探究燃燒條件的“3+X”
安徽省合肥市第四十六中學(xué)  劉亮榮
一、             使用教材
人教版九年級(jí)《化學(xué)》上冊(cè)第七單元燃料及其利用 課題一《燃燒和滅火》。
二、             實(shí)驗(yàn)器材
廣口瓶、2個(gè)新的燃燒匙、玻璃管、橡膠塞、長(zhǎng)頸漏斗、200mL注射器、紅磷、白磷、90℃熱水、冰水混合物、柴油、酒精。酒精燈、石棉網(wǎng)3個(gè)、鑷子、鐵絲、1號(hào)鐵絲棉、0號(hào)更細(xì)鐵絲棉。氧氣傳感器、高溫傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電腦、蠟燭、火柴、培養(yǎng)皿、蒸發(fā)皿、三腳架、集氣瓶2個(gè)。
三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新點(diǎn)
（一）創(chuàng)新改進(jìn)燃燒條件實(shí)驗(yàn)。
關(guān)于燃燒條件的探究實(shí)驗(yàn)，課本實(shí)驗(yàn)（如圖1），雖能驗(yàn)證燃燒條件，但是有：污染不環(huán)保、藥品用量大、操作不便、不便連堂教學(xué)等諸多缺點(diǎn)。
 
           
（圖1）                                  （圖2）
而圖2的創(chuàng)新改進(jìn)方案，既可以驗(yàn)證燃燒的三個(gè)條件，又具有了眾多改進(jìn)的優(yōu)勢(shì)：1.整個(gè)過(guò)程生成的五氧化二磷會(huì)被瓶?jī)?nèi)的水吸收，無(wú)任何污染；2.操作簡(jiǎn)便，裝置簡(jiǎn)單；3.方便攜帶，藥品用量少；4.可通過(guò)增加、減少熱水使裝置可多次連續(xù)使用，特別適合多個(gè)班級(jí)的連堂教學(xué)。
（二）建構(gòu)燃燒條件的新模型。

初中階段，我們?cè)谡n堂上講到：可燃物、溫度達(dá)到著火點(diǎn)、氧氣，三個(gè)燃燒條件學(xué)生雖然可以理解，然而遇到為什么無(wú)芯的蠟燭點(diǎn)不著？為什么鐵粉在空氣可以自燃？等等特殊燃燒時(shí)，我們學(xué)生就很難理解甚至是老師也不好解釋?zhuān)�本�?shí)驗(yàn)創(chuàng)新通過(guò)對(duì)燃燒條件的再探究，幫助學(xué)生建立燃燒四面體的新模型。
四、實(shí)驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)思路。
（一）實(shí)驗(yàn)方法
基于教材，實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新內(nèi)容，我采取了創(chuàng)新傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)代數(shù)字化實(shí)驗(yàn)融合的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、觀察思考、交流討論，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展。
（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路
認(rèn)識(shí)建構(gòu)主任理論認(rèn)為，科學(xué)探究是一種深層次的認(rèn)識(shí)活動(dòng)，是學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展過(guò)程中不可或缺的實(shí)踐活動(dòng)。因此，我設(shè)計(jì)了本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，首先通過(guò)對(duì)教材實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新改進(jìn)，幫助學(xué)生鞏固燃燒條件的知識(shí)。然后，根據(jù)對(duì)燃燒條件的再探究即三個(gè)問(wèn)題的探究：1.為什么鐵絲在空氣中燒不著？鐵粉可以自燃？2.為什么蠟燭在密閉容器內(nèi)熄滅后氧氣濃度還剩下約16％即還有氧氣卻熄滅了？3.問(wèn)什么著火點(diǎn)低的柴油在空氣中用火柴點(diǎn)不著？而著火點(diǎn)高的酒精一點(diǎn)就著？幫助學(xué)生搞清楚原來(lái)物質(zhì)燃燒不僅要達(dá)到三個(gè)基本的必要條件，還需根據(jù)具體燃燒情況提供一個(gè)新的“X”充要條件，即建構(gòu)燃燒條件的四面體結(jié)構(gòu)。
五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
基于教材、學(xué)情及課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，我確定了如下的教學(xué)目標(biāo)。
   1．通過(guò)學(xué)習(xí)，初步認(rèn)識(shí)燃燒的四面體結(jié)構(gòu)新模型。
   2. 提高控制變量法在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用能力，利用手持技術(shù)的定量研究，進(jìn)一步掌握科學(xué)探究的一般過(guò)程和方法。
3.形成勇于探究、敢于質(zhì)疑的科學(xué)精神。
六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)
“燃燒條件”是人教版九上內(nèi)容。本課從課本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)到鞏固燃燒三個(gè)必要條件，過(guò)渡到燃燒條件的再探究，即燃燒條件的3+X，幫助學(xué)生建立新的燃燒四面體模型。
七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程
我采取的是基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，設(shè)計(jì)了四個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。
（一）  微課學(xué)習(xí)，提出問(wèn)題
學(xué)生通過(guò)微課復(fù)習(xí)鞏固燃燒的三個(gè)條件。然后上傳進(jìn)階練習(xí)，我根據(jù)回答情況整理并二次備課，設(shè)計(jì)了2個(gè)問(wèn)題作為本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容，即1.課本實(shí)驗(yàn)有何不足？如何改進(jìn)？2.是否滿(mǎn)足了燃燒的三個(gè)條件，可燃物一定會(huì)燃燒？
（二）  創(chuàng)新改進(jìn)，鞏固知識(shí)
課堂上，針對(duì)第一個(gè)問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)改進(jìn)環(huán)節(jié)，我展示同學(xué)們的改進(jìn)方案，肯定了優(yōu)點(diǎn)但依然有不足，在和同學(xué)們共同商討、完善、最終確定了創(chuàng)新改進(jìn)方案（如上圖2）。此改進(jìn)方案操作簡(jiǎn)便，具備眾多優(yōu)點(diǎn)，特別適合多個(gè)班級(jí)連堂教學(xué)。通過(guò)以上環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固燃燒的三個(gè)必要條件。
（三）  拓展延伸，探究新知
但是面對(duì)形式多樣、復(fù)雜的燃燒問(wèn)題是否也這樣呢？過(guò)渡到延伸拓展環(huán)節(jié)，即來(lái)解決第二個(gè)問(wèn)題即是否可燃物滿(mǎn)足了三個(gè)必要條件一定會(huì)燃燒？
1.     拓展探究：不同規(guī)格的鐵絲在空氣中燃燒。
我引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合桌上的儀器和藥品，合作、研究設(shè)計(jì)方案，學(xué)生設(shè)計(jì)了：將不同規(guī)格的鐵在空氣中加熱這一方案。（操作過(guò)程見(jiàn)視頻）。可以看到，普通細(xì)鐵絲在空氣中燒不著，1號(hào)細(xì)鐵絲在空氣中可以燃燒一半，0號(hào)更細(xì)的鐵絲棉可以完全燒掉。學(xué)生們通過(guò)交流、歸納得出結(jié)論：燃燒的充分條件X1，即對(duì)于像鐵一樣表面燃燒的物質(zhì)，可以增大可燃物的比表面積使其燃燒。
2.     拓展探究：蠟燭在密閉容器內(nèi)燃燒至熄滅氧氣濃度的變化。
此過(guò)程，我向大家重點(diǎn)介紹了現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)——數(shù)字手持實(shí)驗(yàn)，利用氧氣傳感器測(cè)定蠟燭在密閉容器內(nèi)燃燒到熄滅過(guò)程中的氧氣濃度變化。通過(guò)曲線分析可知，蠟燭熄滅時(shí)容器內(nèi)氧氣濃度接近16%，即，還有氧氣蠟燭也不能繼續(xù)燃燒，說(shuō)明需要達(dá)到一定濃度。我正準(zhǔn)備下結(jié)論，此時(shí)有學(xué)生提出質(zhì)疑，是否是二氧化碳是蠟燭熄滅的呢？為了解決學(xué)生的這一疑惑，我進(jìn)行了拓展探究，即利用排水法收集一瓶80％二氧化碳和20％氧氣的混合氣體，將燃著的蠟燭深入，發(fā)現(xiàn)如在空氣的集氣瓶中一樣，慢慢熄滅。該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明蠟燭在密閉容器內(nèi)燃燒熄滅不是二氧化碳引起的，而是氧氣濃度降低引起的。同學(xué)們通過(guò)歸納總結(jié)得出結(jié)論2：燃燒的充分條件X2，即提高助燃物的濃度才能使物質(zhì)燃燒。本過(guò)程新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)讓人耳目一新，給學(xué)生的心靈帶來(lái)了震撼，進(jìn)一步激發(fā)他們?nèi)ソ佑|更多的新科技。
3.     拓展探究：酒精和柴油在空氣中點(diǎn)燃的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。
進(jìn)入第3個(gè)實(shí)驗(yàn)探究，我首先給出柴油和酒精兩者的著火點(diǎn)，請(qǐng)學(xué)生預(yù)測(cè)誰(shuí)更易點(diǎn)燃，大家一致認(rèn)為是著火點(diǎn)低的柴油，但是通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，學(xué)生覺(jué)得都很驚奇，著火點(diǎn)高的酒精用火柴在液面上方一點(diǎn)就著，著火點(diǎn)低的柴油無(wú)論在液面上方還是接觸液面都點(diǎn)不著，引起學(xué)生的認(rèn)知沖突和好奇心，激發(fā)學(xué)生的探究欲。接著，我再次向?qū)W生展示數(shù)字手持技術(shù)，利用高溫傳感器精確測(cè)量柴油從加熱到引燃的整個(gè)過(guò)程，可以看到在室溫、包括加熱至46℃左右，柴油均點(diǎn)不著，當(dāng)柴油加熱至96度左右時(shí)被火柴引燃并持續(xù)燃燒，這是為什么呢？我隨即提供柴油的著火點(diǎn)、閃點(diǎn)、沸點(diǎn)信息，引導(dǎo)學(xué)生思考柴油燃燒與何種因素有關(guān)？學(xué)生經(jīng)過(guò)分析、討論確定是閃點(diǎn)，那么何為閃點(diǎn)？我給出閃點(diǎn)的文獻(xiàn)資料，即可燃性液體上方蒸氣濃度恰好等于其爆炸極限的下限，引起閃燃的最低溫度！原來(lái)，蒸發(fā)燃燒的物質(zhì)自身溫度必須超過(guò)閃點(diǎn)遇明火才可以引燃，剛才實(shí)驗(yàn)中室溫及加熱至46℃的柴油因?yàn)樽陨頊囟鹊陀陂W點(diǎn)故點(diǎn)不著，而溫度加熱至96即使沒(méi)有達(dá)到著火點(diǎn)但是超過(guò)55閃點(diǎn)也可點(diǎn)燃，通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)同學(xué)們初步掌握蒸發(fā)燃燒與閃點(diǎn)的關(guān)系，接著我拓展演示燃燒的酒精接觸冰水的實(shí)驗(yàn)，可以看到，室溫時(shí)酒精超過(guò)12.7閃點(diǎn)在空氣中點(diǎn)著劇烈燃燒，當(dāng)燃燒匙接觸冰水混合物酒精溫度降至閃點(diǎn)以下，其火焰變微弱至熄滅，重新放入熱水，溫度超過(guò)閃點(diǎn)可用火柴再次引燃。同學(xué)們最后討論、交流得出結(jié)論：燃燒的充分條件X3，如柴油、石蠟等蒸發(fā)燃燒的物質(zhì)，須自身溫度超過(guò)閃點(diǎn)，遇到明火方可燃燒。
（四）總結(jié)歸納，模型構(gòu)建
課堂教學(xué)進(jìn)一步升華，我引導(dǎo)學(xué)生大膽思索，建構(gòu)火的新模型，同學(xué)們踴躍發(fā)言，最后同學(xué)們通過(guò)小組合作、討論歸納得出從舊的火三角到新的燃燒四面體的模型建立。孩子們通過(guò)課堂中的師生互動(dòng)、生生互動(dòng)感受到了成功的喜悅。
最后，同學(xué)們對(duì)本節(jié)課的進(jìn)行了小結(jié)并交流分享自己的收獲。

（板書(shū)設(shè)計(jì)）
八、教學(xué)教學(xué)反思與評(píng)價(jià)
本節(jié)課從解決“課本實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新改進(jìn)”開(kāi)始，不斷提出問(wèn)題、創(chuàng)設(shè)情境，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，并將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代數(shù)字化實(shí)驗(yàn)深度融合，讓學(xué)生體驗(yàn)探究過(guò)程，尋找科學(xué)方法，改變學(xué)習(xí)方式，構(gòu)建知識(shí)體系，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑、勇于探究的科學(xué)精神。這完全符合了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的根本要求！
實(shí)驗(yàn)教學(xué)，始于創(chuàng)新，終于應(yīng)用；實(shí)驗(yàn)雖小，大有文章！
 
 
 
 
參賽選手：劉亮榮          學(xué)校：安徽省合肥市第四十六中學(xué)     電話：
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