基于觀念建構(gòu)的“學(xué)生實驗活動”新嘗試

摘要：“蠟燭燃燒”是初中化學(xué)課程中一個核心的探究活動，承載了許多物理、化學(xué)知識。在細致研究課標、比較四個版本教材的基礎(chǔ)上，抓住“物質(zhì)燃燒的條件”所蘊涵核心知識的邏輯關(guān)系、科學(xué)方法和化學(xué)思想，圍繞知識的價值和學(xué)生的思維有邏輯地以“蠟燭的燃燒”設(shè)計學(xué)生實驗活動，著重培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計實驗?zāi)芰?、觀察能力和化學(xué)思想和觀念。

關(guān)鍵詞：學(xué)生實驗；蠟燭燃燒；燃燒的條件；化學(xué)觀念

文章編號：1008-0546（2017）01-0019-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.005

筆者在《教學(xué)與管理（中學(xué)版）》2014年第11期上發(fā)表了《不同版本初中化學(xué)教材“學(xué)生實驗活動”內(nèi)容編寫特點及對比分析》一文，對比了三個版本教材中8個“學(xué)生實驗活動”的編寫特點，提出學(xué)生實驗活動的策略，被人大復(fù)印報刊《中學(xué)化學(xué)教與學(xué)》轉(zhuǎn)載于2015年第2期上。就如何組織學(xué)生實驗的教學(xué)活動，很多同行要求介紹具體操作流程。2013年11月，筆者參加了江蘇省初中化學(xué)優(yōu)質(zhì)課評比活動，設(shè)計并執(zhí)教了“學(xué)生實驗活動三——物質(zhì)燃燒的條件”，獲得一等獎。該設(shè)計完全突破教材的預(yù)設(shè)，以蠟燭的燃燒為主線，拓寬了學(xué)生的視野，增進了對科學(xué)探究的理解，得到點評專家的高度贊揚。經(jīng)過兩年多的實踐和反思，又得以豐富和發(fā)展?，F(xiàn)以本節(jié)“學(xué)生實驗活動”課的課堂組織為例，拋磚引玉，與同行交流學(xué)習(xí)。

一、整合不同版本教材資源，從學(xué)科觀念的高度確立探究主題

探究主題的確立是學(xué)生實驗教學(xué)的核心，也是培養(yǎng)學(xué)生探究意識和提高探究能力的重要途徑?！拔镔|(zhì)燃燒的條件”是課程標準規(guī)定的8個學(xué)生實驗活動之一，由化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)來看，通過實驗怎樣才能學(xué)到更多的化學(xué)知識，亦即為什么要把燃燒作為初等化學(xué)中的一個主題？解決了這個問題，就能夠通過教學(xué)和實驗活動使得學(xué)生加深對于燃燒、著火和滅火的進一步的認識和感悟，所以這是一個值得認真研究的問題[1]。

為了讓學(xué)生認識化學(xué)變化的控制之本，揭示知識背后隱含的化學(xué)思想，筆者通過對比人教版、滬教版、魯教版、科粵版四個版本教材中該實驗設(shè)計發(fā)現(xiàn)，除魯教版教材外，三個版本教材都采用蠟燭作為實驗用品，將燒杯罩住點燃的蠟燭，說明燃燒的條件之一：需要有氧氣（或空氣）。因此，筆者對教材實驗進行深層次的拓展，充分挖掘“蠟燭的燃燒”的教育價值，將探究的主線確定為“初探——再探——三探——反思”蠟燭的燃燒4個板塊[2]（表1）。

通過主題探究，使學(xué)生從化學(xué)的角度認識燃燒就是一種化學(xué)反應(yīng)，控制和優(yōu)化燃燒的條件就能控制和促進燃燒的進行，揭示知識背后隱含的化學(xué)思想。使學(xué)生自然而然地從自然走近化學(xué)，體會到化學(xué)就在身邊，啟發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和愿望。

二、從“三維目標”的高度整體規(guī)劃，建立化學(xué)思想方法

建立化學(xué)思想方法，有利于更深刻把握問題的本質(zhì)，樹立分析問題的廣闊視角，提高解決問題的能力。該設(shè)計既關(guān)注有效推進學(xué)生的理性思維，幫助學(xué)生理解和掌握燃燒的條件的內(nèi)涵和外延，又關(guān)注教材內(nèi)容、化學(xué)學(xué)科觀念與學(xué)生已有生活經(jīng)驗的有機結(jié)合。學(xué)生自然會有意識地利用燃燒、控制燃燒。通過控制反應(yīng)條件以及反應(yīng)物的量，可以使反應(yīng)向著有利于人類的方向進行，從而使化學(xué)反應(yīng)更好地服務(wù)于人們的生活。

例如：[初探——蠟燭的燃燒]

[分組實驗]1.點燃蠟燭，觀察蠟燭燃燒過程中的現(xiàn)象；2.將冷的蒸發(fā)皿放在火焰的上方，提出與蠟燭燃燒有關(guān)的問題。

生1：為什么蠟燭需要有一根燭芯？燭芯的作用是什么？

生2：為什么冷的蒸發(fā)皿上會有黑色物質(zhì)產(chǎn)生？

生3：為什么蠟燭剛開始時，不易點燃且火焰較?。?/p>

生4：為什么蠟燭在吹滅時，有一股白煙？

[設(shè)計意圖]提出一個問題，往往比解決一個問題更重要。通過讓學(xué)生觀察蠟燭的組成，蠟燭在燃燒過程中、熄滅瞬間以及冷的蒸發(fā)皿上的現(xiàn)象并提出相關(guān)問題，引入課題。

師：要了解其中的奧秘，接下來請各小組認真閱讀相關(guān)實驗要求、操作步驟及注意事項，完成實驗，將實驗現(xiàn)象和結(jié)論填寫在實驗報告上，探究物質(zhì)燃燒的條件（表2）。

師生通過實驗現(xiàn)象分析、總結(jié)得出：要使燃燒反應(yīng)發(fā)生，必須同時滿足三個條件：（1）物質(zhì)具有可燃性；（2）可燃物與充足氧氣接觸；（3）可燃物的溫度達到其自身的著火點（即可燃物燃燒所需要的最低溫度）。

[視頻展示]播放筆者引燃煤爐的視頻，解釋將引火材料（紙、刨花、木塊）和蜂窩煤依次放置的依據(jù)是什么？

[演示實驗] 取備好的綠豆粒大小放入盛有開水的燒杯中，并將白磷用小鐵圈罩住，再分別另取一塊相同大小的白磷和紅磷置于兩支試管中，迅速罩上氣球，也放入燒杯中。學(xué)生觀察到試管中的白磷燃燒了，而水下的白磷和紅磷沒有燃燒。再將事先收集滿氧氣的大試管罩住水下的白磷，請大家注意觀察實驗現(xiàn)象并加以分析，其中的原理是什么呢？

[設(shè)計意圖]通過分組實驗、視頻展示、演示實驗、問題引領(lǐng)等環(huán)節(jié)，采用控制變量法、對比法和分析歸納法等多種科學(xué)探究方法，從“水火不容”到“水火相容”，在取得實驗事實的基礎(chǔ)上分析實驗現(xiàn)象，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生對物質(zhì)燃燒的條件有特別深刻的認識，在具體知識的學(xué)習(xí)中形成和發(fā)展對化學(xué)觀念的認識；形成認識上述內(nèi)容的基本思路和方法。在具體知識的教學(xué)中有效實施觀念教學(xué)[4]。

再如：[再探——蠟燭在氧氣中的燃燒]

師：是不是有了這三個條件，我們就可以很好地利用燃燒為我們服務(wù)了呢？接下來請大家看幾幅圖片。

[課件展示]我省四市因焚燒秸稈而產(chǎn)生的霧霾天氣圖片。

[分組實驗]蠟燭在氧氣中的燃燒，比較蠟燭在空氣和在氧氣中燃燒現(xiàn)象的異同。總結(jié)使燃燒變得更旺的方法。

[演示實驗]在燃著的酒精燈火焰上撒少量的還原鐵粉、酒精噴霧燃燒。

[課件展示]碳與氧氣反應(yīng)的微觀示意圖，從微觀分析碳在空氣中和在氧氣中的反應(yīng)。

通過實驗現(xiàn)象，總結(jié)得出：增大氧氣的濃度或增大可燃物與氧氣的接觸面積，都能促進可燃物燃燒。

[設(shè)計意圖]由焚燒秸稈產(chǎn)生的霧霾天氣，得出必須優(yōu)化燃燒的條件的結(jié)論，使得燃燒朝著有利的方向發(fā)展。與在空氣中的燃燒相比，蠟燭發(fā)生了完全燃燒，放熱多，污染少。鐵粉的燃燒有利于消除學(xué)生界定可燃物的迷思概念，高燃點的可燃物，如金屬、石頭等，學(xué)生從其生活經(jīng)驗中，建立了無法以點火的方式使它開始燃燒的錯誤認識，故將其歸類為不可燃物。兩個演示實驗，簡潔明了，現(xiàn)場很有震撼力。使學(xué)生感受化學(xué)在實際生產(chǎn)、生活發(fā)展中的價值，使整個探究活動水到渠成。而這些恰恰是化學(xué)實驗教學(xué)的魅力所在，也是化學(xué)學(xué)科育人的價值所在。

三、學(xué)生實驗活動，不能只強調(diào)操作，注重問、思和法

課標倡導(dǎo)以科學(xué)探究為主的多樣化的學(xué)習(xí)方式，探究學(xué)習(xí)要緊密結(jié)合化學(xué)核心知識的學(xué)習(xí)。教師應(yīng)適時地設(shè)計并提出有一定層次和思維容量問題，將探究教學(xué)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)通過高級思維能力建立起本質(zhì)上的聯(lián)系，將科學(xué)探究教學(xué)與創(chuàng)新能力培養(yǎng)落到實處[5]。

如：[反思——蠟燭的燃燒]

[視頻展示]將一支較粗的蠟燭點燃，慢慢放入盛有水的小魚缸中（圖1），觀察現(xiàn)象。

問題1：用火柴點蠟燭時，為什么開始不易點著？

問題2：蠟燭一經(jīng)點燃，為什么能持續(xù)燃燒？

問題3：蠟燭火焰為什么會閃爍搖晃？為什么火焰呈拉長的水滴形？

問題4：燭身上部為何形成杯子的形狀？燭油為何儲存在“杯子”中，而未直接燃燒？

問題5：為什么水中燃燒的蠟燭最后變成了“水晶杯”呢？為什么在水中燃燒的過程中，火焰在不斷的掙扎，最后還是熄滅了呢？

[設(shè)計意圖]增加蠟燭在水中燃燒的趣味實驗，將課堂的氣氛推到高潮，使整節(jié)課的設(shè)計流程遵循認知發(fā)展由淺入深的客觀規(guī)律，使不同認知層次學(xué)生能在自己的最近發(fā)展區(qū)獲得發(fā)展。將“物質(zhì)變化是有條件的”“宏微結(jié)合”“化學(xué)與社會的和諧發(fā)展”“假設(shè)、模型與實驗”等思想方法相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，潛移默化地滲透教材中蘊涵的化學(xué)思想方法，感悟化學(xué)知識和化學(xué)思想方法相輔相成的關(guān)系[6]。

四、結(jié)語

教師應(yīng)增強對新課程實驗教學(xué)的認同、實施和創(chuàng)造，多發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、去偽存真，獲取真實、原創(chuàng)的知識，再將真實的、能用的知識傳授給學(xué)生，讓學(xué)生在動腦、動手之余，參與意識、合作精神、操作技能、探究能力和實驗素養(yǎng)得到提升。促使實驗教學(xué)從“以知識為本”向“以學(xué)生發(fā)展為本”轉(zhuǎn)變。同時，應(yīng)處理好教師引導(dǎo)探究和學(xué)生自主探究之間的關(guān)系，所選用的教學(xué)方式應(yīng)與學(xué)生具體的學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)方式相適合，以保證教學(xué)方式運用的有效性[7]，以此達到提高學(xué)生的學(xué)科素質(zhì)和創(chuàng)新能力的目的，這才是化學(xué)實驗教學(xué)優(yōu)化和創(chuàng)新的價值所在。

參考文獻

[1] 宋心琦.化學(xué)實驗教學(xué)改革建議之五[J].化學(xué)教學(xué)，2012（12）：3-5

[2] 胡巢生.不同版本初中化學(xué)教材“學(xué)生實驗活動”內(nèi)容編寫特點及對比分析[J].教學(xué)與管理，2014（11）：44-47

[3] 胡巢生.教材微粒觀建構(gòu)方式的分析與啟示[J].化學(xué)教學(xué)，2013（8）：26-29

[4] 何彩霞.以化學(xué)觀念為統(tǒng)領(lǐng)設(shè)計教學(xué)活動[J].化學(xué)教育，2013（1）：16-18

[5] 王磊.基于培養(yǎng)學(xué)生高級思維和創(chuàng)新能力的化學(xué)探究教學(xué)發(fā)展趨勢[J].化學(xué)教育，2014（7）：5-9

[6] 劉松偉，劉雅莉.在教學(xué)過程中滲透化學(xué)思想方法——以“如何正確書寫化學(xué)方程式”教學(xué)為例[J].化學(xué)教育，2013（10）：20-22

[7] 王祖浩，王磊.義務(wù)教育化學(xué)課程標準（2011年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2012