《对吸入的空气和呼出气体的探究》教学设计

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《对吸入的空气和呼出气体的探究》教学设计
课题 对吸入的空气和呼出气体的探究 课型 实验探究课
教材分析 本节是《义务教育课程标准实验教科书九年级化学第一单元课题2》第二课时内容。本节是在上节课对蜡烛及其燃烧的探究的基础上，学生所接触到的第二个探究活动。对我们吸入的空气和呼出的气体成分的探究，是一个比较完整的探究过程，能让学生初步感知科学探究的一般步骤，着重培养学生对现象的观察和分析能力，并能明确地表述探究所得到的结论。本节内容有两大特点:一是实验较多。从采集空气引入，转入采集人呼出的气体，最后设计实验对空气和呼出气体成分进行验证，都要求学生利用所学知识设计实验，并进行评价，选取最佳方案，得出结论。二是与生活实际联系紧密。教材中该实验的引出是从采集气体开始的，为学生创设了良好的问题情景，提供了动手实验探究的素材。教材通过对生活实际问题进行分析、讨论和诠释，使学生对化学是一门以实验为基础的学科有了更深刻的认识。从研究方法看，本节课是学生初步接触科学探究，所以采用引导、讲解、实验、归纳相结合的方法，并同与计算机进行有机整合，实现由表及里的认知。这种学生共同参与的探究式教学方法对学生以后研究其他物质具有指导意义。从教育目的看，由于人呼出气体中依然存在氧气，让学生明白任何化学结论的得出都不是凭空想象的，而是依托于反复实验，有利于学生树立正确的科学素养。所以本课内容既是本章的教学重点，也是初中化学的教学重点。
学生分析 学生对空气、呼吸以及呼出的气体并不陌生，知道空气中的氧气能支持呼吸，同时在体内进行交换时产生了二氧化碳等气体，还知道二氧化碳能用澄清的石灰水来检验。但如何采集空气和人呼出的气体，人呼出的气体中是否还含有氧气等等问题并不明白。并且这将是学生第一参与实验探究，要自己设计实验，完成实验并进行评价，从实验中得出结论。所以这节课的重点既有知识本身，也有通过实验探究达成共识的过程。通过这节课的学习，向学生传达“从生活中发现化学，用化学的视角观察生活”的信息，使学生具备探究事物内在本质的能力。
教学目标 知识与技能：1.学会用控制变量的方法设计对照实验。2.学习集气瓶的使用，会用排水取气法收集气体。过程与方法：1.了解科学探究的一般步骤：提出问题、科学猜想、设计实验、进行实验、收集证据、得出结论。能进行初步的探究活动。2.培养学生的观察和表述能力，以及实验分析能力。3.在小组合作中，增强合作与交流的能力。4.实现化学教学与信息技术的有机整合。情感态度与价值观：认识实验是化学学习的一种重要方法，并体验到探究活动与小组合作的乐趣，激发进一步学好化学的热情。
教学重点 1.了解科学探究的一般步骤；应用控制变量的方法设计对照实验；2.学会用排水取气法收集气体。
教学难点 实验设计
教学策略分析 本课题从学生已有的经验出发，从学生的需要出发，发挥化学学科自身的优势，充分利用教材的特点，以探究空气和呼出气体成分为学习主线，以探究过程、探究方法为学习暗线，发挥学生的主观能动性，让他们亲自参与实验设计和评价，体验获得知识的过程，达到对空气和呼出气体成分的了解。更重要的是通过探究活动，培养学生在化学学习过程中的探究意识、探究能力和相互协作精神。化学实验特有的生动性，会使初学化学的九年级学生很感兴趣，但只是层次较低的感知兴趣和操作兴趣，越来越多的验证实验，会使他们逐渐感到枯燥无味。因此我们必须优化教学设计，改进实验方案，使实验与探究学习相融合，充分发挥实验的探究功能。教师尽量作好引导，给学生创设问题情境，提供相关学习材料，让学生发挥主体的探索作用，使学生对实验保持持久的探究兴趣和创造兴趣。
教学媒体 仪器药品：水槽、集气瓶、玻璃片、火柴、吸管、澄清的石灰水多媒体
教学流程
教学过程：
教学任务 教师活动 学生活动 设计意图
空气的采集 游戏导入
<多媒体>展示图片同学们夏天一定都捉过蜻蜓，今天我们再来做一个扑捉的游戏，只是扑捉的对象有些特别。它—水冲不走，火烧不掉，吃了不饱，人人需要。请同学们开动脑筋想想，如何利用实验盘中的物品将空气“捉住”。 [实验盘]集气瓶、玻璃片、装满水的水槽、气球、塑料袋、注射器、吸管、皮筋、导管、打气筒<评价> 教师对学生的讨论，给予评价、总结。 学生产生强烈的好奇心。设计方案：①将集气瓶直接上玻璃片；②用注射器抽取气体；③用打气筒向气球中打气后，用皮筋系好；④拎起塑料袋左右摆动后，用皮筋系好…… 创设问题情境，调动学生的积极性，为进一步探究做好铺垫。
呼出气体的采集 二、知识教授（一）排水集气法<明确任务>请学生再利用上述实验仪器收集一瓶我们呼出的气体。<评价> 教师对学生的讨论，给予评价、总结。 学生进行分组实验，收集呼出的气体，方案为：①用一根导管向集气瓶中连续吹起，盖好玻璃片；②先在集气瓶内装满水，用玻璃片盖住瓶口，翻转过来，倒扣入水槽中。用弯导管伸入集气瓶内，用嘴向集气瓶内吹气，待瓶口有气泡冒出时，在水下用毛玻璃片盖住瓶口，取出集气瓶，并正放在桌面；③吹气球用皮筋系好；④将导管于塑料口系好，并将其吹鼓……学生谈论交流，概括出排水集气法的操作要点 教师此时给予适当的探究时间和充分的期待，不做任何引导和点拨，让学生自由探究和讨论，营造问题情景。
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吸入的空气和呼出气体的成分的比较 （二）探究对吸入的空气和呼出的气体的成分有什么不同出示两瓶集气瓶中的气体<提问>同样两瓶无色的气体，成分一样吗？请大家利用生物课上学过的知识，猜想一下，可能会有哪些不同？ 学生讨论交流，得出正确结论。学生答案：1.呼出的气体中氧气的含量变低2.呼出的气体中二氧化碳的含量变高3.呼出的气体中水蒸气的含量变高……（如果猜想很多的话，从中选出以上三个猜想进行验证。） 利用知识的迁移，引出下一步的探究目的。
<提问>空气中存在氧气、二氧化碳和水蒸气，虽然我们看不见，但是生活或实验中的现象都能给予充分的说明。请同学们说说你是如何知道空气中存在上述三种气体的？结合在其它学科中学到的有关知识和生活中的常识来讲讲如何检验这三种气体。教师要在学生讨论的基础上，引导学生得出三中气体的鉴别方法。 学生讨论，答案为：对二氧化碳的认识①.久置的石灰水会变浑浊；②绿色植物吸收二氧化碳进行光合作用；③空气中因为存在二氧化碳气体而产生了温室效应……（引出二氧化碳的检验方法）对氧气的认识：①空气中因为有了氧气，物质才可以燃烧，氧气也多燃烧越旺；②空气中因为有了氧气，动物才可以呼吸；③食物变质，金属生锈都与氧气有关……才可以呼吸（（引出氧气的鉴别方法）对水蒸气的认识：①用从冰箱中取出冷冻的东西，不一会儿就看到表面有水珠；②冬天的“窗花”…… 将知识上升到理论的高度，又要回到生活中，能发现、解决实际问题，做到理论联系实际。
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吸入的空气和呼出气体的成分的比较 <问题1>吸入的空气和呼出的气体中水蒸气含量的比较利用实验时所提供的仪器，设计实验加以验证，填写实验报告单。<提问>请同学交流实验方案和实验体会，并对本组和其他组的实验方案进行评价。 学生交流验证方法：①取两块玻璃片，一片置于桌面上，一片对着呼气，观察玻璃表面。对着呼气的玻璃片表面有水雾出现，而置于桌面的玻璃片上无明显变化;②一根玻璃管向集气瓶吹气，连续吹4～5口气，取出玻璃管，盖好瓶口的玻璃片、另外干燥的集气瓶收集空气，比较集有空气与集有呼出气体的集气瓶壁，能观察到集在呼出的气体的集气瓶壁上有水雾，而集有空气的集气瓶壁上没有水雾……..证明呼出的气体水蒸气含量比吸入的空气的水蒸气含量高；学生口述本组的验证方法，并对方法的可操作性进行讨论，归纳出操作简单、现象明了的方法。 学生对问题展开丰富的探究，并希望通过实验进行验证。能准确描述实验过程，对实验方法给予客观的评价，锻炼语言能力的同时，提高实验能力。
<问题2>吸入的空气和呼出的气体中氧气含量的比较 利用实验时所提供的仪器，设计实验加以验证，填写实验报告单。<提问>请同学交流实验方案和实验体会，初步感知实验设计中的控制变量问题。 学生分组实验，验证方法比较集中：有取一瓶呼出气体和一个空瓶，分别伸入一根点燃的小木条，观察燃烧现象。小木条在空气中正常燃烧，在呼出气体中燃烧不旺。证明呼出气体中氧气的浓度低。 探究逐步深入，难度逐渐加大，把学生思维引入新的情境中。
<提问>将燃烧的木条深入呼出的气体中，木条是马上熄灭吗？这说明了什么？<提问>请同学们利用数字化实验仪器测出空气和呼出的气体中氧气的含量，并完成实验报告单。 学生通过观察，能感知到呼出的气体中含有氧气，并通过数字化实验仪器强化。并完成报告单。 实验实现化学与信息技术的有机整合。
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吸入的空气和呼出气体的成分的比较 <问题3>吸入的空气和呼出的气体中二氧化碳含量的比较 利用实验时所提供的仪器，设计实验加以验证，填写实验报告单。<提问>请同学交流实验方案和实验体会，初步感知实验设计中的控制变量问题。 学生交流验证方法：①然后向集有呼出气体和集有空气的集气瓶倒入澄清石灰水。振荡。集有呼出气体的集气瓶的石灰水变浑浊了，而集有空气的集气瓶内现象不明显．证明呼出气体二氧化碳含量比空气的二氧化碳含量高；②取盛有等量的澄清的石灰水的两支试管，将导管伸入其中吹气，石灰水变浑浊，另一个放置于空气中片刻，无变化；③用注射器抽取两个气球中的不同气体，分别注入盛有等量的澄清的石灰水的两支试管，呼出的气体能使澄清的石灰水变浑浊，另一个没有明显变化…… 学生对问题展开丰富的探究，并希望通过实验进行验证。提高实验能力。
<提问>利用如图装置如何实现吸入的空气和呼出的气体中二氧化碳含量的比较说明了什么问题？ 学生讨论后，回答：吸气时，打开阀门A，关闭阀门B，空气经Ⅰ瓶吸入人体内；呼气时，关闭阀门A，打开阀门B，呼出的气体经瓶Ⅱ排出。观察两瓶中的现象。Ⅰ瓶中石灰水没有明显变浑浊，Ⅱ瓶中石灰水变浑浊。证明人呼出的气体中含有较多的二氧化碳，这些二氧化碳是在人体内交换形成的。 拓展探思路，培养探究意识。
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感悟学习，升华提高 感悟学习，升华提高通过这节课的学习，大家有什么收获，能不能谈一谈。 学生积极思考，回忆学习过程，归纳整理：1.二氧化碳、氧气的鉴别方法。2.吸入的空气和呼出的气体各成分的不同含量。3.研究一种事物的方法一般是提出问题→猜想→设计方案→探究实验→得出结论。4.实验探究应具有科学品质：细心观察，大胆猜想，团结协作等5.数字化实验仪器的使用技巧。 引导学生从知识上、方法上、价值观上总结归纳。使所学知识结构化、系统化，并自觉提炼学习方法与技能。
三、课外探究
<社会实践>
许多动物（包括人）在生命活动过程中要消耗氧气呼出二氧化碳气体，燃料燃烧会释放出大量的二氧化碳气体，绿色植物的光合作用要消耗二氧化碳气体……地球上存在许多能引起二氧化碳含量变化的因素。空气中二氧化碳的含量会发生变化吗？是变大还是变小？<指导>
选几个地点，在不同的时间里测定空气中二氧化碳的相对含量，通过比较、分析、找出符合实际的方案，完成实验报告。 以调查报告的形式将探究延伸到课外，实现学以致用。
板书设计： 吸入的空气和呼出的气体成分比较
气体成分 空气（%） 呼出气体（%）
氧气 多 少
二氧化碳 少 多
水蒸汽 少 多
附报告单：
◆探究人呼出的气体与空气中水蒸气的含量有什么不同？
实验步骤 观察到的实验现象记录 获取的实验结论

◆探究人呼出气体与空气中氧气的含量有什么不同？
实验步骤 观察到的实验现象记录 获取的实验结论

◆人呼出的气体与空气中成分的比较
氧气所占体积分数（%） 空气 呼出气体
1
2
平均值
◆探究人呼出的气体与空气中二氧化碳的含量有什么不同？
实验步骤 观察到的实验现象记录 获取的实验结论

采 集 气 体
采集
空气
采集
呼出气体
学生展示采集方案，自主设计
学生分组探究，设计多种采集方案
学生展示采集方案，自主设计
归纳终结得出排水集气法
空气与呼出
气体的比较
采集
两种气体
设计实验比较氧气的含量
设计实验比较二氧化碳的含量
设计实验比较水蒸气的含量
学生分组探究，设计多种采集方案
课 外 实 践
空气中二氧化碳的含量会发生变化吗？是变大还是变小？
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