蠟燭燃燒實(shí)驗(yàn)的再探究及教學(xué)創(chuàng)新

蠟燭燃燒實(shí)驗(yàn)的再探究及教學(xué)創(chuàng)新

Summary：指導(dǎo)學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)，對(duì)蠟燭燃燒實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)進(jìn)行了實(shí)踐驗(yàn)證和分析，提出了創(chuàng)新方案。并通過開展課內(nèi)、課外相結(jié)合的學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)進(jìn)行教學(xué)創(chuàng)新。Key：蠟燭;蠟燭燃燒;實(shí)驗(yàn)改進(jìn);教學(xué)創(chuàng)新：1008-0546（2022）07-0088-05

：G632.41

：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.022“對(duì)蠟燭及其燃燒的探究”是人教版九年級(jí)化學(xué)單元1課題2的重要部分，承載了許多物理、化學(xué)知識(shí)，是初中化學(xué)的核心探究活動(dòng)之一。作為初中化學(xué)啟蒙的第一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，其地位和功能是不言而喻的。但是在實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)許多同行在處理這部分內(nèi)容時(shí)過于倉(cāng)促，或僅僅局限于讓學(xué)生知道蠟燭的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)等結(jié)論，忽略了這個(gè)探究?jī)?nèi)容對(duì)實(shí)驗(yàn)探究過程的認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)的滲透的功能。筆者分析，可能是由于以下2點(diǎn)讓老師們忽略了對(duì)這個(gè)內(nèi)容的深入探究。1.蠟燭太常見了，實(shí)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，又因?yàn)榇藭r(shí)的學(xué)生儲(chǔ)備的化學(xué)知識(shí)少，拓展難于開展。所以課堂上只是簡(jiǎn)單演示，并補(bǔ)充一些他們未知的化學(xué)知識(shí)。2.按照課本方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（見圖1），實(shí)驗(yàn)效果并不理想：（1）用小木條檢驗(yàn)火焰的溫度時(shí)，難于把控技巧：若時(shí)間過長(zhǎng)，木條全被烤焦;若時(shí)間過短，現(xiàn)象不明顯。（2）用干燥的燒杯檢驗(yàn)H2O，水霧量較少，且燒杯內(nèi)很快變黑，難以觀察;隨后翻轉(zhuǎn)燒杯倒入澄清石灰水以檢驗(yàn)CO2，現(xiàn)象不明顯。（3）點(diǎn)燃熄滅后的白煙，成功率低。事實(shí)上，小小的蠟燭不僅蘊(yùn)涵著許多的化學(xué)知識(shí)，而且為開展學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)活動(dòng)提供了豐富的材料和廣泛的途徑。筆者嘗試開展“課前初探究—課堂再探究—課后深探究”三環(huán)節(jié)，指導(dǎo)學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)探究等對(duì)蠟燭燃燒的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，取得較好的效果。一、課前初探究1.設(shè)計(jì)“課前學(xué)習(xí)任務(wù)單”，指導(dǎo)學(xué)生在家中完成初步探究第1步：課前教師設(shè)計(jì)的“課前學(xué)習(xí)任務(wù)單”，包括了實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、注意事項(xiàng)、發(fā)現(xiàn)的問題（或是你想了解的問題）、文獻(xiàn)檢索方法、有什么想法和創(chuàng)意、選擇加入的研究小組（燭芯小組、火焰小組、H2O小組、CO2小組、白煙小組、文獻(xiàn)組）等。由學(xué)生自行組建小組，在家完成實(shí)驗(yàn)，以拍照或視頻記錄實(shí)驗(yàn)的過程或結(jié)果。第2步：收集學(xué)生在家中實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題;建立文獻(xiàn)分析小組;結(jié)合文獻(xiàn)分析情況，分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析;教師指導(dǎo)各小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的再改進(jìn)與創(chuàng)新。第3步：挑選和整理學(xué)生的成果，整體規(guī)劃“課前—課內(nèi)—課后”的學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，形成一體化的探究系列（見圖2）。2.文獻(xiàn)分析與實(shí)踐在中國(guó)知網(wǎng)搜索“蠟燭燃燒”，檢索到2014—2020年共35篇文獻(xiàn)，逐篇閱讀后，我們認(rèn)為與這3個(gè)實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)的有17篇，其中，有4篇以自制教具為改進(jìn)方向的[1-4]、有1篇需要自制鋁管收集白煙[5]、有1篇使用比較少見的大鐘罩[6]。基于簡(jiǎn)單易行的考慮，我們著重對(duì)剩余的11篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析和驗(yàn)證（見表1），并提出進(jìn)一步優(yōu)化的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。3.實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新（1）增加設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證“燭芯的作用”學(xué)生設(shè)置了4組的對(duì)比實(shí)驗(yàn)（見表2），了解到燭芯的作用：形成毛細(xì)作用輸送液蠟，提供熱量，引燃石蠟蒸氣。最突出的設(shè)計(jì)是方案④中用粉筆作燭芯制作的一根蠟燭。引燃時(shí)，先用燃著木條使粉筆周圍的石蠟熔化，（或在粉筆旁邊預(yù)先埋一段1cm左右長(zhǎng)的棉線，點(diǎn)燃棉線使粉筆周邊的石蠟熔化后），即可迅速引燃粉筆燭芯。由于粉筆中有縫隙，也可形成毛細(xì)現(xiàn)象，先燃燒起來的石蠟蒸氣持續(xù)產(chǎn)生熱量，從而使該特制蠟燭能持續(xù)燃燒。（2）改進(jìn)【實(shí)驗(yàn)1】蠟燭火焰溫度的比較學(xué)生的設(shè)計(jì)中有2組實(shí)驗(yàn)的效果較好（見表3），用寬版雪糕棒或白紙代替小木條。其中，由于白紙更易得，方案最優(yōu)。用濕潤(rùn)后的白紙蓋在蠟燭火焰上，可以有效地解決出現(xiàn)白紙全部炭化、甚至著火的情況，環(huán)形痕跡明顯。（3）改進(jìn)【實(shí)驗(yàn)2】蠟燭燃燒產(chǎn)物（H2O）的檢驗(yàn)往鐵碟、陶瓷碟、燒杯內(nèi)裝冰塊后，放在蠟燭火焰上方，器皿底的外壁接觸火焰部位出現(xiàn)細(xì)密的小水珠，現(xiàn)象明顯（見表4）。（4）改進(jìn)【實(shí)驗(yàn)2】蠟燭燃燒產(chǎn)物（CO2）的檢驗(yàn)用漏斗和針筒的組合裝置，罩在蠟燭火焰上方，可以收集到大量的二氧化碳，把收集到的氣體擠入石灰水中，現(xiàn)象明顯，且避免了此過程中產(chǎn)生的黑煙的干擾（見表5）。（5）改進(jìn)【實(shí)驗(yàn)3】點(diǎn)燃白煙用燒杯裝石蠟、粉筆（不可燃物質(zhì)）作為燭芯，制作一根新的蠟燭。引燃粉筆燭芯后，用酒精燈帽蓋滅火焰后，能持續(xù)產(chǎn)生大的白煙柱（見表6）。既能探究燭芯的作用，又可簡(jiǎn)便快捷、重復(fù)多次地引燃白煙，且避免了“引燃的是燭芯而不是白煙”的誤解。二、課堂再探究的教學(xué)創(chuàng)新課堂再探究的教學(xué)設(shè)計(jì)如表7所示。三、活動(dòng)開展的反思實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新的探究是實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的重要部分[18]。開展課內(nèi)、課外相結(jié)合的基于文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新的學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，筆者有幾點(diǎn)思考。1.確立合適的主題是前提實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該承擔(dān)教學(xué)的知識(shí)本體價(jià)值和素養(yǎng)發(fā)展價(jià)值。在理解實(shí)驗(yàn)教學(xué)價(jià)值基礎(chǔ)上的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，才能發(fā)揮化學(xué)實(shí)驗(yàn)的最大功效[18]。本文對(duì)蠟燭及其燃燒的再探究，素材小而精簡(jiǎn)，聯(lián)系實(shí)際，開放延伸。因?yàn)榛ㄙM(fèi)時(shí)間不多，難度不大，卻能使學(xué)生親自體會(huì)和理解實(shí)驗(yàn)探究過程，深受學(xué)生的喜愛。2.教師的引導(dǎo)是關(guān)鍵開展課內(nèi)、課外相結(jié)合的基于文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新的學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，教師的引導(dǎo)非常關(guān)鍵。特別是課外的學(xué)生實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，一般要經(jīng)歷“文獻(xiàn)查找和分析—實(shí)驗(yàn)創(chuàng)作與調(diào)試—記錄與分析—交流與總結(jié)”等幾個(gè)環(huán)節(jié)。不同的學(xué)生因在能力、經(jīng)驗(yàn)、思考問題等方面不夠成熟會(huì)有不同的觀察、思考、解決的角度，教師要與學(xué)生共同探討實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)儀器、藥品的獲取方法與途徑，實(shí)驗(yàn)步驟及安全事項(xiàng)等，讓學(xué)生有充分的準(zhǔn)備，以確保在家中的初探究的成功[19]。而且在研究過程中遇到不同的問題和困難，教師要進(jìn)行及時(shí)指導(dǎo)并適當(dāng)評(píng)價(jià)。所以，本文中“課前學(xué)習(xí)任務(wù)單”的設(shè)計(jì)和執(zhí)行非常重要。3.以學(xué)生為本是最終目的初三化學(xué)的教學(xué)作為啟蒙教學(xué)，首要的是激發(fā)學(xué)生的興趣，使他們喜歡化學(xué)，幫助他們了解科學(xué)探究的基本過程和方法，使他們有做科學(xué)的精神和基本能力。教師在開展活動(dòng)時(shí)，要充分考慮學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)、興趣和需要，注重從學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，密切聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，時(shí)刻注意保護(hù)他們的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，而且一開始不可寄望太高。本文中“燭芯作用的探究”的那根粉筆燭芯的制作，經(jīng)過了“無燭芯—牙簽燭芯—酒精引燃—鐵釘燭芯—碳棒燭芯—粉筆燭芯”的設(shè)計(jì)，實(shí)際上共經(jīng)過了3屆學(xué)生的接力設(shè)計(jì)才得以成功，過程磨人，卻讓老師一直感受到他們極大的探究興趣和無限創(chuàng)意。4.結(jié)果的反思與評(píng)價(jià)是質(zhì)量的保證在課外的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生分工合作，定期組織學(xué)生展示成果和反思不足，肯定他們的勞動(dòng)，以進(jìn)一步提高其參與的積極性和學(xué)習(xí)的動(dòng)力;進(jìn)行發(fā)展性的評(píng)價(jià)，促使每位學(xué)生的個(gè)性在小小蠟燭探究中發(fā)揮出來。通過教師批閱、面談、組織分組討論等方式對(duì)學(xué)生反饋的“課前學(xué)習(xí)任務(wù)單”進(jìn)行分析，指出存在的缺點(diǎn)和需改進(jìn)的問題。最后，要舍得花時(shí)間設(shè)立主題進(jìn)行課上的講評(píng)。本文中就是精心挑選了“有代表性的、有創(chuàng)意的、有特色的”實(shí)驗(yàn)改進(jìn)與創(chuàng)新進(jìn)行課上的再探究，鼓勵(lì)學(xué)生交流，共享探究成果，讓學(xué)生深深地感受到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的魅力。Refere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