以學(xué)生前概念為基礎(chǔ)的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)突破教學(xué)重難點(diǎn)

鄔莎莎

摘 要：實(shí)驗(yàn)是初中科學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)，以華師大版科學(xué)七年級(jí)下冊(cè)第2章第3節(jié)《氧氣》一節(jié)內(nèi)容中“探究物質(zhì)燃燒條件”為例，闡述如何以學(xué)生前概念為基礎(chǔ)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，突破教學(xué)重難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：前概念；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；教學(xué)重難點(diǎn)；物質(zhì)燃燒的條件

一、問(wèn)題的提出

（一）“探究物質(zhì)燃燒的條件”的教學(xué)重難點(diǎn)

“探究物質(zhì)燃燒的條件”是華師大版科學(xué)七年級(jí)下冊(cè)第2章第3節(jié)《氧氣》中“燃燒與滅火”中的活動(dòng)內(nèi)容。2016年《初中畢業(yè)生學(xué)業(yè)考試說(shuō)明》中對(duì)此的要求是：

1.知道燃燒的條件是需要可燃物、助燃物、溫度達(dá)到著火點(diǎn)。

2.能描述常用的滅火方法及原理。

3.列舉火災(zāi)自救的一般方法。

只有充分了解燃燒的條件，才能進(jìn)一步學(xué)懂學(xué)透火災(zāi)的發(fā)生、預(yù)防及撲救措施的基本原理，它是最基本、最重要的基礎(chǔ)知識(shí)之一，也一直是學(xué)生學(xué)習(xí)和中考要求的重點(diǎn)。由于學(xué)生滅火的實(shí)際生活經(jīng)驗(yàn)缺乏與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)施能力薄弱等原因，本節(jié)內(nèi)容的教學(xué)難點(diǎn)為：燃燒條件和滅火原理的應(yīng)用。

（二）學(xué)生“物質(zhì)燃燒條件”前概念的診斷與分析

七年級(jí)學(xué)生經(jīng)過(guò)小學(xué)科學(xué)課程學(xué)習(xí)，有了初步的觀察能力和思考方法，但由于之前學(xué)習(xí)多基于現(xiàn)象和生活經(jīng)驗(yàn)，還存在一些錯(cuò)誤的前概念。而錯(cuò)誤的前概念會(huì)影響學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的正確理解，容易使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)產(chǎn)生混淆，成為學(xué)習(xí)障礙。

關(guān)于“物質(zhì)燃燒的條件”，通過(guò)交流和課前測(cè)試，發(fā)現(xiàn)學(xué)生主要有以下前概念：

1.衣服、木頭、火柴、煤、煤氣、汽油等能夠燃燒，石頭、水、玻璃、金屬不能燃燒，說(shuō)明只有一些物質(zhì)能夠燃燒。

2.燃燒會(huì)產(chǎn)生火焰。

3.火柴、蠟燭、煤氣等物質(zhì)需要“點(diǎn)燃”才能燃燒，“點(diǎn)燃”是物質(zhì)燃燒的條件。

4.熄滅酒精燈火焰的方法，能夠說(shuō)明物質(zhì)燃燒需要空氣。

5.“紙火鍋”店里，紙鍋不會(huì)燃燒是因?yàn)榧堝伬镉兴?，有水就不?huì)燃燒。

……

學(xué)生錯(cuò)誤前概念主要來(lái)自以下2個(gè)方面：

1.日常經(jīng)驗(yàn)

燃燒現(xiàn)象是每個(gè)學(xué)生都有的日常生活經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生在日常生活中通過(guò)直接觀察和體驗(yàn)，獲得了不少燃燒方面的感性知識(shí)。由于初中學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)有限，考慮問(wèn)題容易流于表面，通常會(huì)根據(jù)一些具體的、顯見(jiàn)的現(xiàn)象來(lái)作出問(wèn)題的判斷（燃燒會(huì)產(chǎn)生火焰、發(fā)光、發(fā)熱，可以用水滅火，有水就不會(huì)燃燒），而對(duì)于其本質(zhì)原因（可燃物燃燒除需要空氣外，還需要溫度達(dá)到燃燒所需著火點(diǎn)），學(xué)生是無(wú)法感知的，因此基于日常經(jīng)驗(yàn)形成的概念往往是感性的、片面的，甚至是錯(cuò)誤的。

必須引起注意的是，來(lái)自日常經(jīng)驗(yàn)的前概念通常是根深蒂固的，尤其是基于感覺(jué)體驗(yàn)的概念更是如此。

2.已學(xué)知識(shí)

在學(xué)習(xí)“物質(zhì)燃燒條件”這一內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了同一節(jié)《氧氣》中“氧氣的性質(zhì)”內(nèi)容，一些物質(zhì)在氧氣中的燃燒反應(yīng)，相關(guān)文字表達(dá)式如下：

以上是教材中提供的物質(zhì)在氧氣中燃燒的實(shí)例，反應(yīng)條件都是“點(diǎn)燃”。上課時(shí)，教師演示了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生曾觀察到教師如何把物質(zhì)“點(diǎn)燃”的。教師基于教材內(nèi)容的這種講解，無(wú)疑強(qiáng)化了學(xué)生原有的錯(cuò)誤前概念。

二、教材實(shí)驗(yàn)原型及不足之處

華師大版七年級(jí)下冊(cè)課本中設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)原型如下圖。

不足之處有以下幾點(diǎn)：

1.用干的小棉花球和小石子在酒精燈上燃燒，想要說(shuō)明燃燒需要可燃物。對(duì)于小石子沒(méi)有燃燒的現(xiàn)象，學(xué)生會(huì)給出“點(diǎn)燃時(shí)間不夠長(zhǎng)”的解釋，甚至在課堂上會(huì)要求老師繼續(xù)加熱，無(wú)疑浪費(fèi)了寶貴的課堂教學(xué)時(shí)間。

2.用干的小棉花球和蘸有水的小棉花球分別在酒精燈上燃燒，浸水的濕棉花在水分蒸發(fā)完全之前不會(huì)燃燒，這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象學(xué)生可能可以解釋出濕棉花不會(huì)燃燒是因?yàn)榫凭珶舻臒崃勘凰?，等水干后又?huì)燃燒，但還不能自然過(guò)渡到“可燃物溫度達(dá)到著火點(diǎn)”才會(huì)燃燒這一必要條件，并且該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象還會(huì)強(qiáng)化學(xué)生的錯(cuò)誤前概念“只要有水就不會(huì)燃燒”。

3.用酒精燈點(diǎn)燃棉花球，更是強(qiáng)化了學(xué)生錯(cuò)誤的前概念：燃燒的條件之一是“點(diǎn)燃”，認(rèn)為沒(méi)有點(diǎn)火就不會(huì)燃燒，而事實(shí)是可燃物達(dá)到一定溫度時(shí)才能燃燒。

4.酒精燈和棉花燃燒時(shí)候都發(fā)光發(fā)熱并伴隨有火焰，更驗(yàn)證了學(xué)生錯(cuò)誤的前概念“燃燒會(huì)發(fā)光、發(fā)熱并一定產(chǎn)生火焰”。

5.用酒精燈燈帽直接接觸火焰證明燃燒需要空氣（氧氣）。這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也容易讓學(xué)生產(chǎn)生疑惑：是否燈帽接觸火焰才是導(dǎo)致酒精燈熄滅的原因？

三、基于學(xué)生前概念的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

在教學(xué)過(guò)程中，教師如果不重視或無(wú)視學(xué)生的錯(cuò)誤概念，草率地用所謂的正確觀點(diǎn)去覆蓋學(xué)生原有的想法，學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤概念不但會(huì)妨礙新知識(shí)的獲得，還會(huì)導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生更多片面的，甚至是錯(cuò)誤的概念。探究實(shí)驗(yàn)是否能幫助學(xué)生糾正錯(cuò)誤的前概念，對(duì)引導(dǎo)學(xué)生順利學(xué)習(xí)初中科學(xué)尤為重要。

所以針對(duì)教材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的幾點(diǎn)不足之處，我們可以做出如下改進(jìn)。

（一）實(shí)驗(yàn)一：“前赴后繼”

1.實(shí)驗(yàn)描述

以銅片為載體，把一根火柴折斷分為火柴頭和火柴梗，分別放在銅片上，下面用酒精燈加熱銅片?？梢钥吹交鸩耦^和火柴梗先后燃燒，加熱較長(zhǎng)時(shí)間后銅片仍沒(méi)有燃燒。

2.實(shí)驗(yàn)說(shuō)明

（1）火柴頭和火柴梗放在銅片上方加熱后燃燒，避免與酒精燈火焰接觸，可以修正學(xué)生“點(diǎn)燃物體才能燃燒”“物質(zhì)燃燒需要火點(diǎn)燃”等錯(cuò)誤前概念。

（2）銅片表面還可以安裝一個(gè)探測(cè)式溫度計(jì)，記錄下火柴頭和火柴梗分別燃燒時(shí)的溫度，以幫助學(xué)生把燃燒條件與溫度關(guān)聯(lián)，從而得出可燃物燃燒溫度需要達(dá)到著火點(diǎn)這一條件。

（3）對(duì)于學(xué)生觀察到在較高溫度時(shí)銅片沒(méi)有燃燒這一現(xiàn)象，可能提出的“銅片不是可燃物”“金屬不能燃燒”等錯(cuò)誤觀點(diǎn)，老師可以引導(dǎo)學(xué)生回憶鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生自然會(huì)給出銅片不燃燒是由于溫度沒(méi)有達(dá)到著火點(diǎn)的解釋；進(jìn)一步向?qū)W生強(qiáng)調(diào)鐵絲在氧氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，還能修正學(xué)生“燃燒一定會(huì)產(chǎn)生火焰”這一錯(cuò)誤前概念。endprint

（二）實(shí)驗(yàn)二：“水火也相容”

新版的華師大科學(xué)教材中出于安全和實(shí)驗(yàn)效果原因已經(jīng)刪除了原教材中白磷、紅磷在水中燃燒的對(duì)比實(shí)驗(yàn)：白磷在空氣中燃燒產(chǎn)生大量的白煙（五氧化二磷）對(duì)教室環(huán)境造成影響，不利于教師和學(xué)生的健康；原實(shí)驗(yàn)中的白磷燃燒現(xiàn)象不明顯，且較易浮出水面，在水面燃燒起來(lái)引起火星和液滴的飛濺，存在一定的安全隱患。但同時(shí)也失去了修正學(xué)生“有水就不會(huì)燃燒”這一錯(cuò)誤前概念的最有效證據(jù)。其實(shí)我們只要對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)稍作改進(jìn)就可“兩全其美”。

1.實(shí)驗(yàn)描述

兩個(gè)小燒杯內(nèi)分別裝有等量冷水和熱水，放入白磷，兩個(gè)燒杯內(nèi)的白磷均不會(huì)燃燒。用漏斗倒扣在白磷上方，漏斗柄連接橡皮管和玻璃管，往漏斗中吹入空氣，能觀察到熱水中的白磷在水中燃燒。

2.實(shí)驗(yàn)說(shuō)明

（1）學(xué)生親眼看到了白磷在水中燃燒，“水火相容”的景象出現(xiàn)在眼前，便能有力修正學(xué)生“有水就不會(huì)燃燒”的錯(cuò)誤前概念。

（2）同時(shí)該實(shí)驗(yàn)也很好地體現(xiàn)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究中重要的“對(duì)照、對(duì)比”的思想：冷水—熱水；有空氣—無(wú)空氣。

（3）由于實(shí)驗(yàn)一已經(jīng)能證明燃燒條件之一 ——溫度達(dá)到著火點(diǎn)，所以我們刪除了紅磷燃燒的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

（4）用漏斗倒扣在白磷上方，有效解決了由于白磷較易浮出水面，在水面燃燒引起火星和液滴的飛濺這一安全隱患。

（5）為了減少白磷在空氣中燃燒產(chǎn)生大量的白煙（五氧化二磷）對(duì)教室環(huán)境、師生健康造成影響，我們也去掉了白磷在空氣中燃燒的實(shí)驗(yàn)。

（6）該實(shí)驗(yàn)也更好地證明了燃燒需要助燃物空氣。

四、結(jié)論

新課程標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)使學(xué)生學(xué)到獲取知識(shí)的方法，增強(qiáng)探究未知世界的興趣和能力，以及學(xué)生對(duì)于科學(xué)本質(zhì)的理解和科學(xué)價(jià)值的樹(shù)立是與科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)同等重要的。初中科學(xué)課堂教學(xué)的核心是學(xué)生的思維能力的培養(yǎng)。

學(xué)生通過(guò)日常生活和以往的學(xué)習(xí)，頭腦中對(duì)新學(xué)知識(shí)已經(jīng)形成了一定的前概念，一些前概念與科學(xué)規(guī)律是一致的，但也有些前概念與當(dāng)前的科學(xué)理論相違背，我們?cè)诮虒W(xué)前要通過(guò)各種方法，如談話、問(wèn)答、課前作業(yè)、檢測(cè)等了解學(xué)生的前概念，區(qū)分出正確前概念和錯(cuò)誤前概念，并對(duì)學(xué)生錯(cuò)誤前概念產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。

初中科學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，以學(xué)生前概念為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)修改實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生在課堂上觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，當(dāng)大腦中的原有前概念與當(dāng)前面臨的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生矛盾時(shí)，學(xué)生會(huì)認(rèn)識(shí)到自身原有前概念的不足甚至錯(cuò)誤之處，才能意識(shí)到需要進(jìn)一步理性思維，推導(dǎo)結(jié)論，才能有效突破教學(xué)難點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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編輯 張曉婧endprint