《探究燃燒條件》實驗的改進

吳倩

【摘 要】文章對教材中探究燃燒條件實驗進行了改進創新，并闡述了如何將其運用于教學實踐中，以期幫助學生更好地建立物質燃燒條件的概念，培養學生的創新精神，提高化學學科核心素養。

【關鍵詞】創新實驗;創新思維;實驗探究;燃燒條件

一、教學分析

探究燃燒的條件是滬教版九年級化學上冊基礎實驗3的內容。與基礎實驗1和2側重于對操作的練習不同的是，基礎實驗3以讓學生體驗科學探究的過程為目標，培養學生的化學學科素養。而核心素養指向的正是過程，關注學生在其培養過程中的感悟，而非結果導向。燃燒是學生熟悉的變化。在前面學習中，學生學習過有關于蠟燭及其燃燒產物的探究、測定空氣中氧氣含量以及氧氣的性質等與燃燒有關的實驗，他們從物質轉化關系、定量、能量的角度引導學生建立科學的物質變化觀。通過對燃燒條件的探究，一方面可以使學生認識燃燒的條件，了解日常生活中常用的滅火方法，使學生意識到學習化學的價值;另一方面還能增強學生日常生活中防范火災的意識。此外，也為后面學習燃料的充分燃燒以及生產生活中如何更好的利用燃燒，提供了理論依據，做好了鋪墊。

二、實驗分析

（一）實驗原型及不足之處

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

探究物質燃燒條件時，若使用上述裝置，存在以下幾點不足：

1.實驗1銅片上的白磷在空氣中燃燒會產生大量的白煙，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合，生成的偏磷酸有毒，會污染環境，危害師生健康，不符合綠色化學的理念。

2.白磷熔點較低，約為44.1℃。實驗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，使白磷不能和氧氣充分接觸，現象不明顯，實驗不易成功。

3.實驗未嚴格控制變量，不夠嚴謹。如：實驗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比，氧氣濃度不一樣。

綜合考慮以上因素，我從實驗的綠色化、實驗顯現更明顯等角度對該實驗進行了改進。

（二）實驗的改進

1.實驗儀器和試劑

儀器：具支U型管（配兩個橡膠塞）、Y型管、燒杯（1000mL）、90o導管、鐵架臺（帶鐵夾）、止水夾2個（K1和K2）、乳膠管（若干）、儲氣袋（有開關）、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.實驗操作方法及現象

（1）按圖所示連接好裝置，并檢查裝置的氣密性。打開K1，關閉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。【說明可燃物在與氧氣（或空氣）接觸的情況下，溫度未達到著火點時，不會燃燒。】

（2）將具支U型管放入盛有熱水的燒杯中，此時因為U型管中空氣量較少，觀察到白磷燃燒火焰微弱，且很快熄滅，產生大量的白煙。【說明可燃物在與氧氣（或空氣）接觸時，溫度達到了著火點，就能燃燒。】用打氣筒鼓入空氣，觀察到白磷燃燒，發出黃色火焰，產生大量的白煙。【說明在溫度達到著火點的情況下，增加空氣流通，提供充足的氧氣，可燃物燃燒得更旺。】

（3）關閉K1，打開K2。通入二氧化碳，觀察到白磷熄滅。【說明可燃物與氧氣（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）關閉K2，打開K1。再次用打氣筒鼓入空氣，觀察到白磷再次燃燒。【說明當可燃物的溫度達到著火點時，與氧氣（或空氣）接觸，即可燃燒。】

（5）關閉K1，打開K2。再次通入二氧化碳，觀察到白磷再次熄滅。【再次說明可燃物與氧氣（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.改進后實驗的優點

（1）本實驗為演示實驗，為了達到最佳演示效果，我采用了透明的玻璃儀器，便于學生通過觀察具支U型管內白煙的流動，了解U型管內氣體的變化。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）改進后的實驗裝置創造了一個全封閉的空間，有效的防止了白磷及其生成物的污染，符合綠色化學的理念。

（3）在該實驗中，可以通過控制通入空氣和二氧化碳，使反應在燃燒和熄滅之間進行切換，控制了反應的發生和停止。而且條件變量控制較好，現象對比明顯，有效的展示了可燃物燃燒需要的兩個條件，充分說明了這些條件缺一不可，更為嚴謹。

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

三、實驗教學過程

活動一：實驗評價，共同改進

教師先讓學生通過視頻了解傳統實驗，并讓學生結合視頻中的實驗現象分析得出結論。接下來給學生提供有關白磷的資料，讓學生閱讀資料并結合傳統實驗的裝置，說說傳統實驗的不足之處，思考如何改進，如何設計并優化實驗方案。可以讓他們進行小組交流。學生這一反思評價的過程，無疑培養了他們敢于質疑和批判的精神。

學生們分別針對實驗的環保性、白磷因在熱水中熔化影響實驗現象提出一些改進措施，師生共同評價。另外，學生可能很難想到，熱水中的白磷在通入氧氣后發生燃燒，與銅片上白磷在空氣中發生燃燒對比，沒有嚴格控制變量，實驗缺乏一定的嚴謹性。這需要教師對學生進行適當的引導和提示。學生再針對條件變量控制方面提出相應的優化方案。

這一過程中，學生積極性較高。通過對實驗裝置進行改進，既鍛煉了學生的能力，又培養了他們的創新意識，還給他們樹立了綠色化學的觀念。

活動二：創新實驗，對比評價

綜合考慮了傳統實驗的幾點不足之處，教師給出一套改進裝置。教師事先介紹裝置，師生共同演示實驗，并引導學生仔細觀察實驗現象。實驗結束后，讓學生對比分析實驗的現象，基于現象進行推理，得出可燃物燃燒必須同時具備的兩個條件。這一過程中，教師還可以引導學生聯系自己的日常生活經驗，體會出滅火的原理。另外利用打氣筒通入充足的空氣，白磷燃燒得更旺，這還能說明在發生火災時不能打開門窗的原因。

接下來讓學生對比創新實驗和傳統實驗，說說這個創新實驗的優點。小組交流，暢所欲言。教師提醒學生若有其他創意，可以畫在紙上，下節課再一起交流討論。最后讓學生說說這次實驗探究給了他們哪些啟示和感悟。

學生在這一活動中，對比分析的能力、基于實驗現象等證據進行推理的能力得到提升，這無疑鍛煉了學生的思維，培養了他們嚴謹求實的科學態度。

四、總結與反思

新課程背景下的化學實驗在實驗設計上講求探究化、綠色化、一體化等。本實驗設計，操作時間適宜，很適合課堂教學的節奏;現象明顯，反應可控;條件變量控制較好，實驗對比性較強;操作簡便，易于推廣。

學生在本節課中能依據探究目的設計并優化實驗方案，能對觀察到的實驗現象進行加工并獲得結論;能尊重事實和證據，基于證據進行分析推理，具有獨立思考、敢于質疑和批判的創新精神;還樹立了綠色化學觀念。學生體驗了科學探究的過程，化學學科素養得以提升。

化學是一門以實驗為基礎的科學。在近幾年的中考試題中，對化學實驗的設計和評價的考查有所加強，這類題型也是試卷中難度較高的題型，對學生的綜合運用能力要求也較高。教師在日常的教學過程中，若能多開展一些科學探究活動，經常鼓勵學生對課本上的實驗進行一定的改進創新，或對已有的實驗方案進行評價，學生的創新能力、綜合運用能力會不斷提高。

不足之處：如果在課堂上讓學生在紙上畫出他們自主設計的實驗裝置，教師選取幾位同學的設計進行投影，師生共同評價，學生的主觀能動性更能被調動起來，效果會更好。

【參考文獻】

[1]王晶，鄭長龍.義務教育教科書·化學（九年級上冊）[M].北京：人民教育出版社，2012：129-130.

[2]王春.“燃燒條件”實驗探究一體化創新設計[J].中學化學教與學，2020（1）：44-45.