。对比人体吸入的空气和呼出气体中氧气含量的变化时，由于燃着木条的火焰大小、伸入集气瓶的速度都会影响实验现象。学生通过改进实验方法，在保证两支蜡烛火焰大小相同的情况下，被罩体积相同的两种气体，能明显看到呼出气体中蜡烛先熄灭。在对比人体吸入的空气和呼出气体中二氧化碳含量的变化，学生实验中因为各种原因，导致呼吸气体中澄清石灰水变浑浊不明显。通过讨论后改进装置，能在控制气体体积、澄清石灰水用量的条件下，也能明显观察到实验现象。
教师可以由演员变成导演，组织学生在课堂教学的每一个环节展示创新实验，学生积极参与到课堂展示活动中，角色转变可以让学生更加投入到实验探究活动中。
3.让学生在动手体验中发现，变求新为求真。
采用本节课采用问题驱动——小组讨论——学生活动——创新实验教学的模式，突出控制变量的思想，让学生体验了科学研究的一般过程和方法，体验化学实验的严谨和乐趣，为将来的学习奠定良好的基础。科学探索是一条实证和论证螺旋上升的登峰之路。一个人如果缺少知识，他可以在任何时候补上。但是，错过了思维发展的最佳时机，在学习能力或在情感、态度等精神层面上造成了缺陷，以后将是很难弥补的。提升思维能力的最好办法就是动手实验，最好是创新实验。探究中，求知、求新，更要求真