汪英

摘要：《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》規(guī)定了初中學(xué)生必做的8項基礎(chǔ)實(shí)驗，據(jù)此編寫的滬教版新教材（2012年版）的第3個學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗是“物質(zhì)燃燒的條件”?；谡n標(biāo)與教材研究，本文重新研究并設(shè)計了初中化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗3，增加了2個實(shí)驗?zāi)康?，調(diào)整了實(shí)驗用品和實(shí)驗方案，加設(shè)了實(shí)驗“安全提醒”，突出了實(shí)驗的基本觀察要點(diǎn)、知識要點(diǎn)與操作要點(diǎn)，確定了實(shí)驗探究要點(diǎn)。設(shè)計后的基礎(chǔ)實(shí)驗3通過了蘇州市區(qū)100多位初中化學(xué)老師的操作驗證和研討，獲得了肯定與好評。

關(guān)鍵詞：課程標(biāo)準(zhǔn)；初中基礎(chǔ)實(shí)驗；物質(zhì)燃燒的條件；設(shè)計與改進(jìn)

文章編號：1005–6629（2013）8–0051–04 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

1 引言

2011年版《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》[1]延續(xù)了實(shí)驗稿課標(biāo)對“科學(xué)探究”精神的倡導(dǎo)，但更清晰地突出化學(xué)實(shí)驗對學(xué)生科學(xué)探究能力的影響，指出化學(xué)實(shí)驗是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的重要方式。為此，明確規(guī)定了學(xué)生必做的8項基礎(chǔ)實(shí)驗，并強(qiáng)調(diào)化學(xué)實(shí)驗應(yīng)高度關(guān)注安全問題，避免污染環(huán)境[2]。在2012年滬教版新教材[3]中的8個基礎(chǔ)實(shí)驗見表1所示。

仔細(xì)研讀教材上的8個基礎(chǔ)實(shí)驗[4]后發(fā)現(xiàn)：這8個基礎(chǔ)實(shí)驗大多以知識驗證性或技能操作性為主， 而基礎(chǔ)實(shí)驗3——“物質(zhì)燃燒的條件”屬于僅有的探究性實(shí)驗。

反復(fù)研讀基礎(chǔ)實(shí)驗3的設(shè)計[5]后發(fā)現(xiàn)：實(shí)驗中重要的“控制變量”的對比思想沒有很好地提煉出來，有些實(shí)驗用品不易獲得或?qū)Ρ刃圆粡?qiáng)，有些實(shí)驗現(xiàn)象不易把握，實(shí)驗內(nèi)容分割上有欠妥之處，并且缺乏必要的安全提示。

針對這些問題，本文重新研究并設(shè)計了基礎(chǔ)實(shí)驗3——“物質(zhì)燃燒的條件”（見附錄）。設(shè)計后的實(shí)驗通過了蘇州市區(qū)100多位初中化學(xué)老師的操作驗證和研討，獲得了肯定與好評。

2 實(shí)驗設(shè)計思路

基于以上認(rèn)識，本文重新設(shè)計的基礎(chǔ)實(shí)驗3在原有基礎(chǔ)上增加了2個實(shí)驗?zāi)康模ㄒ姼戒洠孩倌康?：通過對實(shí)驗的操作和思考，體驗科學(xué)探究的過程，初步把握對比實(shí)驗的要領(lǐng)——盡量在其他條件相同時進(jìn)行對比實(shí)驗；②目的3：通過實(shí)驗和討論，總結(jié)促進(jìn)燃燒的方法。這樣本文設(shè)計的基礎(chǔ)實(shí)驗3就形成5個實(shí)驗?zāi)康摹?/p>

為了保證整個實(shí)驗思路清晰，突出實(shí)驗的基礎(chǔ)性和探究性，本文將實(shí)驗分成側(cè)重基礎(chǔ)性的“實(shí)驗過程”和側(cè)重探究性的“問題討論”部分（見附錄）。在“實(shí)驗過程”的對應(yīng)欄目中明確指出“基本操作要點(diǎn)”、“基本觀察要點(diǎn)”和“基本知識要點(diǎn)”，引導(dǎo)學(xué)生把握操作要領(lǐng)、明確觀察對象、挖掘現(xiàn)象本質(zhì)，從而達(dá)成實(shí)驗?zāi)康?——通過實(shí)驗探究物質(zhì)燃燒所需要的條件。再通過“問題討論”確定“實(shí)驗探究點(diǎn)”，達(dá)成實(shí)驗?zāi)康?、3、4、5（目的4：通過實(shí)驗和討論，總結(jié)滅火的方法；目的5：逐步建立安全用火的意識，了解日常生活中常用的滅火方法）。

為了確保實(shí)驗的直觀性、對比性、連續(xù)性，對“實(shí)驗內(nèi)容”和“實(shí)驗用品”作了相應(yīng)的調(diào)整；基于安全角度考慮，在“實(shí)驗過程”前增加了“安全提醒”。

3 實(shí)驗過程設(shè)計

實(shí)驗過程是該實(shí)驗的基礎(chǔ)部分，其作用是達(dá)成實(shí)驗?zāi)康?，并為實(shí)驗探究部分做好鋪墊。

3.1 實(shí)驗內(nèi)容的調(diào)整

緊密圍繞實(shí)驗?zāi)康?——探究物質(zhì)燃燒所需要的3個條件，且缺一不可。將原實(shí)驗過程的4個實(shí)驗內(nèi)容調(diào)整為3個，一個實(shí)驗內(nèi)容分別對應(yīng)一個物質(zhì)燃燒所需要的條件。

（1）原實(shí)驗內(nèi)容1、2都是在探究物質(zhì)燃燒的條件之一——物質(zhì)具有可燃性。但將其與另2個探究物質(zhì)燃燒的條件的實(shí)驗內(nèi)容并列，層次不分明，設(shè)計思路不清晰，不利于學(xué)生提煉燃燒的條件。而去掉其中一個實(shí)驗內(nèi)容，雖不影響此燃燒條件的得出，但不利于增強(qiáng)現(xiàn)象的可重復(fù)性、排除偶然性。故此將原實(shí)驗內(nèi)容1、2合并為附錄中實(shí)驗內(nèi)容1的兩個小點(diǎn)。

（2）為了步驟緊湊、設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)，緊接著比較實(shí)驗內(nèi)容1所確定的兩種固態(tài)可燃物燃燒所需要的時間，讓學(xué)生直觀感受到雖然都是可燃物，但不同的可燃物具有不同的著火點(diǎn)（也為后面的問題探究——可燃物點(diǎn)燃方式差異的原因分析埋下了伏筆），從而得出物質(zhì)燃燒的條件之二——可燃物的溫度達(dá)到其自身的著火點(diǎn)。故此將相關(guān)的原實(shí)驗內(nèi)容4調(diào)整上來成為實(shí)驗內(nèi)容2。

（3）最后，探究物質(zhì)燃燒的條件之三——可燃物與充足的氧氣接觸，基本延續(xù)了原實(shí)驗內(nèi)容3。只是為了防止蠟燭油粘在桌面上，增加后期的清潔整理工作，改“把蠟燭豎直放在平整的桌面上”為“粘在平整的玻璃片上”。并且為了加強(qiáng)實(shí)驗的可靠性和可重復(fù)性，增加了一個步驟——待蠟燭熄滅后，再用此玻璃杯（必須甩掉杯中的二氧化碳，并擦干，保證玻璃杯中環(huán)境還原為初始狀態(tài)）罩到處在空氣中仍在燃燒的蠟燭上，觀察現(xiàn)象。

3.2 實(shí)驗用品的更改

原實(shí)驗內(nèi)容2所用的固體物質(zhì)為棉花團(tuán)和玻璃棒（或石棉絨），但棉花團(tuán)、玻璃棒外形不相似，且玻璃棒在酒精燈上灼燒容易裂開；而石棉絨成本高，又不易買到。原實(shí)驗內(nèi)容4的可燃物為小木條和小煤塊，但小木條和小煤塊外形很不相似，且小煤塊受熱后沒有明顯的火焰出現(xiàn)，不易準(zhǔn)確判斷何時著火燃燒。

鑒于以上原因和調(diào)整后實(shí)驗內(nèi)容的需要，并使學(xué)生體會對比實(shí)驗的設(shè)計思路及控制變量的思想。本文在大量實(shí)驗的基礎(chǔ)上，重新設(shè)計了實(shí)驗裝置、重新確定了探究物質(zhì)具有可燃性的對照物。

（1）實(shí)驗裝置

考慮到比較可燃物分別燃燒所需時間，不可控因素多，對比性不強(qiáng)。筆者決定用銅片作為載體，把可燃物放在上面，下用酒精燈加熱兩可燃物中部的銅片，通過觀察可燃物著火燃燒的先后，直觀地得出結(jié)論。

（2）固態(tài)可燃物的確定

實(shí)驗初，考慮了棉花團(tuán)、保鮮膜、乒乓球碎片、濾紙碎片、面粉、葡萄糖粉、蔗糖、碳粉等一系列固體可燃物。但發(fā)現(xiàn)棉花團(tuán)、保鮮膜、濾紙碎片、碳粉在銅片上都不易著火燃燒，蔗糖、乒乓球碎片雖易著火燃燒，但蔗糖受熱融化后更易流動且與面粉外形不相似，而乒乓球碎片燃燒后異味太大，令人不舒服。最終決定用既能保證實(shí)驗效果，燃燒后氣味又好聞的面粉和葡萄糖粉。從外形相似考慮，不可燃物采用了碳酸鈣粉末。

（3）注意點(diǎn)

實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)：①銅片過厚、過寬會過多分散酒精燈火焰所產(chǎn)生的熱量，從而使得可燃物的溫度難以達(dá)到著火點(diǎn)、不易被點(diǎn)燃；銅片過窄，酒精燈火焰又可能會冒出銅片，直接燒及可燃物。②面粉、葡萄糖粉距離中部火焰太遠(yuǎn)，則所達(dá)溫度太低，兩者都不會著火燃燒，而是緩慢碳化；若靠得太近，由于葡萄糖粉受熱后是先融化后燃燒，葡萄糖融化后會流動到與面粉混在一起，導(dǎo)致兩者同時燃燒。

反復(fù)實(shí)驗后確定用0.2 mm厚，3.5 cm寬的銅片，并在中部折疊出隔板（見附錄）。為防實(shí)驗中葡萄糖受熱融化后流出銅片形成污染，葡萄糖粉用量一定要少或銅片應(yīng)有向上的卷邊。

面粉、葡萄糖粉應(yīng)等距平鋪在薄銅片隔板兩側(cè)且盡量靠近，并將酒精燈外焰對準(zhǔn)銅片的中部隔板。若酒精燈火焰偏離中部而靠近面粉，會使得面粉先于葡萄糖被點(diǎn)燃，從而導(dǎo)致學(xué)生得出“面粉的著火點(diǎn)低于葡萄糖的著火點(diǎn)”這一錯誤結(jié)論。

4 實(shí)驗探究點(diǎn)的確定

為了實(shí)驗?zāi)康?、3、4、5的達(dá)成，本文精心設(shè)計了7個實(shí)驗探究點(diǎn)（見附錄）。

（1）探究點(diǎn)1的設(shè)計是為了使學(xué)生從感性到理性，進(jìn)一步系統(tǒng)地掌握對比實(shí)驗的設(shè)計要領(lǐng)。

（2）探究點(diǎn)2的設(shè)計是在素材的基礎(chǔ)上，通過學(xué)生的思考得出：促進(jìn)燃燒就是在燃燒的3個條件都滿足的前提下加強(qiáng)其中某一條件，從而加深對燃燒的3個條件缺一不可的認(rèn)識，

（3）探究點(diǎn)3的設(shè)計是為了讓學(xué)生明白滅火的根本就是破壞燃燒的條件，缺一即可。

（4）探究點(diǎn)4 討論熄滅蠟燭的方法，學(xué)生很容易想出“吹滅”和“罩滅”這兩種，但第三種方法的得出：剪去一段蠟燭，有點(diǎn)超出常規(guī)。設(shè)置這么一個難點(diǎn)，一是為了加深學(xué)生對三種滅火方法的理解，二是為了拓展學(xué)生的思維。

（5）探究點(diǎn)5的設(shè)計是對促進(jìn)燃燒的原理和滅火的原理的進(jìn)一步甄別，以加強(qiáng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

（6）探究點(diǎn)6的設(shè)計讓學(xué)生真切地感受到著火點(diǎn)是物質(zhì)的固有屬性，不同的物質(zhì)有不同的著火點(diǎn)，也決定了它們的點(diǎn)燃方式。

（7）為了不把知識教死，但又考慮到學(xué)生的知識水平有限，所以把教材中出現(xiàn)的文字[6]作為提示列在探究點(diǎn)7之后，降低難度。通過該題的討論，讓學(xué)生體會到這次實(shí)驗探究的是通常的燃燒條件，而廣義的燃燒中的助燃物未必是氧氣。

5 實(shí)驗驗證與研討

2013年3月19日，在蘇州市平江中學(xué)，蘇州市區(qū)100多位初中化學(xué)教師對本文重新設(shè)計的基礎(chǔ)實(shí)驗3進(jìn)行了實(shí)驗驗證和教學(xué)研討。

教師肯定了整個對比實(shí)驗過程中控制變量的做法，高度贊許了實(shí)驗的設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)備充分。對筆者自制的銅片教具表現(xiàn)出很大的興趣，覺得用簡單的折疊法形成的中間隔板的構(gòu)思很巧妙。

有的老師反復(fù)把面粉和葡萄糖粉分別放在中部隔板不同距離處多次實(shí)驗，看現(xiàn)象達(dá)到預(yù)期的距離該控制在多少之內(nèi)。還有老師對玻璃杯二次罩蠟燭的實(shí)驗做了多次對比：甩動1、2次后罩；拿起后直接罩，觀察第2支蠟燭熄滅情況，進(jìn)而明白了實(shí)驗設(shè)計中處理玻璃杯的用意。

還有老師提出為防酒精燈火焰飄忽影響實(shí)驗效果，應(yīng)在酒精燈上加防風(fēng)罩。筆者認(rèn)為這一點(diǎn)提得很好，必要時操作起來也不是很難。

但也有老師提出：用一支蠟燭、一盒火柴、一盞酒精燈、一根玻璃棒就能解決燃燒的條件的探究。筆者認(rèn)為這樣不夠直觀、不夠簡單明了，現(xiàn)象的重復(fù)驗證不夠，需要學(xué)生有高度的抽象思維，會極大地增加學(xué)生從實(shí)驗中得出正確結(jié)論的難度，且無法比較出不同物質(zhì)的著火點(diǎn)高低。

附錄：

基礎(chǔ)學(xué)生實(shí)驗3 物質(zhì)燃燒的條件

實(shí)驗?zāi)康?/p>

1.通過實(shí)驗探究物質(zhì)燃燒所需要的條件；

2.通過對實(shí)驗的操作和思考，體驗科學(xué)探究的過程，初步把握對比實(shí)驗的要領(lǐng)——盡量在其他條件相同時進(jìn)行對比實(shí)驗；

3.通過實(shí)驗和討論，總結(jié)促進(jìn)燃燒的方法；

4.通過實(shí)驗和討論，總結(jié)滅火的方法 ；

5.逐步建立安全用火的意識，了解日常生活中常用的滅火方法。

實(shí)驗用品

95%酒精、蒸餾水、面粉、葡萄糖粉、碳酸鈣粉、小蠟燭（2支）；

玻璃棒（1根）、試管（1支，用于插玻璃棒）、酒精燈（1盞）、藥匙（1把）、燃燒匙（3把）、三腳架（1個）、火柴、銅片（1片）、玻璃杯（1個）、玻璃片（2片，用于固定小蠟燭）、濾紙（若干）等。

安全提醒

面粉、葡萄糖粉切勿取太多，以免加熱時溢出燃燒匙或流出銅片，也避免可能產(chǎn)生的火焰太大；手拿燃燒匙時盡可能離燃燒匙中的物品遠(yuǎn)些，防止被火焰灼傷；要從側(cè)面觀察，防止燃燒的火焰燒到身體部位；加熱后的銅片很燙，不要立即用手去接觸，待冷卻后再用濾紙把銅片擦試干凈。

實(shí)驗過程

按要求完成以下實(shí)驗，觀察實(shí)驗現(xiàn)象，并完成實(shí)驗記錄。

總結(jié)：結(jié)合你在上述實(shí)驗中所觀察到的現(xiàn)象和得到的結(jié)論，試著總結(jié)燃燒所需要的條件。

問題討論（實(shí)驗探究點(diǎn)）

1.回顧對“物質(zhì)燃燒的條件”探究的過程，請思考：當(dāng)我們對某一燃燒條件進(jìn)行探究時，要注意什么問題才能保證實(shí)驗的可靠性、結(jié)論的科學(xué)性？

2.細(xì)鐵絲一般不能在空氣中燃燒，但能在氧氣中燃燒；納米級鐵粉還能在空氣中自燃。請思考這些現(xiàn)象說明了什么？

試著總結(jié)：促進(jìn)燃燒的方法

3.請列舉日常生活中常用的滅火方法，這些方法分別破壞了燃燒的什么條件？

試著總結(jié)：滅火的方法

4.你能想出多少種熄滅蠟燭的方法？能否把上述滅火的方法都用上？

5.在日常生活中若想使煤爐中的火更為旺盛，常用扇子去扇；但用扇子去扇蠟燭，卻一扇就滅。請分析：同樣的動作，為什么造成兩種不同的后果？

6.火柴、蠟燭、木條 、煤，哪個比較容易被點(diǎn)燃？點(diǎn)燃它們的方式有什么差異，為什么？“點(diǎn)燃”在引發(fā)燃燒中起什么作用？

7. 為了更好地研究燃燒的條件，你覺得還可以進(jìn)行什么實(shí)驗？（提示：①燃燒的定義：燃燒是一種發(fā)光、發(fā)熱的劇烈的化學(xué)反應(yīng)；②二氧化碳是常用的滅火劑，但金屬鎂著火卻不能用二氧化碳撲救，因為鎂可以在二氧化碳中繼續(xù)燃燒。）

參考文獻(xiàn)：

[1][2]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2011：1～8.

[3][4][5][6]中學(xué)化學(xué)國家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育教科書·化學(xué)（上冊）[M].上海：上海教育出版社，2012：92～99，109，111.