立足學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力
——蠟燭“燃燒秘密”的探究與思考

董玉新，孔 娟

（1.滄州市運(yùn)河區(qū)教體局教研室，河北 滄州 061000；2.滄州市運(yùn)河區(qū)解放路小學(xué)，河北 滄州 061000）

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》（以下簡(jiǎn)稱“2022 年版課標(biāo)”）指出：科學(xué)課程要培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，主要是指在學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)課程的過程中，逐步形成適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的正確的價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。是科學(xué)課程育人的集中體現(xiàn)，包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任等。

科學(xué)正確的的價(jià)值觀包含哪些？基于證據(jù)和邏輯發(fā)表自己的見解，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，大膽質(zhì)疑，追求創(chuàng)新；不迷信權(quán)威，樂于探究，善于合作，則是必備的品格之一；關(guān)鍵的能力呢？是在建立科學(xué)概念的過程中，有高階的科學(xué)思維，能以經(jīng)驗(yàn)事實(shí)為基礎(chǔ)，對(duì)客觀事物進(jìn)行分析與綜合、比較與歸類，建立證據(jù)與解釋間的關(guān)系并提出合理建議。因此教學(xué)要秉持立足學(xué)科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力。

蠟燭“燃燒的秘密”屬于小學(xué)科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)第2 課內(nèi)容，課題名稱《燃燒的秘密》。教材第6 頁有探究與發(fā)現(xiàn)2，如圖1。

圖1

我們就這個(gè)問題進(jìn)行如下探究與思考：蠟燭在完全燃燒的情況下，我們一般認(rèn)為生成水和二氧化碳。關(guān)于產(chǎn)物水，很容易看到；產(chǎn)物二氧化碳由于為氣體，我們需要把澄清石灰水變渾濁來鑒定。石灰水是氫氧化鈣溶液，氫氧化鈣俗名熟石灰、消石灰，化學(xué)式Ca（OH）2，它是一種白色粉末狀固體。氫氧化鈣加入水溶解后，呈上下兩層，上層水溶液稱作澄清石灰水，下層懸濁液稱作石灰乳或石灰漿。上層清液澄清石灰水可以檢驗(yàn)二氧化碳，下層渾沖液體石灰乳是一種建筑材料。根據(jù)氫氧化鈣的性質(zhì)，氫氧化鈣易和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣?；瘜W(xué)方程式Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O，碳酸鈣難溶于水。石灰水和二氧化碳反應(yīng)溶液變白變渾濁，是碳酸鈣微小顆粒與水形成的濁液導(dǎo)致變質(zhì)，因而保存氫氧化鈣溶液要密封。在蠟燭燃燒產(chǎn)物研究開始前，澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁是小學(xué)生和初中生都具備的科學(xué)常識(shí)。

在課程內(nèi)容上，“蠟燭的燃燒”屬于物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)這一科學(xué)課程核心概念。怎樣在這一科學(xué)概念的學(xué)習(xí)中發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)呢？

在探究實(shí)驗(yàn)過程中，按照實(shí)驗(yàn)方法1，很快看到干燥的燒杯壁上出現(xiàn)了許多小水珠。結(jié)論：蠟燭燃燒產(chǎn)生了水。這個(gè)毋庸置疑，現(xiàn)象很明顯。對(duì)于2.教材預(yù)設(shè)應(yīng)該看到石灰水變渾濁。按照應(yīng)該看到的現(xiàn)象得出結(jié)論：蠟燭燃燒產(chǎn)生了二氧化碳。但事實(shí)是，課堂有限的時(shí)間內(nèi)，幾乎看不到應(yīng)該看到的變渾濁現(xiàn)象。盡管有溫馨提示：若現(xiàn)象不明顯，就再做一次。再做一次依然不會(huì)看到上述變渾濁現(xiàn)象。為什么呢？

此時(shí)，按照教材的方法得不到想要的結(jié)論，那么是生搬結(jié)論迷信權(quán)威？還是基于事實(shí)，大膽質(zhì)疑？顯然后者是培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力、發(fā)展科學(xué)思維、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的好時(shí)機(jī)。此時(shí)讓學(xué)生分析歸納、解釋推理

思考如下：雖然蠟燭燃燒的確產(chǎn)生了二氧化碳?xì)怏w，且標(biāo)準(zhǔn)氣壓下二氧化碳的密度比空氣的密度略重，但蠟燭燃燒，空氣受熱膨脹上升，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w受熱外溢，甚至空氣中其他氣體也外溢，燒杯中氣體的密度降低，二氧化碳也所剩無幾，所以在蠟燭燃燒時(shí)，即使等待再長時(shí)間，澄清石灰水也不會(huì)變渾濁。也就得不到預(yù)設(shè)的結(jié)論。怎么辦？怎樣才能達(dá)到效果？

學(xué)生很快想到：解決氣體受熱上升、外溢問題即可。根據(jù)猜想可以在該燒杯上增加一個(gè)罩，比如等大的燒杯倒扣，但是因?yàn)闊岬木壒始皶r(shí)取下上邊的燒杯是不容易的，為此，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)如圖2：

圖2

這樣，在固定了蠟燭的燒杯里加入少量澄清石灰水會(huì)很快看到澄清誰會(huì)水變渾濁現(xiàn)象，由此學(xué)生推斷蠟燭燃燒產(chǎn)生了二氧化碳。追問學(xué)生這樣是不是完美了呢？

還不盡然。這節(jié)課的前一節(jié)課題也就是第1課空氣的成分，學(xué)生已經(jīng)知道空氣中含有少量二氧化碳，如圖3。所以學(xué)生會(huì)很自然地反問澄清石灰水變渾濁是不是空氣中二氧化碳所致？的確，在小學(xué)階段定性的學(xué)習(xí)空氣的組成的同時(shí)，并沒有準(zhǔn)確告知學(xué)生空氣中二氧化碳的占比為0.03%，基于學(xué)生已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生有理由質(zhì)疑。怎樣破解這一困惑呢？當(dāng)然我們希望看到的是空氣中二氧化碳不能在同等條件下使澄清石灰水變渾濁，因此保證實(shí)驗(yàn)條件相同的情況下，我們來一個(gè)不點(diǎn)燃蠟燭，或者說沒有蠟燭燃燒的同樣設(shè)置做為實(shí)驗(yàn)對(duì)照組就可以了，如圖4。

圖3

圖4

很明顯，圖4 中左圖蠟燭剛剛熄滅，大概1 分鐘左右，澄清石灰水如“約”變渾濁，而圖4 的右圖卻沒有看到渾濁現(xiàn)象，顯然空氣中二氧化碳在有限的澄清石灰水和有限的空間、時(shí)間內(nèi)，不能及時(shí)使澄清石灰水變渾濁。從而排除了空氣中二氧化碳在此實(shí)驗(yàn)中致使澄清石灰水渾濁的困惑，也就證明了蠟燭燃燒的確產(chǎn)生了二氧化碳。

有的老師憑經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為上述分析多此一舉，但就小學(xué)生來說，卻是非常有必要。我們的研究必須建立在學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)上。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案不一定是完美的，但一定是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹３霈F(xiàn)問題，不是用“科學(xué)家說了”這樣的邏輯推辭，而是要讓學(xué)生像科學(xué)家一樣思考；立足學(xué)生核心素養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力。

要基于證據(jù)得出結(jié)論，面對(duì)有說服力的證據(jù)能調(diào)整自己的觀點(diǎn)；樂于嘗試運(yùn)用多種思路和方法，完成探究和實(shí)踐。所以，我們?cè)诟倪M(jìn)實(shí)驗(yàn)的過程中，對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維進(jìn)行了高階訓(xùn)練，學(xué)生在學(xué)習(xí)中基干事實(shí)與邏輯進(jìn)行了獨(dú)立的思考和判斷，對(duì)不同信息、觀點(diǎn)和結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑與批判，提出創(chuàng)造性見解，在解決與化學(xué)相關(guān)的真實(shí)問題中形成了質(zhì)疑能力、批判能力和創(chuàng)新意識(shí)。

要將學(xué)生的核心素養(yǎng)的培育融入日常教學(xué)。日常教學(xué)的具體內(nèi)容，皆蘊(yùn)含有培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)的育人價(jià)值。

以上是就蠟燭“燃燒的秘密”課題，根據(jù)學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)及課堂生成，以育人為目的，立足學(xué)科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力的一點(diǎn)思考。