對(duì)“燃燒條件演示實(shí)驗(yàn)”的評(píng)析及創(chuàng)新設(shè)計(jì)

潘國(guó)榮+白顯圣

摘要：燃燒的條件實(shí)驗(yàn)是初中化學(xué)重要的課堂演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，對(duì)比全國(guó)現(xiàn)行多種版本的教科書，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)各有千秋，但均有一些不足。新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，補(bǔ)充了可燃物與非可燃物的對(duì)比，使用身邊的物質(zhì)做實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生產(chǎn)生親切感，并讓實(shí)驗(yàn)在封閉的環(huán)境里進(jìn)行，消除了實(shí)驗(yàn)污染對(duì)師生健康的危害，使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛴糜趯W(xué)生的課堂探究活動(dòng)。

關(guān)鍵詞：燃燒條件；演示實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)探究；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1005–6629（2015）7–0061–04 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

“燃燒的條件實(shí)驗(yàn)”是《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》中一個(gè)重要的演示實(shí)驗(yàn)，也是一個(gè)學(xué)生必做的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。因此，一個(gè)設(shè)計(jì)合理、科學(xué)的實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)“物質(zhì)的燃燒一般需要同時(shí)滿足三個(gè)條件”這一個(gè)問(wèn)題具有重要的意義。

1 教科書演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在現(xiàn)行各版本《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·化學(xué)》教材中“燃燒的條件實(shí)驗(yàn)”的設(shè)計(jì)不盡相同。有的是用“燒不壞的手帕”[1]做演示實(shí)驗(yàn)，有的設(shè)計(jì)了“學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)”[2]卻沒(méi)有具體的演示實(shí)驗(yàn)，有的只講滅火的原理[3]而沒(méi)有燃燒的條件實(shí)驗(yàn)。其他版本教科書中比較典型的“可燃物燃燒條件實(shí)驗(yàn)”設(shè)計(jì)有以下兩種：

1.1 人教版教科書的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[4]

在500mL燒杯中加入300mL熱水，底部放用硬紙圈圈住的一小塊白磷。在燒杯口上蓋一薄銅片，銅片上一端放一小堆干燥的紅磷，另一端放一小塊干燥的白磷（如圖1-a），觀察現(xiàn)象。用導(dǎo)管對(duì)準(zhǔn)上述燒杯底部的白磷，通入少量氧氣（或空氣，如圖1-b），觀察現(xiàn)象。

1.2 仁愛版教科書的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[5]

取少量干燥的紅磷和白磷分別置于如圖2所示的薄銅片上，用酒精燈對(duì)準(zhǔn)薄銅片加熱，觀察現(xiàn)象。在500mL燒杯中加入300mL沸水，投入一小塊白磷（如圖3所示），觀察現(xiàn)象，鼓入空氣，再觀察現(xiàn)象。

2 教科書演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足

教科書演示實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足主要是：

（1）這些實(shí)驗(yàn)都是在敞開的環(huán)境中進(jìn)行的，容易造成環(huán)境污染，從而影響師生的身體健康。

（2）這些實(shí)驗(yàn)只能用于教師的演示實(shí)驗(yàn)而不能用于學(xué)生的課堂探究活動(dòng)。

（3）實(shí)驗(yàn)藥品與物品用量偏大，一些藥品甚至沒(méi)有說(shuō)明用量，不好控制。

（4）“白磷在水中燃燒”實(shí)驗(yàn)，不管是鼓入空氣，還是通入氧氣，其操作都比較復(fù)雜，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，且不容易做成功。

3 可燃物燃燒條件的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)綜述

可燃物燃燒條件實(shí)驗(yàn)改進(jìn)在許多書刊上已經(jīng)有很多成果發(fā)表，這些成果雖然各有特色，但是，這些改進(jìn)還存在一些不足：物品用量多，程序復(fù)雜，課前準(zhǔn)備用時(shí)長(zhǎng)，操作不簡(jiǎn)便等。下面就兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)進(jìn)行簡(jiǎn)述。

3.1 紅磷與白磷燃燒對(duì)比實(shí)驗(yàn)改進(jìn)簡(jiǎn)述

蘇翰老師[6]認(rèn)為小試管氧氣不足，不能支持燃燒，他“將紅磷和白磷分別放在兩個(gè)大試管中，在試管口各套一個(gè)癟氣球，用橡皮筋固定。然后將兩支大試管同時(shí)浸在盛有熱水的燒杯中”。王西甫老師[7]是“取黃豆粒大小的紅磷和白磷迅速放入盛滿CO2的大試管中，塞上帶氣唧的雙孔橡皮塞……將放有白磷和紅磷的大試管放入熱水中……同時(shí)用氣唧向兩支試管中鼓入空氣”。胡媛媛老師[8]是“將白磷與紅磷用橡皮塞密封在大試管中，并放于熱水里”。韓程明老師[9]的改進(jìn)是“在A、B、C（C里盛CO2）3支試管中放入綠豆粒大小的紅磷、白磷、白磷，塞好橡皮塞，將3支試管同時(shí)放入熱水中”。張艷琴等老師[10]的改進(jìn)是“將紅磷、白磷分別放入兩試管中，用帶玻璃導(dǎo)管的橡皮塞塞住試管口，玻璃管的外端固定一氣球，保證試管內(nèi)有較多的空氣，完全封閉后再將兩試管同時(shí)浸入熱水中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”。其他的一些改進(jìn)比較復(fù)雜，不再例舉。

3.2 水里白磷燃燒實(shí)驗(yàn)改進(jìn)簡(jiǎn)述

蘇翰老師[11]的改進(jìn)是“用礦泉水瓶收集一瓶氧氣配單孔塞連接一個(gè)小漏斗，側(cè)著插入水下，蓋在熱水中的白磷上面，輕擠水瓶，使氧氣與白磷接觸”。胡媛媛老師[12]的改進(jìn)是“將一只大試管罩住熱水中銅圈內(nèi)的白磷，用大試管中的空氣排開白磷周圍的水，使熱水下的白磷與空氣接觸”。張艷琴等老師[13]的改進(jìn)是“在燒杯中放一金屬圓柱體（金屬圓柱體上端固定一螺絲帽），注入適量熱水浸沒(méi)金屬圓柱體，在圓柱體上端的螺絲帽中放一小塊白磷。用一空試管向下罩住水中的金屬圓柱體（白磷）”。吳國(guó)權(quán)老師[14]的改進(jìn)方案是“用25mm×200mm的大試管（內(nèi)充滿氧氣并用塞子塞?。┘?00mL燒杯各1只，開水（燒杯內(nèi)水位高度約為大試管的1/2）……將粗銅絲環(huán)平放在燒杯中間，燒杯中加開水約300mL后……取半粒黃豆大的白磷……放入螺母的中央……拿內(nèi)部充滿氧氣的大試管口朝下迅速將白磷罩住”。錢勝等老師[15]的改進(jìn)方案是“在燒杯中裝入約2/3體積的熱水，在燒杯底部放入綠豆大小的一塊白磷。先用一只燒杯收集滿氧氣，再把試管迅速倒插入熱水中并罩住白磷”。其他的一些改進(jìn)比較復(fù)雜，不再例舉。

3 燃燒的條件演示實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)1 用坩堝鉗（或鑷子）分別夾一小塊石頭（瓦片、磚頭片、玻璃片等）與木塊在酒精燈火焰上加熱，或者分別拿一根木條與一根玻璃棒（或玻璃長(zhǎng)條等）在酒精燈火焰上加熱，觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)2 用坩堝鉗（或鑷子）分別夾住一小塊無(wú)煙煤與木炭在酒精燈火焰上加熱，觀察現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)3 （1）在兩個(gè)250mL燒杯中分別加入大約125mL 75℃左右的熱水和室溫水，把事先已經(jīng)將小的一端輕鑿了一個(gè)小圓形淺凹槽的3號(hào)橡皮塞放入燒杯的熱水中。

（2）將一小撮（綠豆量）干燥紅磷放入20×200mm規(guī)格的干燥試管里，用小氣球套住試管口后，放入燒杯的熱水中。

（3）將兩?！懊琢印贝笮〉陌琢紫扔脼V紙吸去表面上水分后分別放入兩支20×200mm規(guī)格的干燥試管里，用小氣球套住試管口后，一支先放入盛室溫水的燒杯中，另一支再放入上述（2）燒杯的熱水中。

觀察（2）與（3）三支試管中產(chǎn)生的現(xiàn)象。

（4）取出兩支試管后，將“米粒樣”大小的白磷放入燒杯熱水中橡皮塞小端的凹槽里，觀察現(xiàn)象；再用一支20×200mm規(guī)格的干燥試管垂直倒插入燒杯里的橡皮塞中塞緊罩住白磷，觀察現(xiàn)象。

（5）把（2）中裝干燥紅磷的試管外壁擦干，取出小氣球，用帶干燥管（內(nèi)裝吸有氫氧化鈉溶液的紗布）的橡皮塞塞緊試管口，將試管底部的紅磷抖動(dòng)聚集到試管的中下部后，在酒精燈火焰上對(duì)準(zhǔn)紅磷加熱，觀察現(xiàn)象。

4 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)效果

實(shí)驗(yàn)1中，只有木塊或木條能夠燃燒。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明“物質(zhì)具有可燃性才能燃燒”。

實(shí)驗(yàn)2中，木炭燃燒而無(wú)煙煤不燃燒。在相同的短時(shí)間內(nèi)加熱，酒精燈火焰沒(méi)點(diǎn)燃煤塊。這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明“可燃物燃燒需要達(dá)到一定的溫度”。溫度沒(méi)有到達(dá)可燃物的著火點(diǎn)，它就不能燃燒。

實(shí)驗(yàn)3中，（2）先放進(jìn)熱水的紅磷不燃燒（黑色部位），（3）后放進(jìn)熱水的白磷燃燒了，看到了明亮的火光，如圖4所示。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明“可燃物燃燒需要一定的溫度”，“不同的可燃物燃燒時(shí)需要的溫度不一樣”。

（4）把白磷放到燒杯熱水中橡皮塞小端的凹槽上，白磷熔化后像一個(gè)白色的珍珠，如圖5所示，沒(méi)有燃燒。插入試管后，橡皮塞小端凹槽上的白磷燃燒起來(lái)了，看到了明亮的火光，如圖6所示。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明“可燃物燃燒需要與氧氣或空氣接觸”。

（5）給上述聚集到試管中下部的紅磷加熱一段時(shí)間后，試管里的紅磷燃燒起來(lái)了，將試管移動(dòng)離開火焰后，看到明亮的火光，如圖7所示。實(shí)驗(yàn)同時(shí)說(shuō)明“溫度達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)，它才能夠燃燒”，“具有可燃性的物質(zhì)才能夠燃燒”。

5 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在教學(xué)中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2可用于學(xué)生探究活動(dòng)，這能夠培養(yǎng)學(xué)生的探究、合作精神。實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)生“通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)化學(xué)”的最佳方法，能夠幫助學(xué)生很好地認(rèn)識(shí)“燃燒的條件”，對(duì)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生來(lái)說(shuō)很有意義。

實(shí)驗(yàn)3的準(zhǔn)備與操作難度相對(duì)大了一些，建議由教師演示。如果學(xué)生基礎(chǔ)比較好，動(dòng)手能力比較強(qiáng)，也可以由學(xué)生操作。需要注意的是：（1）帶干燥管（內(nèi)裝吸有氫氧化鈉溶液的紗布）的橡皮塞。（2）小的一端輕鑿了一個(gè)小圓形淺凹槽的3號(hào)橡皮塞（圓形淺凹槽的寬度約為6mm，深度約為3mm）。（3）將一小撮（綠豆量）干燥紅磷放入20×200mm規(guī)格的干燥試管里。（4）將一?！懊琢印贝笮〉陌琢紫扔脼V紙吸去表面上水分后放入 20×200mm規(guī)格的干燥試管里。這四個(gè)制作與操作，前面三個(gè)必須由教師指導(dǎo)學(xué)生在課前準(zhǔn)備好，以節(jié)約探究時(shí)間，第四個(gè)操作分發(fā)白磷由教師把關(guān)發(fā)放，以保證實(shí)驗(yàn)的安全與成功。

6 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

（1）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合理，操作方便，現(xiàn)象明顯，快速高效，既可以用于教師的課堂演示，也可以用于學(xué)生的探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

（2）通過(guò)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究或教師的實(shí)驗(yàn)演示，在完成了三個(gè)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生很自然地推出和理解了“燃燒的條件”是三個(gè)，實(shí)現(xiàn)了新課程讓學(xué)生“通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)化學(xué)”的理念。

（3）實(shí)驗(yàn)用品簡(jiǎn)單易得，使用試管和燒杯小、用水量和藥品量少，既節(jié)約又環(huán)保。

（4）磷的燃燒實(shí)驗(yàn)是在封閉的環(huán)境中進(jìn)行的，有效防止了產(chǎn)生的污染物在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中擴(kuò)散，保護(hù)了環(huán)境，維護(hù)了師生的安全和健康。

（5）實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2使用了學(xué)生身邊熟悉的物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，讓學(xué)生產(chǎn)生一種親切感，促使學(xué)生進(jìn)一步關(guān)注身邊的化學(xué)物質(zhì)和發(fā)生的化學(xué)變化。

（6）水中白磷燃燒實(shí)驗(yàn)，不必事前制取氧氣，也不用氣唧鼓入空氣，白磷液珠固定在橡皮塞的凹槽里不會(huì)滾動(dòng)，讓實(shí)驗(yàn)變得簡(jiǎn)捷，成功率高。從而可以用于學(xué)生的操作探究，增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，提高課堂教學(xué)效果。

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