基于學(xué)科觀念的科學(xué)探究教學(xué)

采有余

【摘要】化學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的學(xué)科，一直以來，在推進(jìn)和改善人類生活與生產(chǎn)方面都起著不可或缺的作用。構(gòu)建化學(xué)基本觀念有助于終身教育、可持續(xù)發(fā)展的需要，有助于推進(jìn)化學(xué)新課程改革的實(shí)施，有助于深化學(xué)生對(duì)學(xué)科特征和本質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，有助于促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，有助于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，有助于促進(jìn)教師專業(yè)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】化學(xué)；研究；構(gòu)建

一、背景

化學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的學(xué)科，一直以來，在推進(jìn)和改善人類生活與生產(chǎn)方面都起著不可或缺的作用。初中化學(xué)新課程以全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)為根本宗旨，構(gòu)建了“知識(shí)與技能”“過程方法”“情感態(tài)度與價(jià)值觀”相融合的初中化學(xué)課程目標(biāo)體系。化學(xué)新課程想要改變過去知識(shí)傳授式的教學(xué)，把學(xué)生看成發(fā)展中的人，看成有思想、有靈魂的人，要求學(xué)生在掌握知識(shí)與技能的同時(shí)，體驗(yàn)科學(xué)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過程，掌握分析和解決問題的科學(xué)方法，從而形成正確的情感態(tài)度與價(jià)值觀，使學(xué)習(xí)的過程不再是建造“空中樓閣”，而是學(xué)生自己建構(gòu)科學(xué)知識(shí)、掌握科學(xué)技能、發(fā)展科學(xué)思維、運(yùn)用科學(xué)方法解決問題的過程。

基于此，以“探究燃燒的條件”為例，筆者設(shè)計(jì)了如下一課。

二、教學(xué)思路設(shè)計(jì)

燃燒是一種極易發(fā)生的特殊的氧化反應(yīng)，更是一種普遍的、重要的、龐大的化學(xué)反應(yīng)。燃燒反應(yīng)不僅能產(chǎn)生巨大的能量，同時(shí)也為大自然和人類提供了新物質(zhì)（包括有用的和有害的）。探究燃燒的條件是九年級(jí)化學(xué)中一個(gè)比較重要的探究實(shí)驗(yàn)，它的意義在于學(xué)生在以后的生活中能夠更合理、更科學(xué)地對(duì)燃燒進(jìn)行安全、有效的利用。

從化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)來看，通過實(shí)驗(yàn)怎樣才能學(xué)到更多的化學(xué)知識(shí)，亦即為什么要把燃燒作為初等化學(xué)中的一個(gè)主題？解決了這個(gè)問題，就有可能通過教學(xué)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)使得學(xué)生對(duì)于燃燒、著火和滅火的認(rèn)識(shí)，由小學(xué)科學(xué)和日常生活積累的認(rèn)識(shí)水平，提高到初等化學(xué)學(xué)科的水平上來。所以這是一個(gè)值得認(rèn)真研究的問題。

科學(xué)探究是化學(xué)學(xué)習(xí)的方式，又是化學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容。學(xué)生通過經(jīng)歷和體驗(yàn)探究活動(dòng)，激發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)興趣、學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，發(fā)展科學(xué)探究的能力，對(duì)發(fā)展學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有不可替代的作用。本節(jié)課以蠟燭為載體，通過對(duì)蠟燭在空氣中和在氧氣中燃燒、燃燒條件以及熄滅蠟燭的方法等的探究，采用多種科學(xué)探究方法。如控制實(shí)驗(yàn)條件法（控制變量法）：通過對(duì)白磷、紅磷的溫度，與空氣是否接觸等條件的控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)比法：通過探究、觀察，對(duì)白磷和紅磷的燃燒情況進(jìn)行對(duì)比，得出哪個(gè)更易燃燒。分析、歸納法：通過控制實(shí)驗(yàn)條件可知白磷更易燃燒，在取得實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。體現(xiàn)和發(fā)展變化觀，通過實(shí)驗(yàn)探究燃燒的條件、滅火和促進(jìn)燃燒的方法體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)觀。增進(jìn)對(duì)科學(xué)探究的理解，通過分析蠟燭的滅火、促進(jìn)蠟燭燃燒的方法，了解燃燒的條件，理解燃燒的實(shí)質(zhì)，列舉燃燒在生活、生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到控制燃燒發(fā)生的要素就能控制燃燒反應(yīng)。

三、教學(xué)過程

【創(chuàng)設(shè)的情境】引導(dǎo)學(xué)生觀察蠟燭的組成。小心點(diǎn)燃一支蠟燭，仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并提出與蠟燭燃燒有關(guān)的問題。觀察與思考蠟燭的燃燒。

【教師】引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，并提醒注意安全。巡視、指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

【創(chuàng)設(shè)的情境】

①用火柴點(diǎn)蠟燭時(shí)，為什么開始不易點(diǎn)著？

②蠟燭燃燒需要哪些條件？是不是在任何情況下都能燃燒？

③蠟燭燃燒時(shí)，是棉線燭芯在燃燒還是石蠟在燃燒，還是兩者都在燃燒？

④蠟燭中間為什么要放一根棉線？棉線的作用是什么？能否用其他材料代替？

⑤蠟燭燃燒時(shí)，為什么有黑煙？黑煙是什么物質(zhì)？

⑥蠟燭一經(jīng)點(diǎn)燃，為什么能持續(xù)燃燒？

⑦如果沒有棉線，石蠟會(huì)不會(huì)燃燒？燃燒情況會(huì)怎樣？

⑧蠟燭火焰為什么會(huì)閃爍搖晃？為什么火焰外部明亮中間暗？……

（科學(xué)探究是一個(gè)解決問題的活動(dòng)，因此，它是以問題為起點(diǎn)的。把化學(xué)的學(xué)習(xí)定位為一種問題解決活動(dòng)而不是接受知識(shí)的活動(dòng)，是依據(jù)新課標(biāo)所確立的新的化學(xué)學(xué)習(xí)觀。）

【教師】教師針對(duì)學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，與學(xué)生一起分析得出燃燒的三個(gè)條件。

【教師】如何引燃蜂窩煤爐？引火材料的放置順序是怎樣的？依據(jù)的化學(xué)原理是什么？點(diǎn)燃所起的作用是什么？

（師生共同探究）

【教師】再探究蠟燭的燃燒——在純氧中 ，完全燃燒與不完全燃燒的不同。

從發(fā)生條件、燃燒速率、放出熱量、燃燒產(chǎn)物四個(gè)方面比較完全燃燒與不完全燃燒的不同，獲得結(jié)論。從微觀分析談與氧氣反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，得出反應(yīng)物相同，生成物不一定相同。通常應(yīng)促進(jìn)可燃物的燃燒，既節(jié)約資源，又保護(hù)環(huán)境。

【學(xué)生】用燃燒匙將燃著的蠟燭自上而下慢慢伸入盛有氧氣的集氣瓶中，比較蠟燭在空氣中和在氧氣中燃燒的現(xiàn)象。觀察集氣瓶?jī)?nèi)壁的現(xiàn)象，再向集氣瓶中加入少量的澄清石灰水，振蕩，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄。

【教師】展示2012年6月江蘇部分城市（睢寧、南京、蘇州、揚(yáng)州）焚燒秸稈導(dǎo)致的霧霾天氣的圖片。

（培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)。獲得結(jié)論：應(yīng)促使燃料完全燃燒，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。）

熄滅蠟燭的方法

【學(xué)生】點(diǎn)燃蠟燭，利用教師提供的用品或儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。及時(shí)記錄，并加以解釋得出結(jié)論：降低溫度至著火點(diǎn)以下；隔絕氧氣；移走可燃物。

【總結(jié)與回顧】查閱相關(guān)資料了解有關(guān)蠟燭燃燒時(shí)不同部位的現(xiàn)象，提出更多的問題，體會(huì)解釋或涉及的科學(xué)概念。

四、反思

從學(xué)生司空見慣的燃燒和滅火現(xiàn)象入手，目的是以學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)作為學(xué)習(xí)的起點(diǎn)，使學(xué)生從化學(xué)的角度認(rèn)識(shí)燃燒就是一種化學(xué)反應(yīng)，體會(huì)到化學(xué)就在身邊，啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和愿望，自然而然地走近化學(xué)。本節(jié)課最大的亮點(diǎn)在于對(duì)“蠟燭的燃燒”教育價(jià)值的挖掘：從認(rèn)識(shí)初探蠟燭在空氣中的燃燒，到再談蠟燭的燃燒—在純氧中，再到三探蠟燭的燃燒—熄滅蠟燭，認(rèn)識(shí)滅火的原理，教師適時(shí)引導(dǎo)學(xué)生靈活探究，在注重學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的掌握和理解的同時(shí)，更加注重學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的體驗(yàn)。學(xué)生在活動(dòng)過程中的參與意識(shí)、合作精神、操作技能、探究能力都得到了較大程度的提高，對(duì)知識(shí)的理解水平、分析問題和解決問題的能力在探究中得到了提升。

引導(dǎo)學(xué)生將自身的生活經(jīng)驗(yàn)與化學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來。體會(huì)一切事物均有其規(guī)律性，認(rèn)識(shí)規(guī)律，掌握規(guī)律，就可以使事物向一定的方向發(fā)展，趨利避害。就學(xué)生而言，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，感受了燃燒的條件、促進(jìn)燃燒的方法、滅火的原理及滅火的趣味性和復(fù)雜性；通過運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究，體驗(yàn)了成功的喜悅，而這些恰恰是化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的魅力所在，同時(shí)也是化學(xué)學(xué)科育人的價(jià)值所在。

以蠟燭這一常見的物質(zhì)為載體，讓學(xué)生在空氣中點(diǎn)燃，將干冷的蒸發(fā)皿放在火焰的上方，再罩滅蠟燭，交流討論，提出有關(guān)蠟燭燃燒的問題并進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)燃燒發(fā)生的條件，理解燃燒和滅火的含義和實(shí)質(zhì)，了解預(yù)防火災(zāi)的基本措施。通過蠟燭在氧氣中燃燒實(shí)驗(yàn)的對(duì)比，知道化學(xué)變化的發(fā)生需要一定的條件，控制條件能夠促進(jìn)或抑制化學(xué)變化。通過學(xué)習(xí)燃燒與滅火，增強(qiáng)安全意識(shí)，了解防火和滅火的常識(shí)。運(yùn)用圖片等素材，培養(yǎng)學(xué)生獲取信息并對(duì)信息進(jìn)行分析加工的能力，利用教材中的探究活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力。

作為教育者，需要關(guān)注的是如何有效推進(jìn)學(xué)生的理性思維，從而幫助學(xué)生理解和掌握燃燒的條件的內(nèi)涵和外延，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率；關(guān)注的是教材內(nèi)容、化學(xué)學(xué)科觀念與學(xué)生的已有生活經(jīng)驗(yàn)怎樣有機(jī)結(jié)合，才能既順利完成教學(xué)目標(biāo)，又能體現(xiàn)教師自身的特點(diǎn)。同時(shí)，情感態(tài)度價(jià)值觀的隱性獲取方式也是我們思考的問題之一。

構(gòu)建化學(xué)基本觀念有助于終身教育、可持續(xù)發(fā)展的需要，有助于推進(jìn)化學(xué)新課程改革的實(shí)施，有助于深化學(xué)生對(duì)學(xué)科特征和本質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，有助于促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，有助于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，有助于促進(jìn)教師專業(yè)的發(fā)展。