蠟燭燃燒實驗的再探究及教學創新

摘要：指導學生通過查閱文獻，對蠟燭燃燒實驗的改進進行了實踐驗證和分析，提出了創新方案。并通過開展課內、課外相結合的學生探究實驗活動進行教學創新。

關鍵詞：蠟燭;蠟燭燃燒;實驗改進;教學創新

文章編號：1008-0546（2022）07-0088-05??? 中圖分類號：G632.41? 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.07.022

“對蠟燭及其燃燒的探究”是人教版九年級化學單元1課題2的重要部分，承載了許多物理、化學知識，是初中化學的核心探究活動之一。作為初中化學啟蒙的第一個探究實驗，其地位和功能是不言而喻的。但是在實踐中，筆者發現許多同行在處理這部分內容時過于倉促，或僅僅局限于讓學生知道蠟燭的物理性質、化學性質等結論，忽略了這個探究內容對實驗探究過程的認知、實驗探究與創新意識的滲透的功能。筆者分析，可能是由于以下2點讓老師們忽略了對這個內容的深入探究。

1.蠟燭太常見了，實驗比較簡單，又因為此時的學生儲備的化學知識少，拓展難于開展。所以課堂上只是簡單演示，并補充一些他們未知的化學知識。

2.按照課本方式進行實驗（見圖1），實驗效果并不理想：（1）用小木條檢驗火焰的溫度時，難于把控技巧：若時間過長，木條全被烤焦;若時間過短，現象不明顯。（2）用干燥的燒杯檢驗 H2O，水霧量較少，且燒杯內很快變黑，難以觀察;隨后翻轉燒杯倒入澄清石灰水以檢驗CO2，現象不明顯。（3）點燃熄滅后的白煙，成功率低。

事實上，小小的蠟燭不僅蘊涵著許多的化學知識，而且為開展學生探究實驗活動提供了豐富的材料和廣泛的途徑。筆者嘗試開展“課前初探究—課堂再探究—課后深探究”三環節，指導學生通過查閱文獻、實驗探究等對蠟燭燃燒的實驗進行改進和創新，取得較好的效果。

一、課前初探究

1.設計“課前學習任務單”，指導學生在家中完成初步探究

第1步：課前教師設計的“課前學習任務單”，包括了實驗目的、實驗內容、注意事項、發現的問題（或是你想了解的問題）、文獻檢索方法、有什么想法和創意、選擇加入的研究小組（燭芯小組、火焰小組、H2O 小組、CO2小組、白煙小組、文獻組）等。由學生自行組建小組，在家完成實驗，以拍照或視頻記錄實驗的過程或結果。

第2步：收集學生在家中實驗過程中發現的問題;建立文獻分析小組;結合文獻分析情況，分組進行實驗驗證與分析;教師指導各小組進行實驗的再改進與創新。

第3 步：挑選和整理學生的成果，整體規劃“課前—課內—課后”的學生實驗探究活動，形成一體化的探究系列（見圖2）。

2.文獻分析與實踐

在中國知網搜索“蠟燭燃燒”，檢索到2014—2020年共 35篇文獻，逐篇閱讀后，我們認為與這3個實驗密切相關的有17篇，其中，有4篇以自制教具為改進方向的[1-4]、有1篇需要自制鋁管收集白煙[5]、有1篇使用比較少見的大鐘罩[6]。基于簡單易行的考慮，我們著重對剩余的11篇文獻進行分析和驗證（見表1），并提出進一步優化的創新設計。

3.實驗的改進與創新

（1）增加設計探究實驗：驗證“燭芯的作用”

學生設置了4組的對比實驗（見表2），了解到燭芯的作用：形成毛細作用輸送液蠟，提供熱量，引燃石蠟蒸氣。最突出的設計是方案④中用粉筆作燭芯制作的一根蠟燭。引燃時，先用燃著木條使粉筆周圍的石蠟熔化，（或在粉筆旁邊預先埋一段1 cm左右長的棉線，點燃棉線使粉筆周邊的石蠟熔化后），即可迅速引燃粉筆燭芯。由于粉筆中有縫隙，也可形成毛細現象，先燃燒起來的石蠟蒸氣持續產生熱量，從而使該特制蠟燭能持續燃燒。

（2）改進【實驗1】蠟燭火焰溫度的比較

學生的設計中有2組實驗的效果較好（見表3），用寬版雪糕棒或白紙代替小木條。其中，由于白紙更易得，方案最優。用濕潤后的白紙蓋在蠟燭火焰上，可以有效地解決出現白紙全部炭化、甚至著火的情況，環形痕跡明顯。

（3）改進【實驗2】蠟燭燃燒產物（H2O）的檢驗

往鐵碟、陶瓷碟、燒杯內裝冰塊后，放在蠟燭火焰上方，器皿底的外壁接觸火焰部位出現細密的小水珠，現象明顯（見表4）。

（4）改進【實驗2】蠟燭燃燒產物（CO2）的檢驗

用漏斗和針筒的組合裝置，罩在蠟燭火焰上方，可以收集到大量的二氧化碳，把收集到的氣體擠入石灰水中，現象明顯，且避免了此過程中產生的黑煙的干擾（見表5）。

（5）改進【實驗3】點燃白煙

用燒杯裝石蠟、粉筆（不可燃物質）作為燭芯，制作一根新的蠟燭。引燃粉筆燭芯后，用酒精燈帽蓋滅火焰后，能持續產生大的白煙柱（見表6）。既能探究燭芯的作用，又可簡便快捷、重復多次地引燃白煙，且避免了“引燃的是燭芯而不是白煙”的誤解。

二、課堂再探究的教學創新

課堂再探究的教學設計如表7所示。

三、活動開展的反思

實驗的改進與創新的探究是實驗教學研究的重要部分[18]。開展課內、課外相結合的基于文獻的實驗改進與創新的學生實驗活動，筆者有幾點思考。

1.確立合適的主題是前提

實驗教學應該承擔教學的知識本體價值和素養發展價值。在理解實驗教學價值基礎上的實驗改進，才能發揮化學實驗的最大功效[18]。本文對蠟燭及其燃燒的再探究，素材小而精簡，聯系實際，開放延伸。因為花費時間不多，難度不大，卻能使學生親自體會和理解實驗探究過程，深受學生的喜愛。

2.教師的引導是關鍵

開展課內、課外相結合的基于文獻的實驗改進與創新的學生實驗活動，教師的引導非常關鍵。特別是課外的學生實驗活動，一般要經歷“文獻查找和分析—實驗創作與調試—記錄與分析—交流與總結”等幾個環節。不同的學生因在能力、經驗、思考問題等方面不夠成熟會有不同的觀察、思考、解決的角度，教師要與學生共同探討實驗目的，設計方案，實驗儀器、藥品的獲取方法與途徑，實驗步驟及安全事項等，讓學生有充分的準備，以確保在家中的初探究的成功[19]。而且在研究過程中遇到不同的問題和困難，教師要進行及時指導并適當評價。所以，本文中“課前學習任務單”的設計和執行非常重要。

3.以學生為本是最終目的

初三化學的教學作為啟蒙教學，首要的是激發學生的興趣，使他們喜歡化學，幫助他們了解科學探究的基本過程和方法，使他們有做科學的精神和基本能力。教師在開展活動時，要充分考慮學生已有的經驗、興趣和需要，注重從學生的經驗出發，密切聯系學生的生活實際，時刻注意保護他們的好奇心和學習興趣，而且一開始不可寄望太高。本文中“燭芯作用的探究”的那根粉筆燭芯的制作，經過了“無燭芯—牙簽燭芯—酒精引燃—鐵釘燭芯—碳棒燭芯—粉筆燭芯”的設計，實際上共經過了3屆學生的接力設計才得以成功，過程磨人，卻讓老師一直感受到他們極大的探究興趣和無限創意。

4.結果的反思與評價是質量的保證

在課外的實驗活動中，教師要引導學生分工合作，定期組織學生展示成果和反思不足，肯定他們的勞動，以進一步提高其參與的積極性和學習的動力;進行發展性的評價，促使每位學生的個性在小小蠟燭探究中發揮出來。通過教師批閱、面談、組織分組討論等方式對學生反饋的“課前學習任務單”進行分析，指出存在的缺點和需改進的問題。最后，要舍得花時間設立主題進行課上的講評。本文中就是精心挑選了“有代表性的、有創意的、有特色的”實驗改進與創新進行課上的再探究，鼓勵學生交流，共享探究成果，讓學生深深地感受到化學實驗的魅力。

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