剑圣符文从空气组成发现史中获得智慧
空气是与人类生产、生活密切相关的我们“身边的化学物 质”，是混合物的典型代表， 也是义务教育阶段学生接触的第一 个物质体系。义务教育化学课程标准（ 2011 年版）要求学生能 够说出空气的主要成分， 认识空气对人类生活的重要作用； 知道 氧气能跟许多物质发生氧化反应； 掌握氧气、 二氧化碳的主要性 质、用途和实验室制法。 教学中教师往往重视的也是这些显性的 知识与技能。 考察化学史不难发现， 空气组成的发现史是一段曲 折艰辛的科学探究史， 其中蕴含了许多科学思想和科学方法。 因 此，在单元二“我们周围的空气”复习课上， 带领学生重新体验 空气组成的发现过程， 可以促使学生从科学家研究问题的思想和 方法中获得智慧，并形成认识世界的正确观念。
1空气是混合物的实证
小学科学课上，学生通过大量有趣的实验感知了空气的存 在，知道空气是一种无、 无味、 透明的气体， 占据一定的空间， 有弹性、有流动性；初二物理学习中，学生又知道了由于重力作 用空气会产生大气压强。总之，初三学习化学之前，空气始终被 看成是“一种”气体。 历史上， 空气最初的确也被当成是一种不 可再分的元素。 鉴于此， 复习课上可以首先
给学生提出这样一个 问题：科学家是如何发现空气组成的复杂性的呢？钼怎么读
限于学生的认知发展水平， 如果详细介绍空气组成的发现过
程，一下子出现那么多遥远陌生的外国科学家姓名及其研究成 果，不但发挥不了化学史应有的作用， 反而会增加学生的学习负 担，影响学生学习的积极性。 所以，教师可以先请学生进行思考： 空气看不见摸不着， 如果你是科学家， 你怎样设计实验证明它不 是纯净物而是混合物呢？“混合物”和“纯净物”是本课题中 的一对概念， “由一种物质组成”的是纯净物， “由两种或两种 以上的物质混合而成”的是混合物。通过前面的学习，学生对
物质组成决定性质”的学科思想已经有了一定的感性认识， 在 教师的启发下基本能够想到只要证明空气中有两种不同性质的 气体就可以说明空气是混合物。 这个时候，教师再结合PPT展示
生动图片介绍英国化学家梅猷在 1674 年所做的实验：将一片樟
间熄灭后，钟罩内水面上升，但钟罩内仍剩余部分空气，不再支 持燃烧[1] 。这充分说明了空气中至少存在 2 种性质不同的气体，
种能够支持燃烧， 另一种正好相反。 该实验还表明了混合物中
各组分相对独立地保持着各自的性质， 为后面教学中“混合”与
化合”的区分作了铺垫。
沿袭梅猷的思路， 后续的科学家们利用可燃物在水面上燃烧
大约占原来空气体积的五分之一 [2] 。在聆听这些史实的过程中， 学生会慢慢领悟到， 教材中使用红磷燃烧测定空气中氧气含量的 实验正是受到了科学前辈们的启发， 且依据中学现有的条件做了 适当改进，使得操作更简单、方便。然而由于反应体系不是绝对 密闭，会给测量结果造成一定的误差。
2燃烧现象与呼吸作用的关系
教材在介绍氧气、 二氧化碳、 氮气化学性质时都要提到是否 支持燃烧，是否供给呼吸。表面看来，燃烧现象和呼吸作用风马 牛不相及，为什么总把二者相提并论呢？在空气组成发现史中可 以到问题的答案。
西安外国语大学是211还是985早在十七世纪六七十年代， 波义耳的助手胡克就通过实验研 究发现空气对动植物呼吸和植物生长是必需的， 并把呼吸比作燃 烧。同时代的梅猷认为空气被动物呼吸而丧失作用力与燃烧过程 中被吸收是一样的。 如果我们仔细分析会发现， 燃烧现象和呼吸 作用的确在本质上有着惊人的相似：都要消耗氧气产生二氧化 碳，过程中都会放出能量。 当时的科学家们定然是意识到了这一 点，所以他们在进行不同可燃物燃烧实验的同时， 常常会借助小 白鼠或者亲自对研究的气体进行呼吸。 1775 年，英国化学家普
4 倍；
利斯特里通过加热汞灰（）获得氧气后，将小白鼠放在其 中，发现小白鼠比在同体积的寻常空气中活的时间约长了 他亲自呼吸了氧气，在“很长时间里身心一直觉得十分轻快舒 畅”。对燃烧现象和呼吸作用做过更加深入细致研究的要数法国化学家拉瓦锡，他认为吸入肺中的氧气氧化血液中的含碳物质， 产生呼出的二氧化碳，动物体热就是这个氧化过程带来的结果
[3] 。差不多快一个世纪以后的 18602022世界杯赛程表完整版年，法拉第在给青少年所做
的关于蜡烛燃烧的讲座中，又把燃烧现象和呼吸作用进行了类 比：人体呼吸作用过程中，食物就是人体内部的“燃料”，与吸 入的氧气发生作用，生成二氧化碳，同时放出供人体活动的热量，
就好比蜡烛燃烧放热一样 [4] 。这些化学史实使学生茅塞顿开， 以然的感觉令学生倍加兴奋，深深体会到了傅鹰先生说过的那句 话：“化学给人以知识，化学史给人以智慧。”
3揭开燃烧本质的奥秘
老婆你快乐吗燃烧现象是人类文明以来利用最悠久最广泛的现象之一， 用燃烧反应已有几十万年的历史。 我们的祖先利用燃烧产生的热 量取暖、加工食物、冶炼金属，一步一步推动着社会的发展。那 么，为什么直至近代才揭开其中的奥秘呢？
教师提出问题后，可以请学生自由发表自己的看法。采取
头脑风暴”的形式，畅所欲言，教师暂时不作任何评价。学生 提到了以前科研意识不强； 科研条件不具备；有学生认为在物质 达不到需求的时候不会有更高的精神追求， 类似马斯洛的需要层 次理论。自由发言以后，科研意识和科研条件对科学研究所起的 关键作用引起了学生的共鸣。 我国古代拥有辉煌灿烂的文明， 为 什么近代落后了？其中一个原因就是技术落后了。 比如说要研究
气体，自然要先收集气体。“工欲善其事必先利其器”嘛！合适 的集气装置就显得尤为重要。 18 世纪初，英国植物学家、牧师 黑尔斯发明了“水上集气法”， 于是科学家们陆续使用排水法收 集各种气体并对其展开研究。 排水集气装置和梅猷、 普利斯特里、 拉瓦锡等使用的玻璃钟罩都是学生非常熟悉的教材呈现过的装 置，看来有了“前人栽树”才有我们“后人乘凉”啊！这时，学 生的思绪似乎被带到了那个遥远的时代，他们好像忽然顿悟了：
科学家们当时定然还制得过其他气体， 但是有的气体会溶解在水
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