科学活动教案——氧气设计者:陈瑜芳单位:广州市番禺区直属机关幼儿园(一)背景资料:知识背景:氧气的发现:瑞典化学家舍勒是氧气的最早发现者,1773年,舍勒用两种方法制得了比较纯净的氧气:一是将硝酸钾、硝酸镁、碳酸汞、氧化汞加热得到氧气;另一种方法是将黑锰矿(二氧化锰)与浓硫酸共热产生氧气。舍勒将他的研究成果发表在《论空气和火的化学》中,但这本书直到1777年才出版。而英国化学家普利斯特利于1774年发现氧气后,很快就发表了研究论文,时间比舍勒早。普利斯特利把氧化汞放在玻璃制的密封容器内,用聚光镜加热而制得氧气。但舍勒和普利斯特利由于受“燃素说”的影响,都未能对他们的重要发现正确的解释。后来法国化学家拉瓦锡在对氧气研究的基础上得出了合理的氧化燃烧理论,推翻了错误的燃素说,使人类对氧气有了比较全面的认识。燃素说:形成于17世纪末、18世纪初的一个解释燃烧现象甚至整个化学过程的学说。认为,可燃的要素是一种气态的物质,存在于一切可燃物质中,这种要素就是燃素(phlogiston);燃素在燃烧过程中从可燃物中飞出与空气结合,发光发热,这就是火;油脂、蜡、木炭等都是极富燃素的物质,所以他们燃烧起来非常猛烈;而石头、木灰、黄金等都不含燃素,所以不能燃烧。物质发生化学变化,也可以归结为物质释放燃素或吸收燃素的过程。燃素说认为酒精是水和燃素的结合物,酒精燃烧后,便剩下了水;金属溶于酸是燃素被酸夺去的过程。燃素说流行很广,也解释了一些化学现象。但金属煅烧后增重的事实,燃素说无法解释。随着人们对化学反应进行了更多的定量研究之后,特别是法国化学家拉瓦锡的燃烧理论出现之后,燃素说就更加陷入的重重自相矛盾的境地。燃烧的本质终于真相大白,燃素说才退出了历史舞台。燃素说对燃烧现象正好做了颠倒的解释,化学史家评论认为这种学说是“把影像当成原形”,把化合过程描述成了分解过程,但却使当时的大多数化学现象得到了统一的解释,帮助人们摆脱、结束冶金术思想的统治,使化学摆脱了神秘主义,得到解放,在历史上起到过积极作用。尽管燃素说本身是错误的,但它却引导和启发人们去思考、探索,并不段地实践、验证、修正假说或是得到新的发现。也正是在这种不断的过程中积累起来的大量的科学实验材料,为拉瓦锡科学的燃烧理论的创立准备了条件。●氧气的物理性质通常状况下,氧气为无色、无臭、无味的气体。熔点-218.4。C;沸点-182.96。C。在
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状况下(0C,大气压强为1.013×105帕)气体密度为1.429克/升,比空气略重。微溶于水,0。C氧气压强为1.013×105帕时,1升水能溶解49毫升的氧气,这是水中生物生存的保证。在大气压强为1.013×105帕时,降低气体温度,到沸点时,开始变为淡蓝色液体,称为“液氧”,在熔点和熔点以下时“液氧”变成雪花状的淡蓝色固体。●氧气的化学性质比较活泼,除某些稀有气体外的所有化学元素都能与氧气在一定条件下直接或间接地化合,生成相应的氧化物。是空气的主要成分,是动植物呼吸的气体,因此,也是动植物生存的基础物质。在日常中的很多现象,如铁升锈、清理表面致密氧化膜的形成,以及发生在动物体内的呼吸作用都是常温下这些物质与氧气作用的结果。在点燃或加热的条件下,氧气可以和某些金属单质反应,生成相应的金属氧化物;还可以和某些非金属单质反应,生成相应的非金属氧化物。氧气和某些可燃性气体在常温下反应极慢(如O2和H2的混合气体可以几年不反应),但这类混合气体一经点燃则会发生猛烈爆炸。液氧和液氢是火箭的高能燃料之一。氧气的用途氧气是动植物维持生命和燃烧过程必需的气体,人类和动物的生存依赖氧气,用处十分广泛。危重病人要进行输氧抢救、空间技术、潜水和登山活动都需用氧气。除此之外,氧气在化工、冶金和航空技术上具有广泛用途。主要用途有以下五个方面:①在化学工业中,是一种重要的氧化剂,用于水煤气的生产、炔类的部分氧化等。②炼钢时吹入高纯氧,称为吹氧炼钢,可去除碳、硫、磷等杂质,加快冶炼速度,提高钢产量和质量。③和乙炔一起获得高温火焰,用以切割和焊接金属。④液氧是现代火箭推进剂的一种氧化剂,还可低温高压贮存氧气,制液氧炸药用于采矿爆破。⑤环境保护中,用于污水的生物化学处理。●空气的成分空气是具有一定组成的气体混合物,包围在地球周围,其密度随高度的增加按指数律减少。大气层总质量约为5.3×1018千克,其中99.999%集中在离地面80千米以下。大约在85千米以下的大气层称均质层,其中氮气(N2)、氧气(O2)、稀有气体是基本不变的成分。二氧化碳(CO2)臭氧(O3)、水蒸气(H2O)和其它一些污染性气体[如硫化氢(H2S)、二氧化氮(NO2)、一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、氨(NH3)等]是大气中的可变成分,受地区、气候、森林覆盖面积和工业活动等因素的影响,而不断地发生变化。均质层中干洁空气的平均分子量为28.96,其主要成分如下表,其它气体和固体、液体微粒含量微小。成分氮气(N2)氧气(O2)氩气(Ar)二氧化碳(CO2)含量(体积%)78.08420.9480.9340.033●水的组成由氢元素和样元素组成,可由电解水的实验证明。用铂电极的水中(为了增强导电性可加入少量稀硫酸)通入直流电,用试管以排水法收集两电极产生的气体,可观察到与电源负极项链的试管内气体的出现,与电源正极相连的试管内气体体积小,体体积比约为2:1。体积较大的气体能燃烧,是氢气;体积较小的气体可使带火星的木条或明火熄灭的火柴杆儿复燃,是氧气。水的式量为18,化学式为H2O,每个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。在古代,人们一直把水看成是构成宇宙万物的基本物质原素之一,有“水、火、土、气”四种元素构成世界的“四素说”。中国还有金、木、水、火、土的“五行说”。人类为了生存很早旧对水进行的观察研究,但一直到1783年英国化学家卡文迪许成功地完成了电解水的实验,并把氢气和氧气放在一玻璃球里,通电后又合成了水,才推翻完了水是化学元素的说法。(二)总目标:培养幼儿对科学的兴趣,启发孩子敢于求知,敢于发问的探索精神,并能积极主动地把自己的探索结果与别人分享。让幼儿了解氧气的基本特性和作用,知道氧存在于空气、水和某些物质中。让幼儿掌握操作实验仪器的正确方法和步骤。提高幼儿的安全意识和自我保护意识:不乱玩火。启发幼儿的创造性思维,引导幼儿积极创新。鼓励幼儿用适当的方法去表达及交流探索的过程和结果,增强幼儿的社会交往能力和与同伴之间互相协作的能力。活动材料:蜡烛、大烧杯、小烧杯、试管、试管夹、酒精灯、碳(或用纸卷成条状)、过氧化钠、高锰酸钾、有小孔的可乐瓶(剪去瓶口部分)、沙、水、塑料袋、塑料膜(不透气)、小盆栽、金鱼、水草、石头、玻璃珠、氧气珠(养鱼专用)、积木或玩具等。(三)活动
方案
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:■蜡烛的燃烧活动建议:本活动适合4-5岁年龄段(中班)的教学。本活动可采取分组形式进行。幼儿在实验前可通过日常生活中的活动先接触火,了解火的特性,知道用火时要小心保护自己,并基本掌握烧杯等实验仪器的操作方法。活动目的:让孩子们了解氧气的基本物理特征和助燃的特性。让幼儿掌握实验仪器的正确操作方法和步骤。通过孩子自己动手操作,满足孩子对科学的探索欲望并提高其参与积极性。提高幼儿的安全意识和自我保护意识:不乱玩火。活动所需资源:蜡烛、大烧杯、有小孔的可乐瓶(剪去瓶口部分)、沙、水、积木、玩具等物品若干●活动内容的指导方法:把蜡烛放在空气中燃烧,让孩子观察火焰。提供各种材料,让幼儿自己想方法来熄灭蜡烛(提醒幼儿注意安全)。把两根蜡烛放在盛有水的盆子里,分别用大烧杯和小烧杯罩住,并观察现象。思考:为什么蜡烛会灭?哪一根蜡烛先灭?在什么情况下不会灭?为什么杯中水的位置会产生变化?大烧杯和小烧杯里的水的位置有什么不同?为什么?引导孩子讨论:为什么平常蜡烛点燃后不容易熄灭呢(在没有外界干扰的情况下)?怎样才能让蜡烛熄灭呢?为什么你想的办法能使蜡烛熄灭呢?引导孩子看一看、闻一闻、摸一摸,寻找氧气,研究它的性质:无色、无味,看不到,摸不着,存在于空气中。它有助燃的作用。●活动评价:活动中幼儿积极性很高,因为他们平时很少有机会接触到火,并且丰富的材料和实验的现象令他们感到很新奇,在活动中能玩、能操作、能探索,能自己去感受科学活动中的各种秘密。在第三部分观察蜡烛熄灭后的水位时,孩子们看着水位慢慢地升高,情绪都高涨起来,纷纷议论起来,引起了本实验的高潮。 ●重要词汇:氧气的物理性质通常状况下,氧气为无色、无臭、无味的气体。在保持一定的大气压强的情况下,降低气体温度,到沸点时,开始变为淡蓝色液体,称为“液氧”,在熔点和熔点以下时“液氧”变成雪花状的淡蓝色固体。氧气的助燃作用A.燃烧的定义:可燃物跟空气中的氧气发生的剧烈的发光发热的氧化反应。B.氧气是燃烧过程中所必需的气体,氧气越充足,燃烧越剧烈。小金鱼能活吗?(所需时间较长,可提前2-4天做)活动建议:由于本实验效果变化不是非常明显,需提前2-4天做。活动组织在室内进行。
记录
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表应每人一份,教师每天引导幼儿观察并做好记录。活动目的:通过观察与讨论,让幼儿了解氧气与动物的生存是密不可分的,知道空气中和水中都含有氧气。提高幼儿的观察能力和表达能力。活动所需资源:大烧杯、小烧杯、水、塑料膜(不透气)、金鱼、水草、氧气珠(养鱼专用)、导管、氧气(用实验制出较纯的氧气)活动内容的指导方法:(图例附后):第一个烧杯不加水,直接放入金鱼,放置于空气中。(图一)第二个烧杯放入金鱼后,放置于空气中。(图二)第三个烧杯放入金鱼后,用塑料膜密封杯口。(图三)第四个烧杯放入两条金鱼后,再用塑料膜密封杯口。(图四)第五个用大烧杯装入与小烧杯中等量的水,再放入小金鱼,然后用塑料膜密封杯口。(图五)第六个烧杯放入两条金鱼,再用塑料膜密封杯口,然后再在杯中接上管子,放入氧气。(图六)第七个烧杯放入金鱼后,放入一棵水草,再用塑料膜密封杯口。(图七)第八个烧杯放入金鱼后,放入氧气珠,再用塑料膜密封杯口。(图八)观察记录结果:小金鱼怎么样了?记录方法:a.用图画表示:健康活鱼:没有精神的鱼:死鱼:b.用符号来表示:高兴:着急:伤心:太阳:云彩:下雨:√ √ ×○ □  ̄ ̄c.用颜色表示:活鱼:红色没有精神的鱼:蓝色死鱼:黑色讨论:为什么第一个烧杯里的小金鱼怎样了呢?为什么它会死呢?它是用什么来呼吸的?腮是怎样呼吸的呢?为什么第二个烧杯里的小金鱼没死呢?腮在水里能呼吸吗?③为什么第三个烧杯里的小金鱼死了呢?那层薄膜有什么用呢?④与第三个烧杯的金鱼比一比,哪个杯子里的金鱼死得比较快呢?如果在烧杯里放入三条甚至四条金鱼呢?⑤第五个烧杯里的金鱼死了吗?管子接入的是什么?它有什么用?⑥第六个烧杯里的小金鱼死了吗?为什么?水草有什么用呢?⑦第七个烧杯里的小金鱼活着吗?为什么杯子被密封着,里面也没有水草,小金鱼却还活着呢?⑧小金鱼是依靠水中的什么物质来生存的呢?除了小金鱼,还有谁的生存需要氧气呢?●活动评价活动的观察性和表达性较强,充分培养了孩子的语言能力、坚持性和在同伴面前大胆表达自己的观察结果及想法的勇气和能力。活动过程中,有的幼儿还提出了一些不同的问题和想法,并且表示出想继续参与下一项活动,表现出幼儿对进行科学实验的喜爱。●重要词汇动物的生存与氧气:氧气是动植物维持生命和燃烧过程必需的气体,氧气参与了生物的新陈代谢,人类和动物的生存依赖氧气。鱼的呼吸:鱼的呼吸器官是鳃。鳃里的鳃丝有许多毛细血管,当水流经过鳃丝时,溶解在水里的氧就渗入毛细血管里,随着血液循环,氧被输送到身体各部分。血液里的二氧化碳,渗出毛细血管,排到水中。■找氧气,收集氧气,造氧气。●活动建议:活动可以在室内和室外交替进行。在准备塑料袋和选择植物时,最好能尽量搜集不同大小、不同种类的,以丰富实验,表现出实验结果的正确性和普遍性。●活动目的:通过本活动的各种方法,让幼儿知道空气和某些物质中都含有氧,并且了解收集、制造氧气的方法。让幼儿掌握使用试管和酒精灯的正确方法和步骤。培养幼儿仔细观察、独立思考和积极发言的良好习惯。●活动所需资源:蜡烛、试管、试管夹、酒精灯、碳(或用纸卷成条状)、过氧化钠、高锰酸钾、塑料膜(不透气)和小盆栽●活动内容的指导方法:氧气在哪里?让孩子用塑料袋搜集不同地方的空气。再用蜡烛放入袋口试一试:蜡烛能继续燃烧吗?这袋里的空气中含有氧气吗?收集氧气娃娃。(见图九)让幼儿分别用塑料袋罩住若干棵大小各异、不同种类的植物,经过一个白天之后(最好从早上开始),天黑前把袋取下。再用蜡烛放在袋口处试一试,看看火苗与平时在空气中燃烧时有什么不同?造氧气。(可任选以下方法)(见图十)①a.用小烧杯装1药匙的过氧化钠,再倒入少量的水,然后马上用另一个烧杯盖在烧杯上,待反应完后,用刚熄灭的碳(或用纸卷成条状代替)放入烧杯口,看看有什么现象?b.可再用大烧杯装2~3药匙的过氧化钠,做法如上,看看与用小烧杯做实验时有什么不同?②用试管装入1~2药匙的高锰酸钾,再进行加热,可用烧杯反盖在试管口处,反应完后(高锰酸钾完全变色)再用蜡烛或刚熄灭的碳(用纸卷成条状)伸入烧杯口试一试,并引导孩子注意蜡烛的火焰在空气中燃烧和在纯氧中燃烧有什么区别。(见图十一)在实验过程中,引导幼儿观察为什么收集纯氧时烧杯口要倒盖着,而不是正放着呢?并寻找结果。小结:氧气是一种比空气还要轻的气体。氧不仅仅存在于空气中和水中,在某些物质中也含有氧。纯的氧气平常是没办法收集到的,必须通过一些特定的实验来制造出来。我们所收集的只能是浓度较高的氧气——就是在同样多的空气中,里面的氧气娃娃比较多;在平常的空气中,里面的氧气娃娃比较少,所含氧气的浓度就比较低。●活动评价活动中幼儿积极性很高,幼儿通过观察、动手操作、并通过实验进行验证,都能感受到科学探索活动中的乐趣,使整个活动的气氛都很活跃。在第三部分造氧气中,教师可先做正确的直观示范后再引导幼儿操作,讲解好应注意的事项,有效地防止操作不当而造成的意外。●重要词汇植物的光合作用:光合作用是绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水合成储藏能量的有机物,并且释放出氧的过程。氧气的密度:在标准状况下(0。C,大气压强为1.013×105帕)气体密度为1.429克/升,比空气略重。(四)获得相关文字资料的途径■获得相关资料的途径:1.《初中化学当用辞书》1997年12月沈阳出版社第一版王德胜、韩永言著2.《化学》1986年12月人民教育出版社第一版冷如松、卢继英、冷燕平、吴敏磬著3.《生物学》1997年12月人民教育出版社第二版■获得材料的途径书店图书馆(知识资料书的收集)幼儿园(各班、物理宫等)文具店(有关的实验材料,如:烧杯、蜡烛、试管等)家长资源(让家长协助收集有关资料,如:玩具、积木、玻璃珠等)附:幼儿观察记录现象序号第一天第二天第三天第四天①②③④⑤⑥⑦⑧教学研讨“氧气”系列活动研究在我们的日常生活中,氧气几乎无处不在,也是生物生存所毕不可少的基本条件。孩子在活动前已对空气有了一定的了解,也对这种与空气一样看不到、摸不着、闻不到的物质有着很大的兴趣,而“氧气”科技活动恰恰为孩子们提供了满足兴趣的机会,通过此活动的尝试,我发现孩子们的兴趣更为浓厚,活动的积极性更高,许多孩子还更表现出想更进一步深入探索的欲望。通过活动,充分体现出这项活动对孩子各方面能力发展的促进作用。下面是我对此活动的一些提议:教师可将氧气的特性和一些现象编成儿歌,加强幼儿对氧气的了解。下面的儿歌仅供参考:①②眼睛看不见,氧娃娃,真神气,鼻子闻不着,它的本领真不小。用手摸不到,要燃火,不离它,用称掂不了。动物植物需要它。火离不开我,看不见,摸不着,生物需要我,没有味道称(cheng)不了。想问我是谁?何处才能找到它?我是氧宝宝。哪(儿)有空气哪(儿)有它!2.教师可根据本班、本地的实际条件,用不同的动物、植物(最好种类越丰富越好)来做实验,甚至可以设计一些孩子们利用自己身体来做的实验,从而让孩子们能更切身地体会到氧气对生物生存的作用。3.教师可以引导孩子们进行角色游戏,把实验二——“小金鱼能活吗”编成一个故事,让幼儿进行表演。4.教师可以进一步让幼儿了解人类利用氧气的特性而在生活各方面中的实际应用,如:医院用纯氧气来维持危重病人的生命;日常着火时所使用的灭火方法——用沙灭火等都是抓住氧气能助燃这一特性,隔断了着火物与空气(氧气)的接触,从而达到灭火的目的等等。有条件的幼儿园,可以联系社区,带幼儿实地观摩。附:实验图例图二图一图四图三图五图六图八图七图十图九图十二图十一