吳倩

【摘 要】文章對(duì)教材中探究燃燒條件實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)創(chuàng)新，并闡述了如何將其運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐中，以期幫助學(xué)生更好地建立物質(zhì)燃燒條件的概念，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);創(chuàng)新思維;實(shí)驗(yàn)探究;燃燒條件

一、教學(xué)分析

探究燃燒的條件是滬教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)3的內(nèi)容。與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)1和2側(cè)重于對(duì)操作的練習(xí)不同的是，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)3以讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。而核心素養(yǎng)指向的正是過程，關(guān)注學(xué)生在其培養(yǎng)過程中的感悟，而非結(jié)果導(dǎo)向。燃燒是學(xué)生熟悉的變化。在前面學(xué)習(xí)中，學(xué)生學(xué)習(xí)過有關(guān)于蠟燭及其燃燒產(chǎn)物的探究、測(cè)定空氣中氧氣含量以及氧氣的性質(zhì)等與燃燒有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，他們從物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系、定量、能量的角度引導(dǎo)學(xué)生建立科學(xué)的物質(zhì)變化觀。通過對(duì)燃燒條件的探究，一方面可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)燃燒的條件，了解日常生活中常用的滅火方法，使學(xué)生意識(shí)到學(xué)習(xí)化學(xué)的價(jià)值;另一方面還能增強(qiáng)學(xué)生日常生活中防范火災(zāi)的意識(shí)。此外，也為后面學(xué)習(xí)燃料的充分燃燒以及生產(chǎn)生活中如何更好的利用燃燒，提供了理論依據(jù)，做好了鋪墊。

二、實(shí)驗(yàn)分析

（一）實(shí)驗(yàn)原型及不足之處

為了幫助學(xué)生建立物質(zhì)燃燒條件的概念，使學(xué)生充分理解可燃物燃燒需要同時(shí)具備“溫度必須要達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)”以及“可燃物需與氧氣（或空氣）充分接觸”這兩個(gè)條件，老師們無論使用哪一個(gè)版本的教材，常常會(huì)引用人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)書中的實(shí)驗(yàn)7-1來探究燃燒的條件。教材實(shí)驗(yàn)探究裝置圖如下：

探究物質(zhì)燃燒條件時(shí)，若使用上述裝置，存在以下幾點(diǎn)不足：

1.實(shí)驗(yàn)1銅片上的白磷在空氣中燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的白煙，而白煙的主要成分是五氧化二磷，其易與空氣中的水蒸氣結(jié)合，生成的偏磷酸有毒，會(huì)污染環(huán)境，危害師生健康，不符合綠色化學(xué)的理念。

2.白磷熔點(diǎn)較低，約為44.1℃。實(shí)驗(yàn)2中熱水中的白磷易熔化，熔化的白磷在氧氣流的作用下四處游動(dòng)，使白磷不能和氧氣充分接觸，現(xiàn)象不明顯，實(shí)驗(yàn)不易成功。

3.實(shí)驗(yàn)未嚴(yán)格控制變量，不夠嚴(yán)謹(jǐn)。如：實(shí)驗(yàn)2中的白磷在通入氧氣后燃燒，與銅片上的白磷在空氣中燃燒對(duì)比，氧氣濃度不一樣。

綜合考慮以上因素，我從實(shí)驗(yàn)的綠色化、實(shí)驗(yàn)顯現(xiàn)更明顯等角度對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。

（二）實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

1.實(shí)驗(yàn)儀器和試劑

儀器：具支U型管（配兩個(gè)橡膠塞）、Y型管、燒杯（1000mL）、90o導(dǎo)管、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、止水夾2個(gè)（K1和K2）、乳膠管（若干）、儲(chǔ)氣袋（有開關(guān)）、小型打氣筒、塑料袋、濾紙、鑷子

藥品：二氧化碳1袋、白磷、熱水

2.實(shí)驗(yàn)操作方法及現(xiàn)象

（1）按圖所示連接好裝置，并檢查裝置的氣密性。打開K1，關(guān)閉K2。用鑷子取一小塊白磷，吸干表面的水分，并將其裝入具支U形管中，觀察到白磷不能燃燒?！菊f明可燃物在與氧氣（或空氣）接觸的情況下，溫度未達(dá)到著火點(diǎn)時(shí)，不會(huì)燃燒?！?/p>

（2）將具支U型管放入盛有熱水的燒杯中，此時(shí)因?yàn)閁型管中空氣量較少，觀察到白磷燃燒火焰微弱，且很快熄滅，產(chǎn)生大量的白煙。【說明可燃物在與氧氣（或空氣）接觸時(shí)，溫度達(dá)到了著火點(diǎn)，就能燃燒?！坑么驓馔补娜肟諝?，觀察到白磷燃燒，發(fā)出黃色火焰，產(chǎn)生大量的白煙?！菊f明在溫度達(dá)到著火點(diǎn)的情況下，增加空氣流通，提供充足的氧氣，可燃物燃燒得更旺?！?/p>

（3）關(guān)閉K1，打開K2。通入二氧化碳，觀察到白磷熄滅?！菊f明可燃物與氧氣（或空氣）接觸是可燃物燃燒的必要條件。一般情況下，二氧化碳不可燃、不助燃，可以用來滅火。】

（4）關(guān)閉K2，打開K1。再次用打氣筒鼓入空氣，觀察到白磷再次燃燒?！菊f明當(dāng)可燃物的溫度達(dá)到著火點(diǎn)時(shí)，與氧氣（或空氣）接觸，即可燃燒。】

（5）關(guān)閉K1，打開K2。再次通入二氧化碳，觀察到白磷再次熄滅?！驹俅握f明可燃物與氧氣（或空氣）接觸是可燃物燃燒的必要條件。一般情況下，二氧化碳不可燃、不助燃，可以用來滅火。】

3.改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)

（1）本實(shí)驗(yàn)為演示實(shí)驗(yàn)，為了達(dá)到最佳演示效果，我采用了透明的玻璃儀器，便于學(xué)生通過觀察具支U型管內(nèi)白煙的流動(dòng)，了解U型管內(nèi)氣體的變化。從而知道燃燒需要氧氣（或空氣），二氧化碳不能燃燒，也不支持燃燒，可用于滅火。

（2）改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)造了一個(gè)全封閉的空間，有效的防止了白磷及其生成物的污染，符合綠色化學(xué)的理念。

（3）在該實(shí)驗(yàn)中，可以通過控制通入空氣和二氧化碳，使反應(yīng)在燃燒和熄滅之間進(jìn)行切換，控制了反應(yīng)的發(fā)生和停止。而且條件變量控制較好，現(xiàn)象對(duì)比明顯，有效的展示了可燃物燃燒需要的兩個(gè)條件，充分說明了這些條件缺一不可，更為嚴(yán)謹(jǐn)。

（4）本實(shí)驗(yàn)中利用一個(gè)小型打氣筒向裝置中通入空氣。利用一個(gè)儲(chǔ)氣袋事先收集一袋二氧化碳，打開儲(chǔ)氣袋上的開關(guān)，通過擠壓儲(chǔ)氣袋，向裝置中通入二氧化碳，使得裝置更加便于操作。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

活動(dòng)一：實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，共同改進(jìn)

教師先讓學(xué)生通過視頻了解傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，并讓學(xué)生結(jié)合視頻中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析得出結(jié)論。接下來給學(xué)生提供有關(guān)白磷的資料，讓學(xué)生閱讀資料并結(jié)合傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的裝置，說說傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足之處，思考如何改進(jìn)，如何設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案?？梢宰屗麄冞M(jìn)行小組交流。學(xué)生這一反思評(píng)價(jià)的過程，無疑培養(yǎng)了他們敢于質(zhì)疑和批判的精神。

學(xué)生們分別針對(duì)實(shí)驗(yàn)的環(huán)保性、白磷因在熱水中熔化影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出一些改進(jìn)措施，師生共同評(píng)價(jià)。另外，學(xué)生可能很難想到，熱水中的白磷在通入氧氣后發(fā)生燃燒，與銅片上白磷在空氣中發(fā)生燃燒對(duì)比，沒有嚴(yán)格控制變量，實(shí)驗(yàn)缺乏一定的嚴(yán)謹(jǐn)性。這需要教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和提示。學(xué)生再針對(duì)條件變量控制方面提出相應(yīng)的優(yōu)化方案。

這一過程中，學(xué)生積極性較高。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，既鍛煉了學(xué)生的能力，又培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識(shí)，還給他們樹立了綠色化學(xué)的觀念。

活動(dòng)二：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，對(duì)比評(píng)價(jià)

綜合考慮了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)不足之處，教師給出一套改進(jìn)裝置。教師事先介紹裝置，師生共同演示實(shí)驗(yàn)，并引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，讓學(xué)生對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，基于現(xiàn)象進(jìn)行推理，得出可燃物燃燒必須同時(shí)具備的兩個(gè)條件。這一過程中，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系自己的日常生活經(jīng)驗(yàn)，體會(huì)出滅火的原理。另外利用打氣筒通入充足的空氣，白磷燃燒得更旺，這還能說明在發(fā)生火災(zāi)時(shí)不能打開門窗的原因。

接下來讓學(xué)生對(duì)比創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，說說這個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)。小組交流，暢所欲言。教師提醒學(xué)生若有其他創(chuàng)意，可以畫在紙上，下節(jié)課再一起交流討論。最后讓學(xué)生說說這次實(shí)驗(yàn)探究給了他們哪些啟示和感悟。

學(xué)生在這一活動(dòng)中，對(duì)比分析的能力、基于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等證據(jù)進(jìn)行推理的能力得到提升，這無疑鍛煉了學(xué)生的思維，培養(yǎng)了他們嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

四、總結(jié)與反思

新課程背景下的化學(xué)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上講求探究化、綠色化、一體化等。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，操作時(shí)間適宜，很適合課堂教學(xué)的節(jié)奏;現(xiàn)象明顯，反應(yīng)可控;條件變量控制較好，實(shí)驗(yàn)對(duì)比性較強(qiáng);操作簡便，易于推廣。

學(xué)生在本節(jié)課中能依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，能對(duì)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行加工并獲得結(jié)論;能尊重事實(shí)和證據(jù)，基于證據(jù)進(jìn)行分析推理，具有獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑和批判的創(chuàng)新精神;還樹立了綠色化學(xué)觀念。學(xué)生體驗(yàn)了科學(xué)探究的過程，化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)得以提升。

化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)。在近幾年的中考試題中，對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)的考查有所加強(qiáng)，這類題型也是試卷中難度較高的題型，對(duì)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力要求也較高。教師在日常的教學(xué)過程中，若能多開展一些科學(xué)探究活動(dòng)，經(jīng)常鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)課本上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一定的改進(jìn)創(chuàng)新，或?qū)σ延械膶?shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，學(xué)生的創(chuàng)新能力、綜合運(yùn)用能力會(huì)不斷提高。

不足之處：如果在課堂上讓學(xué)生在紙上畫出他們自主設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，教師選取幾位同學(xué)的設(shè)計(jì)進(jìn)行投影，師生共同評(píng)價(jià)，學(xué)生的主觀能動(dòng)性更能被調(diào)動(dòng)起來，效果會(huì)更好。

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