基于观念建构的“学生实验活动”新尝试

摘要：“蜡烛燃烧”是初中化学课程中一个核心的探究活动，承载了许多物理、化学知识。在细致研究课标、比较四个版本教材的基础上，抓住“物质燃烧的条件”所蕴涵核心知识的逻辑关系、科学方法和化学思想，围绕知识的价值和学生的思维有逻辑地以“蜡烛的燃烧”设计学生实验活动，着重培养学生的设计实验能力、观察能力和化学思想和观念。

关键词：学生实验；蜡烛燃烧；燃烧的条件；化学观念

文章编号：1008-0546（2017）01-0019-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.01.005

笔者在《教学与管理（中学版）》2014年第11期上发表了《不同版本初中化学教材“学生实验活动”内容编写特点及对比分析》一文，对比了三个版本教材中8个“学生实验活动”的编写特点，提出学生实验活动的策略，被人大复印报刊《中学化学教与学》转载于2015年第2期上。就如何組织学生实验的教学活动，很多同行要求介绍具体操作流程。2013年11月，笔者参加了江苏省初中化学优质课评比活动，设计并执教了“学生实验活动三——物质燃烧的条件”，获得一等奖。该设计完全突破教材的预设，以蜡烛的燃烧为主线，拓宽了学生的视野，增进了对科学探究的理解，得到点评专家的高度赞扬。经过两年多的实践和反思，又得以丰富和发展。现以本节“学生实验活动”课的课堂组织为例，抛砖引玉，与同行交流学习。

一、整合不同版本教材资源，从学科观念的高度确立探究主题

探究主题的确立是学生实验教学的核心，也是培养学生探究意识和提高探究能力的重要途径。“物质燃烧的条件”是课程标准规定的8个学生实验活动之一，由化学学科的学习来看，通过实验怎样才能学到更多的化学知识，亦即为什么要把燃烧作为初等化学中的一个主题？解决了这个问题，就能够通过教学和实验活动使得学生加深对于燃烧、着火和灭火的进一步的认识和感悟，所以这是一个值得认真研究的问题[1]。

为了让学生认识化学变化的控制之本，揭示知识背后隐含的化学思想，笔者通过对比人教版、沪教版、鲁教版、科粤版四个版本教材中该实验设计发现，除鲁教版教材外，三个版本教材都采用蜡烛作为实验用品，将烧杯罩住点燃的蜡烛，说明燃烧的条件之一：需要有氧气（或空气）。因此，笔者对教材实验进行深层次的拓展，充分挖掘“蜡烛的燃烧”的教育价值，将探究的主线确定为“初探——再探——三探——反思”蜡烛的燃烧4个板块[2]（表1）。

通过主题探究，使学生从化学的角度认识燃烧就是一种化学反应，控制和优化燃烧的条件就能控制和促进燃烧的进行，揭示知识背后隐含的化学思想。使学生自然而然地从自然走近化学，体会到化学就在身边，启发学习化学的兴趣和愿望。

二、从“三维目标”的高度整体规划，建立化学思想方法

建立化学思想方法，有利于更深刻把握问题的本质，树立分析问题的广阔视角，提高解决问题的能力。该设计既关注有效推进学生的理性思维，帮助学生理解和掌握燃烧的条件的内涵和外延，又关注教材内容、化学学科观念与学生已有生活经验的有机结合。学生自然会有意识地利用燃烧、控制燃烧。通过控制反应条件以及反应物的量，可以使反应向着有利于人类的方向进行，从而使化学反应更好地服务于人们的生活。

例如：[初探——蜡烛的燃烧]

[分组实验]1.点燃蜡烛，观察蜡烛燃烧过程中的现象；2.将冷的蒸发皿放在火焰的上方，提出与蜡烛燃烧有关的问题。

生1：为什么蜡烛需要有一根烛芯？烛芯的作用是什么？

生2：为什么冷的蒸发皿上会有黑色物质产生？

生3：为什么蜡烛刚开始时，不易点燃且火焰较小？

生4：为什么蜡烛在吹灭时，有一股白烟？

[设计意图]提出一个问题，往往比解决一个问题更重要。通过让学生观察蜡烛的组成，蜡烛在燃烧过程中、熄灭瞬间以及冷的蒸发皿上的现象并提出相关问题，引入课题。

师：要了解其中的奥秘，接下来请各小组认真阅读相关实验要求、操作步骤及注意事项，完成实验，将实验现象和结论填写在实验报告上，探究物质燃烧的条件（表2）。

师生通过实验现象分析、总结得出：要使燃烧反应发生，必须同时满足三个条件：（1）物质具有可燃性；（2）可燃物与充足氧气接触；（3）可燃物的温度达到其自身的着火点（即可燃物燃烧所需要的最低温度）。

[视频展示]播放笔者引燃煤炉的视频，解释将引火材料（纸、刨花、木块）和蜂窝煤依次放置的依据是什么？

[演示实验] 取备好的绿豆粒大小放入盛有开水的烧杯中，并将白磷用小铁圈罩住，再分别另取一块相同大小的白磷和红磷置于两支试管中，迅速罩上气球，也放入烧杯中。学生观察到试管中的白磷燃烧了，而水下的白磷和红磷没有燃烧。再将事先收集满氧气的大试管罩住水下的白磷，请大家注意观察实验现象并加以分析，其中的原理是什么呢？

[设计意图]通过分组实验、视频展示、演示实验、问题引领等环节，采用控制变量法、对比法和分析归纳法等多种科学探究方法，从“水火不容”到“水火相容”，在取得实验事实的基础上分析实验现象，增强了学生的学习兴趣，使学生对物质燃烧的条件有特别深刻的认识，在具体知识的学习中形成和发展对化学观念的认识；形成认识上述内容的基本思路和方法。在具体知识的教学中有效实施观念教学[4]。

再如：[再探——蜡烛在氧气中的燃烧]

师：是不是有了这三个条件，我们就可以很好地利用燃烧为我们服务了呢？接下来请大家看几幅图片。

[课件展示]我省四市因焚烧秸秆而产生的雾霾天气图片。

[分组实验]蜡烛在氧气中的燃烧，比较蜡烛在空气和在氧气中燃烧现象的异同。总结使燃烧变得更旺的方法。

[演示实验]在燃着的酒精灯火焰上撒少量的还原铁粉、酒精喷雾燃烧。

[课件展示]碳与氧气反应的微观示意图，从微观分析碳在空气中和在氧气中的反应。

通过实验现象，总结得出：增大氧气的浓度或增大可燃物与氧气的接触面积，都能促进可燃物燃烧。

[设计意图]由焚烧秸秆产生的雾霾天气，得出必须优化燃烧的条件的结论，使得燃烧朝着有利的方向发展。与在空气中的燃烧相比，蜡烛发生了完全燃烧，放热多，污染少。铁粉的燃烧有利于消除学生界定可燃物的迷思概念，高燃点的可燃物，如金属、石头等，学生从其生活经验中，建立了无法以点火的方式使它开始燃烧的错误认识，故将其归类为不可燃物。兩个演示实验，简洁明了，现场很有震撼力。使学生感受化学在实际生产、生活发展中的价值，使整个探究活动水到渠成。而这些恰恰是化学实验教学的魅力所在，也是化学学科育人的价值所在。

三、学生实验活动，不能只强调操作，注重问、思和法

课标倡导以科学探究为主的多样化的学习方式，探究学习要紧密结合化学核心知识的学习。教师应适时地设计并提出有一定层次和思维容量问题，将探究教学与创新能力培养通过高级思维能力建立起本质上的联系，将科学探究教学与创新能力培养落到实处[5]。

如：[反思——蜡烛的燃烧]

[视频展示]将一支较粗的蜡烛点燃，慢慢放入盛有水的小鱼缸中（图1），观察现象。

问题1：用火柴点蜡烛时，为什么开始不易点着？

问题2：蜡烛一经点燃，为什么能持续燃烧？

问题3：蜡烛火焰为什么会闪烁摇晃？为什么火焰呈拉长的水滴形？

问题4：烛身上部为何形成杯子的形状？烛油为何储存在“杯子”中，而未直接燃烧？

问题5：为什么水中燃烧的蜡烛最后变成了“水晶杯”呢？为什么在水中燃烧的过程中，火焰在不断的挣扎，最后还是熄灭了呢？

[设计意图]增加蜡烛在水中燃烧的趣味实验，将课堂的气氛推到高潮，使整节课的设计流程遵循认知发展由浅入深的客观规律，使不同认知层次学生能在自己的最近发展区获得发展。将“物质变化是有条件的”“宏微结合”“化学与社会的和谐发展”“假设、模型与实验”等思想方法相结合，引导学生在学习过程中，潜移默化地渗透教材中蕴涵的化学思想方法，感悟化学知识和化学思想方法相辅相成的关系[6]。

四、结语

教师应增强对新课程实验教学的认同、实施和创造，多发现问题、解决问题、去伪存真，获取真实、原创的知识，再将真实的、能用的知识传授给学生，让学生在动脑、动手之余，参与意识、合作精神、操作技能、探究能力和实验素养得到提升。促使实验教学从“以知识为本”向“以学生发展为本”转变。同时，应处理好教师引导探究和学生自主探究之间的关系，所选用的教学方式应与学生具体的学习任务、学习活动和学习方式相适合，以保证教学方式运用的有效性[7]，以此达到提高学生的学科素质和创新能力的目的，这才是化学实验教学优化和创新的价值所在。

参考文献

[1] 宋心琦.化学实验教学改革建议之五[J].化学教学，2012（12）：3-5

[2] 胡巢生.不同版本初中化学教材“学生实验活动”内容编写特点及对比分析[J].教学与管理，2014（11）：44-47

[3] 胡巢生.教材微粒观建构方式的分析与启示[J].化学教学，2013（8）：26-29

[4] 何彩霞.以化学观念为统领设计教学活动[J].化学教育，2013（1）：16-18

[5] 王磊.基于培养学生高级思维和创新能力的化学探究教学发展趋势[J].化学教育，2014（7）：5-9

[6] 刘松伟，刘雅莉.在教学过程中渗透化学思想方法——以“如何正确书写化学方程式”教学为例[J].化学教育，2013（10）：20-22

[7] 王祖浩，王磊.义务教育化学课程标准（2011年版）解读[M].北京：高等教育出版社，2012