傳統文化與“火”

郭夢曦

《燃燒和滅火》是人教版教材九年級化學上冊第七單元課題1的內容。學習至此，學生已經學習了鐵，碳，磷，硫在空氣中和氧氣中的燃燒，對于燃燒已經有了初步的認識，想要激發學生學習興趣有一定的難度，學生已經認識到了氧氣可以支持燃燒，到那時缺乏對于燃燒的充分的認知。如何將本節的內容增強趣味性，是本節課的難點所在。

實驗的趣味性可以提升學生的學習興趣，激發學生對知識的探索欲望。在初中階段，方法如何有效的設計趣味實驗對于教師來說是很大的考驗，我們可以從身邊常見的物質以及現象入手，利用化學反應原理，略加以設計，就能夠帶入到課堂中來。我們可以從生火實驗和旺火實驗兩個角度入手，深入本節課的學習。

一、生火實驗

在學習燃燒的條件時，教材上設計了紅磷和白磷燃燒的實驗，該實驗的設計通過對照得到燃燒的條件，首先是紅磷和白磷在生活中用途還是不夠廣泛，學生對于該物質不夠熟悉，無法深入理解。此外，該實驗設計具有一定的局限性，產生的五氧化二磷對環境造成了污染，實驗的用量也有待考究。我們生活中有很多燃燒的例子，可以嘗試“從生活中來”，尋找生活中的燃燒實驗。我們可以通過傳統文化中的生火經驗設計一個趣味實驗才促進學生對燃燒條件的認知。在燦爛的古代化學中“鉆木取火”絕對占有一席之地。從“鉆木取火”說起， 在鉆木取火的過程中，摩擦的作用是什么？為什么要加柔軟干燥的樹葉和草？為什么要輕輕的吹氣？從這三個問題中，可以進行思考，總結歸納燃燒需要的三個條件。摩擦的作用是為了提升溫度，到達一定的溫度物質才能燃燒。柔軟的干草能較為輕松的燃燒，可以借此引入可燃物和著火點的概念，輕輕的吹氣是為了提供流動空氣。同時，這三個條件缺少一個，都無法生火。一個巧妙的傳統的生火實驗可以幫助學生搭建物質燃燒的三個條件模型。

在傳統工藝中以及我國豐富多彩的古籍中，記載了許多化學科學實驗，可以尋覓到很多關于中學化學實驗相關的素材，充分的利用這樣的信息不僅僅可以提升學生對中國文化的認識，同時還可以提升學生的化學學科素養;不僅僅加深了對祖國文化的理解，也增進了對學科知識的理解，是一舉多得的好事。 “鉆木取火”是古人智慧的結晶，在現代社會還有哪些可以幫助學生認識燃燒的有趣的實驗呢？比如現在采用的是野外生活工具是涂有高錳酸鉀的軟紙，通過摩擦，可以生火。學生會思考高錳酸鉀的作用是什么呢？可以適當引導學生，結合九年級化學第二單元實驗室制備氧氣的知識，在實驗室中，高錳酸鉀常用于制備氧氣，利用高錳酸鉀分解產生錳酸鉀，二氧化錳和氧氣的知識點。從另一個角度來講，加入高錳酸鉀是為了增加氧氣的含量。這就進入了實驗探究的下一個環節，如何讓火燒的更旺？

二、旺火實驗

從原理上分析，燃燒反應是反應物與氧氣發生的劇烈的發光發熱的氧化反應。野外生火中，要讓燃燒更加劇烈可以通過改變反應物和氧氣入手。野外生火的實驗中，高錳酸鉀通過摩擦的作用，可以提供更多的氧氣，促進了燃燒，是燃燒更加劇烈，火焰更旺，可以激發學生的學習興趣。生活中，除了有高錳酸鉀這種物質之外，還有一種常見的物質就是“安全火柴”。安全火柴的火柴頭主要由紅磷、三硫化二銻組成，火柴盒子側面的物質中主要含有玻璃粉、氯酸鉀。這樣的設計是將反應的物質分開來，紅磷是作為可燃物，在受熱的過程中可以改變結構變成白磷，側面的物質氯酸鉀類似生火實驗中的高錳酸鉀的作用，在摩擦受熱的過程中分解產生氧氣促進燃燒。安全火柴中采用的紅磷常溫下不能達到著火點不能燃燒，只有接觸摩擦后產生熱量以及更多的氧氣才能燃燒，這樣的設計是使強可燃物和氧氣分開，來實現安全。在劃火柴的時候，玻璃粉增加摩擦，在局部產生一定的溫度，是氯酸鉀分解放出氧氣，在氧氣的幫助下，三硫化二銻開始燃燒，放出更多的熱，使紅磷轉化為白磷，并且燃燒。在安全火柴中以及野外生火的過程中，是通過改變反應中氧氣的含量促進燃燒更加劇烈。我們還可以通過改變反應物的狀態來促進燃燒。在野外生火中，往往使用的燃料是蜂窩煤。在煤球的表面做成蜂窩的狀態，可以高反應物和氧氣的接觸面積，促進反應充分進行。在九年級第二單元中，我們知道鐵在空氣中不能燃燒，在氧氣中可以燃燒，是提高了氧氣的濃度，促進了鐵的燃燒，我們也可以設計一個趣味實驗，提高鐵與氧氣的接觸面積，將鐵絲做成及極細的鐵絲或者直接將鐵絲做成鐵粉，再進行實驗。極細鐵絲可以在空氣中燃燒，鐵粉在空氣中也可以燃燒，火星四射，可用于做煙火。國家級非物質文化遺產之一——打鐵花，是流傳于豫晉地區民間傳統的煙火，其反應原理是鐵水在空氣中燃燒。鐵絲在空氣中不能燃燒，鐵水可以在空氣中燃燒，是因為反應面積增大了。因為打鐵花的要求高，幾乎每一個專業的技師在訓練中都收到過高溫灼傷，不便于進行實驗展示，可以將鐵水換做摻有絨棉的極細鐵絲——鐵絲絨棉。鐵絲絨棉可以較好的展示鐵在空氣中燃燒的現象，同時可以觀察到產生的四氧化三鐵附著在絨棉上，利于學生對該實驗的掌握，并且促進對燃燒的認識。

從古代化學中的“鉆木取火”到現代技術中的高錳酸鉀野外取火，從生活中“安全火柴”到國家非物質文化遺產中的“打鐵花”，再到生火中常用于清潔汽車的“鐵絲絨棉”，在我們身邊有豐富多彩的物質世界，都是化學學科研究的對象，加以利用就是良好的教學素材。生活中處處有智慧的結晶也有化學的身影，可以利用好這些素材促進學生提升化學學習興趣以及化學學科素養。

STEM背景下機器人教育與中學生創新能力的培養

胡學林

四川省鄰水中學 四川 廣安 638500

摘要：STEM教育最早起源于美國，然而近幾年來這一教育理念在我國的教育行業得到了不斷地推廣，究其原因就是時代在進步，經濟要發展，國家與社會需要更全方位的人才，因此不僅要求學生掌握傳統的文化知識，還要求學生不斷培養自己的科學創新意識與自主創新能力。那如何培養學生的創新意識與自主創新能力呢？STEM背景下的機器人教育就很好地將知識與自主創新能力做了結合，從吸引學生的學習興趣入手，將學生帶入機器人的世界，通過學生實際地動手操作來獲取知識，提升動手能力、自主創新能力，為中學生以后的創新能力培養奠定了基礎。

關鍵詞：STEM;機器人教育;中學生;創新能力;培養

在傳統的教育形勢下，學校與教師將更多的關注點放在了學生的文化知識上，對于創新意識與創新能力的培養的關注度不夠，隨著時代的進步，傳統的教學形式已經不再適用于現在的社會了，因為社會對于人才的要求是全方位的，教師不僅要關注學生的文化知識，還要注重創新能力的培養，STEM背景下的機器人教育就很好地將文化知識與創新能力的培養做了結合，讓學生在動手操作中收獲知識，提升動手能力，培養自主創新能力。

一、創設深度學習的情境與環境

環境改變人，由此可見環境對于人的影響是巨大的。因此在學校進行機器人教學時，教師要根據中學生的特點，如：想象力豐富、思維活躍......來為學生創設屬于他們特點的教學環境與情境，吸引學生的學習興趣，讓學生快速融入其中，通過機器人操作來培養學生的邏輯思維能力、團隊意識、自主創新能力。

例如：在講授《機器人走迷宮》時，教師可以利用多媒體教學讓學生初步了解如何快速地讓機器人走出迷宮，通過觀看視頻來吸引學生的學習興趣，讓學生對于“機器人走迷宮”的實驗產生濃厚的學習興趣，然后現場拿出機器人與模擬的迷宮，讓學生親身體驗，為學生創設深度學習的情境與環境，讓學生在實驗中去感悟如何更好地完成此次項目，不斷提升學生的創新意識與創新能力。

二、選擇并組織具有真實性、挑戰性及自主性的項目

許多學校雖然已經引入了機器人教育，但是傳統的教學觀念依然影響著家長，他們會將學生的重點放在文化課程的學習上，忽略學生其他能力的培養，這時教師就要充分發揮其作用，向家長及學生講解機器人教育的重要性以及未來對他們生活與工作的影響。教師進行機器人教學時，應該根據中學生現階段的特點來做到因材施教。現階段的中學生思維活躍、想象力強、好奇心強，在進行機器人教育時，除了要向學生講解專業知識外，還需要組織具有真實性、挑戰性以及自主性的項目，讓學生在項目操作中，培養動手能力、創造思維能力、創造能力……

例如：在講授《機器人如何定點取得標的物》時，教師可以利用多媒體的方式讓學生對于這節課要講的知識點有個初步的把控，以此來吸引學生的學習興趣，接著對完整的知識點以及操作步驟進行深入的講解，然后布置任務：誰可以以最快的速度取得標的物？將學生按照能力均衡的方式進行小組劃分，讓學生進行pk，在比賽中讓學生充分調動自己的學習主動性與創新意識，從而更好地完成此次比賽，培養自己的創新能力。

三、豐富信息加工策略，促進深度加工

授人以魚不如授人以漁，教師在進行機器人教學時，不能讓學生只停留在簡單的思考以及重復的系統操作上，而應該讓學生進行信息加工策略，通過對知識以及對操作系統的了解，讓學生不斷提升創新意識，培養學生的創新能力。

例如：在講授《機器人搭建》時，教師可以利用實驗法來吸引學生的學習興趣，教師提前準備一個完成拆解完畢的機器人，在課堂上一步一步地進行組裝，讓學生進行觀看，完成之后讓學生自行進行組織，以此來鍛煉學生對于細節的把控，促進學生更好地學習機器人課程，更好地完成深度加工。

四、踐行以主動性、思考性和創新性為指向的評價

在我們生活中經常會聽到這樣一句話：“自信的人最美！”由此可見，自信對于一個人來說是至關重要的。中學生處于表現欲望強烈、自尊心強的階段，因此教師在進行機器人授課時要時刻關注學生的情況，及時給予學生主動性、思考性、創新性的評價，讓學生在機器人學習中培養自主創新能力。

例如：在講授《機器人格斗》時，教師可以利用多媒體教學，播放機器人格斗的視頻來吸引學生的學習興趣，接著教師進行機器人格斗的技術講解以及注意事項，然后讓學生進行情景模擬，在模擬中給予學生正面評價，讓學生充滿自信，在自信中變得更加主動與認真， 不斷培養學生的創新能力以及獨立思考的能力。

結束語：

總而言之，在當前的教育形勢下，推進STEM背景下的機器人教育是一個必然的趨勢，因為社會需要全方位的人才，那就需要教師在進行教學時，充分發揮學生的主動性，讓學生在機器人操作中不斷尋找新的問題，不斷地去思考與解決新的問題，提高學生的動手實踐能力，提升學生的邏輯思維能力，培養學生的自主創新能力，成為對國家、對社會有用的人才。

參考文獻：

[1]余曉芳.機器人教育對中小學創新能力的培養探討[J].課程教育研究，2018（36）：16.

[2]周恂，田成.關于機器人教育中學生創新能力培養問題的研究[J].科學中國人，2016（36）：366.

[3]王麗娟. 機器人教育對中學生自主學習能力培養的研究[D].河北師范大學，2015.