資源簡介

《蠟燭燃燒》
使用教材
本課內(nèi)容是青島版小學(xué)科學(xué)(五四學(xué)制）四年級下冊《物質(zhì)的變化》單元中的第一課《蠟燭燃燒》。
研讀2022版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，可以清晰獲知該課大概念指向“物質(zhì)的變化與化學(xué)反應(yīng)”，下階概念為“物質(zhì)是不斷變化的”。應(yīng)對的學(xué)業(yè)要求是能夠?qū)ふ易C據(jù)解釋和判斷。
從教材安排上看有這樣兩個活動：
活動1.蠟燭燃燒時會發(fā)生哪些變化？
活動2.生活中有哪些生成新物質(zhì)的現(xiàn)象
實驗器材
選用兩個無底玻璃杯進(jìn)行套裝，形成雙層夾縫；陶瓷蓋替代玻璃底以及帶顯示屏的攝像頭、自制紋影顯示器、打火機(jī)、蠟燭、澄清的石灰水等
實驗原型的不足之處
圖1
如圖1所示，原教材中的實驗是學(xué)生用燒杯迅速收集氣體后，加入澄清的石灰水振蕩。實踐中發(fā)現(xiàn)該實驗有著這樣幾個方面的缺陷：
學(xué)生用燒杯罩在蠟燭上方需要注意提醒學(xué)生轉(zhuǎn)動燒杯，使燒杯口受熱均勻，這個實驗操作存在安全隱患，燒杯在受熱不均勻的情況下容易炸裂。
翻轉(zhuǎn)燒杯，迅速將澄清的石灰水倒入燒杯中振蕩。由于燒杯是敞口的，并且邊緣有缺口。在迅速翻轉(zhuǎn)的過程中，收集到的氣體可能會散逸，而且對于小學(xué)生來說在收集氣體無法清晰獲知二氧化碳?xì)怏w收集量，導(dǎo)致后續(xù)驗證時現(xiàn)象不夠明顯。
三個證據(jù)鏈都需要逐個依次進(jìn)行操作驗證，不利于大活動設(shè)計及課堂高效。
玻璃杯內(nèi)出現(xiàn)小水珠的現(xiàn)象時間較短，實驗所形成的炭黑聚集在玻璃杯頂端，不便于學(xué)生觀察。
實驗設(shè)計思路和創(chuàng)新
由于是雙層玻璃杯替代燒杯，借助了支架無需手持，防止?fàn)C傷且方便操作。
二氧化碳?xì)怏w生成在雙層玻璃杯夾縫中，與澄清石灰水溶液直接接觸，凸顯效果省卻學(xué)生收集步驟，簡化操作難度。
實驗裝置一體化，在一次操作中解決蠟燭燃燒變化產(chǎn)生新物質(zhì)的系列證據(jù)鏈，提升實驗效率。
實驗過程借助高清攝像頭，借助其視角區(qū)域廣、圖像清晰及回放特點(diǎn)提升學(xué)生觀察效果，便于梳理結(jié)論時再現(xiàn)實驗過程。
自制紋影裝置，顯現(xiàn)蠟燭燃燒生成的氣體影像，解決學(xué)生“看不見”二氧化碳的難題。
實驗原理
實驗原理：蠟燭燃燒是化學(xué)反應(yīng)，蠟燭在充分燃燒時，本身含有的碳和氫兩種物質(zhì)就會跟空氣中的氧氣結(jié)合，生成無色、無味的水蒸氣和二氧化碳。在蠟燭燃燒時，會產(chǎn)生水、二氧化碳和碳等新物質(zhì)。
實驗教學(xué)目標(biāo)
科學(xué)概念：通過觀察燃燒蠟燭的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)物體發(fā)生了變化，構(gòu)成物體的物質(zhì)也發(fā)生了改變。
科學(xué)思維：借助推理、論證、分析與綜合的思維方法驗證猜想，獲取結(jié)論。
探究實踐：能基于所學(xué)知識設(shè)計實驗，探究物質(zhì)的變化，利用所學(xué)的知識解釋生活中例子。
態(tài)度責(zé)任：樂于合作與交流，對探索物質(zhì)變化充滿興趣。
教學(xué)重難點(diǎn)：知道有些物體發(fā)生了變化，構(gòu)成物體的物質(zhì)也發(fā)生了改變。能基于所學(xué)知識設(shè)計實驗，探究物質(zhì)的變化。
實驗教學(xué)內(nèi)容
借助實驗裝置操作，杯壁出現(xiàn)水珠、陶瓷杯蓋的炭黑、石灰水變渾濁這一系列實證，推理得出“蠟燭燃燒時會有新的物質(zhì)生成”這一結(jié)論。
實驗教學(xué)過程
（一）情境聚焦，明確問題
播放蠟燭在燃燒過程中逐漸變短的視頻，引發(fā)學(xué)生思考：蠟燭燃燒過程中不斷變短，變短的部分去哪了？這節(jié)課我們就一起來探究《蠟燭燃燒》。
（二）實踐探究，找尋證據(jù)
1.現(xiàn)象觀察，引發(fā)猜測
點(diǎn)燃蠟燭，讓學(xué)生交流觀察到的現(xiàn)象，交流蠟燭燃燒過程中可能產(chǎn)生了哪些物質(zhì)？學(xué)生猜測：可能生成了看不見的物質(zhì)——氧氣、二氧化碳、水蒸氣；有時冒黑煙；蠟油（燭淚）。教師順勢而為提出任務(wù)；我們需要將蠟燭燃燒時可能的產(chǎn)物收集起來，然后再鑒定，學(xué)生的思維自然聚焦:用什么收集，怎么操作？教師出示實驗材料，讓學(xué)生討論設(shè)計收集方案，由于蠟燭火焰向上的特點(diǎn)，大部分學(xué)生會想到將集氣瓶倒扣過來。“難道氣體不會跑嗎？”這樣的疑問讓學(xué)生的思維進(jìn)一步深入：不僅要收集氣體，還要防止逃逸，于是水到渠成中呈現(xiàn)自制雙層玻璃杯這一器材。
2.梯度遞進(jìn)，揭秘證據(jù)
為了讓“蠟燭燃燒時產(chǎn)生的變化”成為學(xué)生真正自主探究的大活動，在學(xué)生實踐操作前，我給出了學(xué)習(xí)任務(wù)單。
仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象，并如實記錄；
如果有氣體產(chǎn)生，你認(rèn)為裝置中哪里有該氣體？
蠟燭燃燒時產(chǎn)生的氣體還可以讓蠟燭或易燃物體繼續(xù)燃燒嗎？自主想辦法驗證；
這些現(xiàn)象說明什么？
這樣一來，學(xué)生的實踐探究有了層次和進(jìn)階，科學(xué)思維在該環(huán)節(jié)中得到螺旋式上升，接下來讓我們一起看學(xué)生的實驗操作視頻。
從視頻中可以看出，在玻璃杯內(nèi)壁均有明顯的霧狀物質(zhì)產(chǎn)生，學(xué)生會根據(jù)生活經(jīng)驗和已知猜測，可能是水蒸氣凝結(jié)成的霧，那怎么確定這種物質(zhì)就是水，并且確實是蠟燭燃燒產(chǎn)生的呢？我在內(nèi)環(huán)玻璃杯壁處放置少量沾有遇水變色粉末的棉絮。點(diǎn)燃蠟燭后，蠟燭燃燒產(chǎn)生的物質(zhì)會接觸遇水變色的粉末，觀察一段時間會發(fā)現(xiàn)粉末顏色發(fā)生改變，并且顏色不斷加深。這個裝置和實驗現(xiàn)象，用可見的方式證明蠟燭燃燒確實產(chǎn)生了水，對學(xué)生來說更有說服力。
3.巧借現(xiàn)象，思維進(jìn)階
在實證明確蠟燭燃燒產(chǎn)生水之后，對于蠟燭燃燒產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w如何檢測呢？學(xué)習(xí)單上的提示會讓學(xué)生自主思考：蠟燭燃燒時產(chǎn)生的物質(zhì)還可以讓蠟燭或易燃物體繼續(xù)燃燒嗎？學(xué)生此時知曉燃燒后的氣體在夾層中，于是用點(diǎn)燃的火材放入夾層內(nèi)檢測，發(fā)現(xiàn):蠟燭燃燒的產(chǎn)物中有一種可以讓火焰熄滅的物質(zhì)。思維遷移：引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活中滅火的原理，這個氣體可能是二氧化碳。那如何確定這種可以滅火的氣體就是二氧化碳呢？這時候，玻璃夾層中澄清的石灰水變渾濁的現(xiàn)象已經(jīng)讓學(xué)生收獲了證據(jù)。此外陶瓷杯蓋上的黑色物質(zhì)也沒有被
學(xué)生忽略，證據(jù)在逐漸完善中。
4.梳理交流，完善證據(jù)
其實科學(xué)探究實踐過程，最為關(guān)鍵和重要的就是學(xué)生依據(jù)實驗現(xiàn)象展開論證和交流，在此環(huán)節(jié)中，我將實驗現(xiàn)象借助手機(jī)錄制的視頻截圖呈現(xiàn)，這時候，所有學(xué)生完全聚焦，他們開始匯總羅列，思維在此碰撞，證據(jù)開始不斷堆砌：水、陶瓷杯蓋上的黑色物質(zhì)、二氧化碳?xì)怏w，更是讓證據(jù)更加充分，指向了該課教學(xué)的最終目標(biāo)——蠟燭燃燒產(chǎn)生了新的物質(zhì)，不言而喻，本課的教學(xué)重難點(diǎn)已經(jīng)得到解決，孩子們在嚴(yán)謹(jǐn)而科學(xué)的實驗操作中自主獲知了科學(xué)道理。
（三）交流評價，學(xué)以致用
拓展延伸部分引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活，找一找生成新物質(zhì)的變化在生活中的應(yīng)用。通過層層遞進(jìn)的活動，訓(xùn)練學(xué)生觀察、比較、假設(shè)、猜想、實驗、推理、判斷的探究能力。
（四）拓展應(yīng)用，科學(xué)延續(xù)
小小的蠟燭被點(diǎn)燃后，竟然包含了這么多科學(xué)知識，物質(zhì)變化真是太神奇了。老師這時候通過自制紋影裝置讓學(xué)生“看見”二氧化碳，除此之外蠟燭還可以用來做很多趣味實驗?zāi)兀曨l展演隔空點(diǎn)火，杯子喝水的實驗。借助介紹法拉第對于蠟燭研究將科學(xué)的學(xué)習(xí)延續(xù)課外。
實驗效果評價
生本實踐，夯實科學(xué)素養(yǎng)
整個實驗過程都本著“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)理念，在學(xué)生親身經(jīng)歷探究實踐過程中，培育學(xué)生觀察、推理、演繹、綜合、分析的能力。
創(chuàng)新器材，巧解教學(xué)難點(diǎn)
優(yōu)化實驗裝置，簡化實驗操作，把不清晰的現(xiàn)象巧妙解決，讓看不見的變成可視，把三個實驗放在一個裝置里完成，不僅將教學(xué)內(nèi)容整合更是讓學(xué)生更加直觀、形象的感知蠟燭燃燒產(chǎn)生的新的物質(zhì)。
遵循規(guī)律，培育科學(xué)精神
在教學(xué)中依據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平，循序漸進(jìn)的培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，實操中強(qiáng)化學(xué)生觀察、實驗、分析、推測等技能，提升證據(jù)意識和批判質(zhì)疑的精神。

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