資源簡介

大象版科學（2017）六年級下冊
3.4《空氣的成分》教案教學設計
一、教材分析
教材采取了適宜學生年齡特點的方法，通過一系列安全且易于理解的實驗活動，例如蠟燭在空氣中燃燒以直觀展現氧氣的支持作用，以及使用澄清石灰水與二氧化碳反應生成沉淀的實驗來揭示二氧化碳的存在。此外，結合日常生活實例和科學歷史資料的閱讀，促使學生逐漸領悟空氣包含多種成分以及它們大致的體積占比。
教材進一步通過講解紅磷在空氣中燃燒測定氧氣含量的經典實驗，讓學生了解到空氣中氧氣的實際比例。鑒于紅磷燃燒實驗的操作難度和潛在安全隱患，特別是在學校環境中，教師可以選擇通過演示虛擬實驗或者播放預先錄制的安全操作視頻，以替代實際操作，確保學生既能學到相關的科學知識，又能避免實際操作帶來的風險。最終，這樣的教學設計旨在幫助學生牢固掌握“空氣是由多種氣體組成的混合物，其中氮氣和氧氣為主要成分”的核心科學觀念。
學情分析
對于六年級的學生而言，他們已經熟悉了人體呼吸作用涉及的氧氣和二氧化碳交換，以及綠色植物如何通過光合作用調節大氣中的這兩種氣體。利用這些基礎知識，教師能夠較為輕松地引導學生理解空氣其實是一種復雜的混合物。然而，直接讓六年級學生通過實驗手段精確探究空氣的組成成分是一項頗具挑戰的任務。
三、教學目標
(1)科學觀念：知道空氣是一種混合物，主要成分是氮氣和氧氣。
(2)科學思維：能根據觀察到的實驗現象和搜集到的證據，運用分析、邏輯推理證明自己的觀點。
(3)探究實踐：能基于證據質疑和評價別人的探究報告。
(4)態度責任：知道空氣是寶貴的自然資源，要凈化和保護空氣，熱愛自然。
四、教學準備
(1)材料準備：蠟燭、廣口瓶、火柴、玻璃片、澄清石灰水。
(2)活動場地：實驗室。
五、教學重難點
重點：知道空氣是一種混合物，主要成分是氮氣和氧氣。
難點：能根據觀察到的實驗現象和搜集到的證據，運用分析、邏輯推理證明自己的觀點。
六、教學過程
(1)提出問題。
師：通過上節課的學習我們知道：鐵生銹是鐵與水以及空氣中的氧氣共同作用下發生的一種緩慢的變化。空氣中除了氧氣還有哪些成分？你還知道哪些關于空氣的知識？
生1：空氣中還有二氧化碳、氫氣等。
生2：我們會吸入氧氣，呼出二氧化碳。地球上大部分生物沒有氧氣就無法生存。
生3：氧氣可以支持燃燒，滅火就是要隔絕氧氣。139
生4：二氧化碳是植物光合作用所需要的原料。
生5：二氧化碳可以做成干冰,快遞雪糕時可以用它保溫。
生6：空氣中還有氮氣，醫院里常用液態氮作冷凍治療。
生7：……
(2)實驗。
師：同學們對空氣知識了解得真多。關于空氣，你還想知道什么？
生1：我們呼吸需要吸入氧氣，呼出二氧化碳,所以空氣中一定會含有二氧化碳。我們還知道物體燃燒也需要氧氣，那么物體燃燒時會放出二氧化碳嗎？還是會放出別的什么？
生2：怎樣驗證物體燃燒時有沒有放出二氧化碳呢？
師：二氧化碳有一個特殊的性質,那就是它能使澄清石灰水變渾濁，科學上常利用這一性質來判定二氧化碳的存在。老師為大家準備了蠟燭、廣口瓶、火柴、玻璃片和澄清石灰水，請大家利用老師提供的材料，設計一個實驗，來驗證蠟燭燃燒會不會放出二氧化碳。
（學生小組討論，設計實驗方案）
師：請同學們根據實驗方案，按步驟完成實驗，觀察并記錄實驗現象。在實驗中要注意以下幾點：
①實驗步驟1中要注意把蠟燭固定好，以免在步驟2中脫落下來。
②步驟2把瓶子倒過來時，要注意保持瓶蓋密封,以免瓶中氣體泄漏。
③實驗過程中注意用火安全。
④實驗結束后和小組同學討論分析這一現象說明了什么。
（學生分組實驗,并做好記錄）
師：實驗結束。請各小組快速整理好實驗材料。誰來說說看，你觀察到了什么？你認為這些現象能說明什么？
生1：在實驗步驟1中，我觀察到用瓶子罩住燃燒的蠟燭，蠟燭很快就熄滅了，并且產生了一些煙霧。說明瓶子里的空氣中能支持燃燒的氧氣用完了，沒有新的空氣補充進來，蠟燭就熄滅了。從時間上推測，瓶子里的氧氣含量不多。
生2：在步驟2中，我觀察到把澄清石灰水倒入①號瓶輕輕搖晃后，澄清石灰水變渾濁了。
生3：我們在步驟3中把澄清石灰水倒入②號空瓶里，同樣輕輕搖晃,澄清石灰水并沒有變渾濁。
生4：我知道了，①號瓶里有二氧化碳,所以澄清石灰水變渾濁了。
生5：空氣中也有二氧化碳，為什么②號瓶的澄清石灰水沒有變渾濁？
生6：因為①號瓶里有蠟燭燃燒過，是不是燃燒會產生更多的二氧化碳，所以①號瓶里的澄清石灰水會變渾濁？②號瓶沒有變化說明空氣本身含有的二氧化碳不是很多，所以②號瓶中的澄清石灰水沒有變化？
師：看來同學們都已經具備了科學家的基本素質了，觀察仔細，善于分析推理。科學家也像同學們一樣，在實驗中觀察現象，分析推理，再多次反復驗證,搜集證據,最終得出結論。這3個實驗的確如同學們所分析的，空氣中含有大量的氧氣和少量的二氧化碳，其中氧氣可以支持物體燃燒。在我們的實驗中,蠟燭燃燒消耗了氧氣，產生了二氧化碳。二氧化碳與澄清石灰水混合,使澄清石灰水變渾濁，所以①號瓶中的澄清石灰水變渾濁了。但是空氣中的二氧化碳含量很少,所以②號瓶中的澄清石灰水沒有變渾濁。做完了這組實驗，關于空氣,你還想了解什么？
生：是不是所有物體燃燒都會放出二氧化碳呢？
師：要想知道某一物體燃燒有沒有放出二氧化碳，我們都可以通過剛才的實驗來進行驗證。但是科學家告訴我們，只有那些本身含有碳元素的物體燃燒才可能放出二氧化碳，那些不含碳的物體燃燒是不會放出二氧化碳的。
生1：我想知道除了氧氣和二氧化碳，空氣中還有哪些成分呢？科學家們是如何發現和證實的呢？
生2：空氣中哪種氣體含量最多？
師：科學家和同學們一樣對這些問題感到好奇，他們想了很多方法對空氣的成分進行各種實驗研究。請大家閱讀教材第35-36頁,想一想，我們能從這些故事中收集到哪些信息？這些信息說明了什么？
（學生閱讀，小組討論）
師：哪位同學愿意來分享一下你的學習成果？
生1：我知道了普里斯特利發現的氣體應該是氧氣，因為氧氣能支持物體燃燒，使蠟燭燃燒得更旺盛，也能使老鼠更加活躍。
生2：我知道了空氣中含有多種氣體,主要成分是氮氣,約占空氣總體積的78%；其次是氧氣，約占21%；二氧化碳確實很少,約占空氣總體積的0.03%。怪不得剛才②號瓶里的澄清石灰水沒什么變化。
生3：我覺得科學家們太厲害了，空氣看不見、摸不著，又沒有味道，也不能把它們分開來稱量，但是通過紅磷燃燒實驗就能計算出氧氣在空氣中的含量。
師：我們先來認識一下紅磷,紅磷燃燒后只產生固體，不會產生氣體。它燃燒時會冒出大量的白煙,這些白煙其實是燃燒產生的新物質,即非常細小的五氧化二磷顆粒,由于顆粒很小，看起來像是白色的煙。紅磷屬于易燃易爆物品，存在安全隱患,沒辦法讓同學們進行分組實驗。不過老師可以給大家演示虛擬實驗，來看看科學家們是怎樣做的。
教師通過中央電化教育館虛擬實驗教學服務系統演示實驗）
師：你觀察到什么現象？這些現象說明了什么？
生：我觀察到紅磷在瓶中燃燒冒出大量白煙，冷卻后打開止水夾,會有水進入密封的瓶子里面，水量大概占瓶子體積的1/5。
師：為什么水會進入瓶子里呢？
生：因為紅磷在瓶中燃燒會消耗掉氧氣，而紅磷燃燒后只是生成五氧化二磷固體顆粒,不會產生其他氣體，所以瓶子里就有空間騰出來了。當止水夾打開后，水就會進入瓶中，填充這部分空間。
師：紅磷燃燒后生成的五氧化二磷固體顆粒不是也占空間嗎？為什么會有空間騰出來呢？
生：固體和液體占的空間相對氣體很少,就像固體的冰和液體的水占的空間差不多，但是一點點水就能產生很多水蒸氣。
師：你真善于觸類旁通。那為什么通過測量瓶中的水量就能知道氧氣在空氣中的含量呢？
生：因為能進多少水，取決于瓶子有多少空間，瓶子的空間又取決于瓶中空氣消耗掉的氧氣,所以進多少水就說明瓶子里原來的氧氣占了多少空氣。
師：剛才有同學說很佩服科學家,老師也很佩服你們。你們能把觀察到的現象、收集的信息和自己已有的知識結合起來進行分析推理，得出結論。看來你們不僅能做實驗,也會做實驗分析，已經走上了科學研究的道路了。最后我們來回顧一下，這節課你有哪些收獲？
生1：我知道了空氣是一種混合物，空氣的主要成分是氮氣和氧氣,氮氣比較多,約占空氣總體積的78%,氧氣約占21%。這和我原來想的不一樣，我還以為空氣中氧氣是最多的，然后是二氧化碳。
生2：我還學會了研究空氣的幾種實驗。
生3：我以為所有物體燃燒都會產生二氧化碳，今天才知道紅磷燃燒不會產生二氧化碳氣體,只會產生五氧化二磷固體。
師：看來同學們都有很多收獲。空氣中氧氣含量雖然不是最多的,但對我們來說卻是最重要的，是我們賴以生存的氣體,所以我們要愛護環境，防止空氣污染。空氣中還有很多奧秘，有興趣的同學課后還可以繼續深入了解，進行更多的探究。
七、教學反思
本堂課的教學策略始于對既有知識的激活，即通過引導七年級學生回顧和交流他們對氧氣和二氧化碳性質的認識，自然而然地搭建起對“空氣乃是一種混合物”這一科學概念的理解框架。繼而，課堂設計了直觀生動的實驗環節，如蠟燭在空氣中燃燒以及澄清石灰水遇二氧化碳后的變渾現象，使學生親手參與到科學探索之中，深刻體會氧氣和二氧化碳的存在是可以通過實證實驗加以確認的真理。
接下來，為了拓展學生對空氣組成的全面認識，教師安排了閱讀環節，讓學生查閱相關資料，了解空氣中的其他成分及其發現的歷史背景。并通過模擬或視頻展示紅磷燃燒測定空氣中氧氣含量的實驗，使學生理解科學界是如何量化氧氣在整體空氣體積中的比重的精密方法。
在整個教學過程中，教師始終強調“實證主義”的核心價值，引導學生意識到即使是看似抽象的科學原理，也是通過收集實證、運用分析推理等方式逐步揭示出來的。這樣的教學模式有效增強了學生的實證意識，培養了他們崇尚理性、求真務實的科學精神，從而提升了學生的綜合科學素養。
課堂環境寬松活潑，學生表現出強烈的自主探究意愿。教學環節緊密相連，教師一步步引導學生采集數據、分析信息、邏輯推理，這不僅鍛煉了他們的科學觀察力、分析判斷力，同時也錘煉了他們規范表述科研成果的能力。教師的教學方式進一步鞏固了學生腳踏實地、嚴謹細致的科學態度，對學生全面發展起到了積極推動作用。

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