案例2 《 呼出气体与空气中CO2含量比较》的创新

探究实验报告──对人体吸入的空气和呼出的气体的探究姓名＿＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿实验日期＿＿＿＿组号＿＿＿＿＿组长＿＿＿＿＿同组人＿＿＿＿＿【探究名称】对人体吸入的空气和呼出的气体的探究【问题情境】我们时时刻刻都在吸入空气和呼出气体，但是你知道我们吸入空气和呼出气体有什么不同吗？请你认真探究！【探究目标】1.认识学习化学的一个重要途径是实验。

2.初步了解对问题进行一般探究的步骤。

3.掌握进行科学探究的一个重要方法——对比实验法。

4能依据所给信息设计实验。

【提出问题】我们吸入的空气和呼出的气体有什么不同？（1）、空气的主要成分是什么？（2）、人呼出的气体的主要成分是什么？（3）、人体吸入的空气和呼出的气体有什么不同【猜想与假设】【收集资料】1、二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊，在下面的使用中，浑浊物越多，说明气体中二氧化碳越多。

2、氧气可以使带火星木条复燃，木条燃烧越旺，说明氧气越多。

3、二氧化碳可以使燃着的木条熄灭。

4.空气主要是有氧气、氮气组成的，还含有二氧化碳、水蒸气等。

【老师提示】根据所给信息和实验仪器设计实验验证猜想。

【设计实验并验证】1.实验用品：水槽、集气瓶、玻璃片、弯头的玻璃管、胶头滴管、火柴、小木条、澄清石灰水2.你的设计：【交流评价】1.知识感悟：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

【我的收获】【巩固提高】1.如何收集一瓶某仓库内的空气？2．在“人吸入的空气和呼出的气体有什么不同”的探究活动中，下列说法不正确的是() A．人呼出气体含二氧化碳多的证据是：呼出的气体使澄清石灰水变浑浊B．人呼出气体含氧气少的证据是：呼出的气体使木条燃烧更旺C．人呼出气体含水蒸气多的证据是：呼出的气体在玻璃片上结下水珠D．人呼出气体含有氮气的依据是：空气中含有氮气，而氮气不为人体吸收【作业】利用右图装置，怎样操作可比较呼出气体与空气中二氧化碳的含量高低？。

探究实验设计之人呼出气体与空气组成的比较1．化学反应原理气体经吸入后，在肺部进行气体交换，氧气浓度减小，二氧化碳浓度增加，由于肺部温度较高，水的含量明显高于空气中，甚至达到过饱和状态，故冬天呼吸时有白雾产生。

检验氧气用燃着的木条试验，木条燃烧燃烧不旺，证明氧气浓度降低；二氧化碳用澄清石灰水验证，石灰水变浑浊，证明二氧化碳浓度比空气大；对着冷而干燥的玻璃片呼气，由于水蒸气在玻璃片上液化，玻璃片上出现水滴，由此证明呼出的气体中水的含量高于空气。

2．实验仪器：水槽、集气瓶、玻璃管、玻璃片、火柴、小木条。

实验药品：澄清石灰水。

3．探究方案：⑴取气：先在集气瓶内装满水，用毛玻璃片盖住瓶口，翻转过来，倒扣入水槽中。

如图4-1。

用弯导管伸入集气瓶内，用嘴向集气瓶内吹气，待有气泡向瓶外冒出时，大水下用毛到点璃片盖住瓶口，取出集气瓶，并正放在桌面上待用，用此法收集两瓶气体。

如图4-2所示。

由于二氧化碳能溶于水，故此操作要求速度不可太慢。

太慢，则二氧化碳溶于水，取出的气体与呼出气体差异较大。

⑶验证二氧化碳：取一瓶呼出气体和一个空瓶（里面有空气），分别滴加少量澄清石灰水，稍振荡，观察到呼出气体瓶中石灰水明显变浑浊，而空瓶中石灰水没有明显变化。

证明呼出的气体中二氧化碳含量高。

如图4-3。

⑶验证氧气：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。

如图4-4。

⑷验证水蒸气：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。

如图4-5。

做该实验时，时值高温时节，该实验往往很难观察到现象。

教师可引导学生回忆日常生活的经验，如冬天对玻璃呵气，玻璃片上有水雾。

也可以将玻璃片稍置于冰箱中冷却一小会（不可时间过长，若玻璃片温度太低，空气中的水蒸气亦可在玻璃片上凝结而出现水雾。

课题2 化学是一门以实验为基础的科学（第二课时）——人体吸入空气和呼出气体的探究的教学案例九年级化学人教版锡场镇世德初级中学徐沛宏教学目标知识与技能：1、知道学习化学的一个重要途径是实验，初步学会对实验现象进行观察和描述的方法。

2、初步学会人体吸入、呼出空气的有关实验操作。

3、通过对实验现象的观察和分析得出有价值的结论。

过程与方法：通过观察和实验探究人体吸入的空气和呼出的气体的不同。

情感与价值观：通过探究活动培养学生学习的兴趣，通过合作和交流，培养学生主动与他人合作精神。

重点、难点：重点：1、对人体吸入的空气和呼出的气体的不同进行探究2、明确表述探究所得的结论难点: 培养学生对现象的观察记录和描述能力【教学流程设计】板书设计课题2、化学是一门以实验为基础的科学二、对人体吸入的空气和呼出气体的探究二氧化碳吸入气 < 二氧化碳呼出气氧气吸入气 > 氧气呼出气水蒸气吸入气 < 水蒸气呼出气结论：呼出的气体比吸入的空气含二氧化碳多、含氧气少、含水蒸气多教学反思本节课虽然算不上课本中的难点，但这是学生接触的第一个探究实验。

师生进行共同探讨，明显体现出师生互动的过程。

在跟学生一起进行探究的时候，老师应是组织者、引导者，学生才是真正的主体。

教者鼓励学生对问题发表不同的见解，对他们提出的见解中合理的部分给予充分的肯定和表扬，对其中不合理的部分加以详细的分析，用学生能懂的理论或实验来说服他，让他明白自己的错误所在。

当学生在探究过程中遇到了困难，老师要及时加以帮助，以确保探究能顺利的进行下去。

新课程改革的确带来了教者教学观念和方式的改变。

在以后的教学过程中我们教师一定要善于发现机会、寻找机会、制造机会，与学生一起进行探究活动，在活动中让学生的怀疑勇气、思维能力、创新能力得到磨练、升华，使学生的终生学习能力得以提高。

导学案一、我能知道下列事实说明空气中含有那些成分？（１）动植物的呼吸离不开空气＿＿＿＿＿＿＿＿；（２）绿色植物的光合作用也离不开空气＿＿＿＿＿＿；（３）空气是制氮肥的原料之一＿＿＿＿＿＿＿；（４）酥脆的饼干在空气中放置一段时间会变软＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

比较人体呼出的气体与空气的差别的实验改进作者：邱扬华来源：《中学生物学》2016年第02期现行初中生物教材济南版七年级下册第三单元第二章第一节中设计了分组实验“比较人体呼出的气体与空气的差别”。

本实验中甲、乙集气瓶中是空气，丙、丁是利用排水法收集人呼出的气体。

教材中设计了2个实验：第一个是往甲集气瓶和丙集气中加入澄清石灰水，丙集气瓶中的石灰水变浑浊，甲瓶中变化不明显；第二个实验是向乙、丁两个集气瓶中分别插入燃烧的细木条，结果乙集气瓶能继续燃烧，丁集气瓶中燃烧木条很快熄灭。

教材中介绍的实验只能牵强地验证人体呼出的气体含较多二氧化碳和较少的氧气。

而燃烧的木条放入丁集气瓶中，燃烧的木条熄灭，是二氧化碳多造成的，还是氧气少造成呢？这不能有力证实呼出的气体含较少氧气。

并且用排水法收集呼出的气体操作复杂且容易失败。

笔者在给学生进行分组实验室时，对本实验进行适当改进，不仅效果明显，而且还能定量测出人呼出的气体中二氧化碳的含量。

下面简要介绍改进后的实验操作方法。

1 实验所需仪器及用品集气瓶、橡胶管、澄清的石灰水、氢氧化钠溶液、软木塞、玻璃导管、火柴、细木条、注射器、铁架台、U形管、秒表、毛玻璃、止水夹。

2 实验一（1）选用盛有50 mL澄清石灰水的甲、乙2个集气瓶，分别用软木塞塞住瓶口，用玻璃导管和橡胶管连在一起。

把玻璃导管通过软木塞插入瓶内，橡胶管连在玻璃导管上方，用止水夹夹住橡胶管。

首先，打开止水夹用注射器向甲集气瓶打气30 s，可观察到澄清的石灰水没有明显变化。

然后打开止水夹向乙集气瓶吹气，发现澄清的石灰水变浑浊。

（2）实验创新点及意义：①比较空气中二氧化碳与呼出气体中二氧化碳的含量的明显不同，在同一环境中打气、吹气，对比效果明显。

②此操作不仅可比较出空气中二氧化碳与呼出气体中二氧化碳的含量不同，亦可同时证明使澄清石灰水变浑浊的二氧化碳不是空气中的二氧化碳，而是呼出气体中的二氧化碳，进而说明人体呼吸的气体中含有较多的二氧化碳。

技术方法教育与装备研究2018年第6期“对人体吸入的空气和呼出气体的探究”实验改进张静摘要:针对义务教育教科书《化学》九年级上册（人教版）第一单元课题2 “对人体吸入的空气和呼出气体的探究”实验存在的一些有争议和引起质疑的问题，利用生活中和实验室常见的材料和器材进行实验方案的改进，解决了存在的问题。

关键词：人体吸入的空气和呼出气体；实验；改进义务教育教科书《化学》九年级上册（人教版)第一单元课题2 “对人体吸入的空气和呼出气体的探究”中，方案设计首先用排水集气法收集人体呼出的气体,然后分别检验吸入的空气与呼出气体中的氧气、二氧化碳、水蒸气的含量有何变化。

笔者认为该实验存在一些不足和争议之处，因此就通过不断尝试，做了如下实验改进。

一、实验设计一：检验对比人体吸入的空气和呼出气体中二氧化碳含量的变化(一）原实验存在的不足该实验用排水法收集人体呼出的气体，会使学生认为可用排水集气法收集二氧化碳。

一部分课外知识丰富的学生已经知道二氧化碳能溶于水，于是就提出了质疑:呼出的气体中的二氧化碳会部分溶于水，该实验不严谨。

而在教材第六单元学习二氧化碳的收集方法时，学生又会得知二氧化碳是一种能溶于水的气体，不能用排水集气法收集，这便自相矛盾。

在学生学完二氧化碳的实验室制法时,总有学生提出类似疑问。

再者，用排水法收集的气体样品，由于二氧化碳溶于水会使其中二氧化碳的含量低于实际呼出气体中的含量。

与呼出的气体相比,成分已经变化，因而不能准确说明问题。

而且由于用排水法收集的样品，二氧化碳的浓度降低，实验时效果不够明显。

(二）实验改进方案一(1)实验用品气球，注射器,小烧杯，澄清的石灰水。

(2)实验步骤如图1，用气球收集呼出的气体。

气球吹起后，用橡皮筋将口扎住。

将50mL—次性注射器插入口处，抽取袋中气体，注入盛放在小烧杯中的澄清石灰水中，记录可观察到明显的浑浊现象时注入的气体体积;再用注射器抽取等量的空气，注入另一杯等量的澄清石灰水中，发现并无明显现象。

“检验人体呼出气体成分的变化”实验的创新和改进作者：袁霞来源：《世纪之星·交流版》2018年第04期[摘要]生物学是自然科学中的一门基础科学，也是一门实验科学，一切生物学知识都来源对大自然的观察和实验，因此实验教学在生物学教学中尤为重要。

为了倡导教师和学生在教学过程中的创新精神，合理有效地体现新课改思想，培养学生的创新精神和实践能力，作为生物学教师对生物教学中部分实验的创新和改进势在必行。

[关键词]生物学；实验创新；改进生物学是自然科学中的一门基础科学，也是一门实验科学，一切生物学知识都来源对大自然的观察和实验，因此实验教学在生物学教学中尤为重要。

但在我们的实验教学中有一些实验如按教材中的实验装置进行操作会出现如浪费时间、损耗材料以及有安全隐患等情况，有些学校也没有相应的器材供老师和学生使用。

为了倡导教师和学生在教学过程中的创新精神，合理有效地体现新课改思想，培养学生的创新精神和实践能力，作为生物学的学科教师，我们应该与时俱进地改变自身固化的教学行为和教学模式，更好地在课堂上与学生互动，提高学生学习的积极性和主动性。

因此，作为生物学教师对生物教学中部分实验的创新和改进势在必行。

“检验人体呼出气体成分的变化”实验的创新和改进应用于北师大版七年级下册第十章《人体的能量供应》第一节《食物中能量的释放》教师演示实验中。

这个创新和改进的实验曾获得初中生物教师创新实验技能大赛市级一等奖。

下面我就教材中的实验和创新改进后的实验比较来谈一谈心得。

一、创新改进后的实验忠于教材中的实验原理利用二氧化碳能够使澄清石灰水变浑浊的原理检验人体呼出的气体中二氧化碳的含量比空气中二氧化碳的含量高；利用氧气有助燃作用的原理检验人体呼出的气体中氧气的含量比空气中氧气的含量低。

二、创新改进后的实验在实验装置和实验步骤上的改变上图为教材中的实验装置上图为创新和改进后的实验装置（一）在北师大七下生物课本中的实验步骤如下：1.取大小相同的四个瓶子（250ml），分别标号为A、B、C、D。

一、概述二氧化碳是一种重要的气体，在大气中起着重要的作用。

然而，过量的二氧化碳排放对环境和人类健康都会构成危害。

对空气和呼出气体中二氧化碳含量进行检验具有重要意义。

本文将介绍几种常见的检验方法。

二、空气中二氧化碳的检验方法1. 红外气体分析法红外气体分析法是目前最常用的检验空气中二氧化碳含量的方法之一。

该方法利用二氧化碳分子对红外光的吸收特性，通过检测样品气体对红外光的吸收量来测定二氧化碳的含量。

这种方法的优点是检测灵敏度高，准确度高，同时还可以实现上线监测。

红外气体分析法被广泛应用于空气质量监测和环境保护领域。

2. 气体色谱法气体色谱法是另一种常用的检验空气中二氧化碳含量的方法。

该方法利用气体色谱仪对样品气体中的二氧化碳进行定量分析。

气体色谱法的优点是检测精度高，同时可以对多种气体进行同时检测，并且还可以进行气体成分的定性分析。

气体色谱法也被广泛应用于各种空气质量监测和研究领域。

1. 呼出气体分析仪呼出气体分析仪是用于检验呼出气体中二氧化碳含量的常见方法。

该方法通过呼出气体分析仪对呼出气体中的二氧化碳进行实时监测，可以快速、准确地获得呼出气体中的二氧化碳含量。

呼出气体分析仪广泛应用于临床诊断、医疗保健领域。

2. 血液二氧化碳分压法血液二氧化碳分压法是一种较为传统的检验呼出气体中二氧化碳含量的方法。

该方法通过采集血液样品，用特定的仪器对血液中的二氧化碳分压进行检测，从而间接反映呼出气体中的二氧化碳含量。

血液二氧化碳分压法准确度高，但操作较为繁琐，需要专业的技术人员进行操作。

四、结论空气和呼出气体中二氧化碳的检验方法有多种，每种方法都具有其独特的优点和适用范围。

在实际应用中，可以根据具体的检验需求和条件选择合适的检验方法，以确保获取准确的检测结果。

随着科学技术的不断进步，新的检验方法和技术也在不断涌现，为空气和呼出气体中二氧化碳的检验提供了更多的选择和可能性。

希望本文介绍的检验方法能够对相关领域的研究和实践工作提供一定的参考和帮助。

探究：人体呼出的气体中二氧化碳的含量与空气中的二氧化碳含量的比较编写人：曹莉莉沈盈丽[教学目标]1、能根据已有的知识或经验对提出的问题进行猜想，并能设计实验加以探究。

2、能积极参与小组实验设计中，并对实验设计提出合理的建议。

3、能参与实验过程中的讨论、现象描述及记录，能通过实验获得正确的结论。

[提出问题] 人体呼出的气体中二氧化碳的含量是否比吸入的气体（空气）中二氧化碳的含量多？[做出假设]人体呼气中的二氧化碳含量比空气中的二氧化碳含量。

[设计并完成实验]小组实验方案设计：（利用晚修时间进行，结合用文字和图示进行说明）[学生方案设计]学生原型设计方案选取第一组：探究：空气中CO2的含量与人体呼出的气体中CO2的比较器材：两个等大的试管，2条导管，10ml的石灰水，秒表步骤：①分别向试管甲、乙中倒入5ml的石灰水②同一时间向甲试管通入人体呼出的CO2，向乙试管中通入空气中的CO2，15秒后观察石灰水的变化情况。

第二组：步骤：①取两杯等体积、等溶质质量分数的石灰水②取一塑料袋，在没有空气的情况下将呼出的气体吹进塑料袋中③取两根等容积的针筒，先将针筒内气体排出，再分别吸入同等体积的空气和呼出的气体（从塑料袋吸入）。

④分别将针筒内的气体通入各自的烧杯中（要现象明显，可重复多次），观察现象⑤得出结论第三组：步骤：①在导管A处夹上止水夹，在C处通入空气，发现（Ⅰ）处的澄清石灰水没有明显变化②在导管B处，通入人体呼出的气体，发现（Ⅱ）处的澄清石灰水变白色浑浊。

结论：人体呼出的气体中CO2的含量比空气中的CO2含量多[筛选实验]通过教研组讨论，从学生的实验设计中选出有代表性的实验来探究。

[教师实验准备]实验一：两个塑料袋（袋口置一长玻璃管，用透明胶封住），一个较大塑料袋（用于给其中一个塑料袋充空气），小烧杯两个，石灰水一瓶实验二：注射器（2个，60ml ），小烧杯两个，石灰水一瓶实验三：锥开瓶，带导管的双孔橡皮塞（导管一长、一短，玻璃导管前用胶管连接，便于吹气或呼气，也防止操作过程中玻璃割到嘴），小烧杯两个，石灰水一瓶。

比较人呼出气体较环境气体中含较多二氧化碳微课教学设计No.1核心素养目标1、让学生系统认识二氧化碳的物理性质和化学性质；全面了解二氧化碳在自然界中的作用及对人类生活、生产的用途；2、通过生活现象、实验事实推测二氧化碳的性质，培养学生严谨求实的精神和证据推理的素养；3、让学生通过实验探究、讨论交流，认识二氧化碳气体的物理性质、化学性质、用途。

学会使用实验方法获取信息，并用比较、归纳等方法对获取的信息进行整理总结，提升科学探究素养。

4、发扬善于合作、勤于思考、勇于创新和实践的精神，培养学生合作意识以及勤于思考、严谨求实、勇于创新和实践的科学精神。

5、通过交流讨论温室效应，启发学生思考寻找全球变暖的真正元凶，引导学生关注社会、关注生活，保持和增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲，培养社会责任感No.2教学重难点1. 教学重点：认识并掌握CO2的物理性质和化学性质；通过自主探究的学习模式，提高对实验现象的观察、描述、总结的能力。

2. 教学难点：通过自主探究的学习模式，提高对实验现象的观察、描述、总结的能力。

No.3 教学过程一、二氧化碳的物理性质及对应的探究实验：无色无味，常温常压下为气体。

一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。

【实验操作】如下图（1），将CO2气体慢慢倒入杯中。

【实验现象】蜡烛自下而上依次熄灭。

【实验分析】二氧化碳气体沿烧杯内壁流下，先聚集在底部，然后逐渐上升，把杯内的空气自下而上排出。

【实验结论】①一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧；②一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。

二氧化碳能溶于水。

【实验操作】如下图（2）向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。

【实验现象】瓶体变瘪。

【实验分析】二氧化碳溶于水时，使瓶内的气体体积减小，因而压强减小，外界大气压把瓶子压瘪了。

【实验结论】二氧化碳能溶于水。

二、二氧化碳的化学性质一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。

探究人体吸入的空气和呼出的气体有什么不同
已知：
（1）二氧化碳可以使澄清石灰水变成白色浑浊液，白色浑浊液越多，说明二氧化碳越多。

（2）氧气可以使带有火星的木条复燃，木条燃烧越旺，说明氧气越充足。

（3）二氧化碳本身不燃烧也不支持燃烧，因此二氧化碳可以使燃着的木条熄灭。

（4）空气主要是由氮气、氧气组成的，还含有二氧化碳、水蒸气等。

对人体吸入的空气和呼出的气体的探究，主要观察呼吸前后二氧化碳、氧气、水蒸气含量的变化。

（1）用法收集2瓶人体呼出的气体。

（2）实验步骤、现象及结论如下表：。

实验的改进与创新哈尔滨市松浦学校刘祥兵化学是一门以实验为基础的科学，实验是科学探究的重要手段，实验有助于培养学生的科学精神，提高学生的科学素养。

八年级作为化学的起始学年，充分激发学生的化学学习兴趣，形成持续的学习化学的热情，化学实验就是必不可少的。

所以我很关注实验设计的科学性和趣味性。

下面我要说的是人教版八年级第一单元课题2化学是一门以实验为基础的科学其中的两个实验。

实验1、对人体吸入的空气和呼出的气体成分的探究。

这是化学初学者接触到的很重要的一个实验。

教材通过对比实验得出了空气中和呼出气体中关于氧气、二氧化碳和水蒸气含量的不同，我的第一个创新是让学生自制饱和的石灰水。

实验的前一天布置学生用海苔或者雪饼等食品包装中的生石灰干燥剂配置饱和的石灰水，这样做的好处是，学生对于化学实验以及仪器和药品本就充满着好奇，让他们自己动手准备试剂更会让他们觉得化学的其乐无穷，而且操作简便、安全。

提示学生不要把生石灰弄到眼睛里，不要用手接触生石灰。

实验步骤是：放学后回家取大约1克生石灰加入空的矿泉水瓶中，然后加入大约500克纯净水，拧紧瓶盖，充分震荡，静置一晚，第二天早晨将上层清液小心的倒入另一个空矿泉水瓶中，拧紧瓶盖，这样一瓶饱和的澄清石灰水就配置好了。

上课时收集一瓶呼出的气体和一瓶空气，分别向两个集气瓶中滴加学生配置的相同滴数的饱和石灰水，盖上玻璃片，震荡，观察现象，得出呼出气体中的二氧化碳比空气中的多。

学生乐于用自己配置的石灰水做实验，学习过程变得主动化，成功的做出实验学生是很兴奋的，新课改的课堂教学评价应该多样化，我把小组合作和动手实验能力也纳入到评价之中。

因此我也及时的表扬、鼓励实验积极的同学。

关于实验的操作以及结论就很容易记住了，这就是新课改的结果，学生积极主动的学习，课堂以学生为本，真正实现在做中学，在过程中深度学习、真实学习，这样做就激发了学生持续学习化学的热情和兴趣。

优点：食品干燥剂生石灰废物利用，节约实验室的氢氧化钙，学生在家也可以制取饱和的石灰水，成功率高，石灰水保存在矿泉水瓶中密封性好，不易变质。