立足學科核心素養培養學生關鍵能力
——蠟燭“燃燒秘密”的探究與思考

董玉新，孔 娟

（1.滄州市運河區教體局教研室，河北 滄州 061000；2.滄州市運河區解放路小學，河北 滄州 061000）

《義務教育科學課程標準（2022 年版）》（以下簡稱“2022 年版課標”）指出：科學課程要培養學生的核心素養，主要是指在學生學習科學課程的過程中，逐步形成適應個人終身發展和社會發展所需要的正確的價值觀、必備品格和關鍵能力。是科學課程育人的集中體現，包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等。

科學正確的的價值觀包含哪些？基于證據和邏輯發表自己的見解，嚴謹求實，大膽質疑，追求創新；不迷信權威，樂于探究，善于合作，則是必備的品格之一；關鍵的能力呢？是在建立科學概念的過程中，有高階的科學思維，能以經驗事實為基礎，對客觀事物進行分析與綜合、比較與歸類，建立證據與解釋間的關系并提出合理建議。因此教學要秉持立足學科核心素養，培養學生關鍵能力。

蠟燭“燃燒的秘密”屬于小學科學五年級上冊第2 課內容，課題名稱《燃燒的秘密》。教材第6 頁有探究與發現2，如圖1。

圖1

我們就這個問題進行如下探究與思考：蠟燭在完全燃燒的情況下，我們一般認為生成水和二氧化碳。關于產物水，很容易看到；產物二氧化碳由于為氣體，我們需要把澄清石灰水變渾濁來鑒定。石灰水是氫氧化鈣溶液，氫氧化鈣俗名熟石灰、消石灰，化學式Ca（OH）2，它是一種白色粉末狀固體。氫氧化鈣加入水溶解后，呈上下兩層，上層水溶液稱作澄清石灰水，下層懸濁液稱作石灰乳或石灰漿。上層清液澄清石灰水可以檢驗二氧化碳，下層渾沖液體石灰乳是一種建筑材料。根據氫氧化鈣的性質，氫氧化鈣易和空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈣。化學方程式Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O，碳酸鈣難溶于水。石灰水和二氧化碳反應溶液變白變渾濁，是碳酸鈣微小顆粒與水形成的濁液導致變質，因而保存氫氧化鈣溶液要密封。在蠟燭燃燒產物研究開始前，澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁是小學生和初中生都具備的科學常識。

在課程內容上，“蠟燭的燃燒”屬于物質的變化與化學反應這一科學課程核心概念。怎樣在這一科學概念的學習中發展學生核心素養呢？

在探究實驗過程中，按照實驗方法1，很快看到干燥的燒杯壁上出現了許多小水珠。結論：蠟燭燃燒產生了水。這個毋庸置疑，現象很明顯。對于2.教材預設應該看到石灰水變渾濁。按照應該看到的現象得出結論：蠟燭燃燒產生了二氧化碳。但事實是，課堂有限的時間內，幾乎看不到應該看到的變渾濁現象。盡管有溫馨提示：若現象不明顯，就再做一次。再做一次依然不會看到上述變渾濁現象。為什么呢？

此時，按照教材的方法得不到想要的結論，那么是生搬結論迷信權威？還是基于事實，大膽質疑？顯然后者是培養學生關鍵能力、發展科學思維、培養嚴謹科學態度的好時機。此時讓學生分析歸納、解釋推理

思考如下：雖然蠟燭燃燒的確產生了二氧化碳氣體，且標準氣壓下二氧化碳的密度比空氣的密度略重，但蠟燭燃燒，空氣受熱膨脹上升，產生的二氧化碳氣體受熱外溢，甚至空氣中其他氣體也外溢，燒杯中氣體的密度降低，二氧化碳也所剩無幾，所以在蠟燭燃燒時，即使等待再長時間，澄清石灰水也不會變渾濁。也就得不到預設的結論。怎么辦？怎樣才能達到效果？

學生很快想到：解決氣體受熱上升、外溢問題即可。根據猜想可以在該燒杯上增加一個罩，比如等大的燒杯倒扣，但是因為熱的緣故及時取下上邊的燒杯是不容易的，為此，改進實驗如圖2：

圖2

這樣，在固定了蠟燭的燒杯里加入少量澄清石灰水會很快看到澄清誰會水變渾濁現象，由此學生推斷蠟燭燃燒產生了二氧化碳。追問學生這樣是不是完美了呢？

還不盡然。這節課的前一節課題也就是第1課空氣的成分，學生已經知道空氣中含有少量二氧化碳，如圖3。所以學生會很自然地反問澄清石灰水變渾濁是不是空氣中二氧化碳所致？的確，在小學階段定性的學習空氣的組成的同時，并沒有準確告知學生空氣中二氧化碳的占比為0.03%，基于學生已有知識和經驗，學生有理由質疑。怎樣破解這一困惑呢？當然我們希望看到的是空氣中二氧化碳不能在同等條件下使澄清石灰水變渾濁，因此保證實驗條件相同的情況下，我們來一個不點燃蠟燭，或者說沒有蠟燭燃燒的同樣設置做為實驗對照組就可以了，如圖4。

圖3

圖4

很明顯，圖4 中左圖蠟燭剛剛熄滅，大概1 分鐘左右，澄清石灰水如“約”變渾濁，而圖4 的右圖卻沒有看到渾濁現象，顯然空氣中二氧化碳在有限的澄清石灰水和有限的空間、時間內，不能及時使澄清石灰水變渾濁。從而排除了空氣中二氧化碳在此實驗中致使澄清石灰水渾濁的困惑，也就證明了蠟燭燃燒的確產生了二氧化碳。

有的老師憑經驗認為上述分析多此一舉，但就小學生來說，卻是非常有必要。我們的研究必須建立在學生已有的知識和經驗上。每一個實驗方案不一定是完美的，但一定是嚴謹的。出現問題，不是用“科學家說了”這樣的邏輯推辭，而是要讓學生像科學家一樣思考；立足學生核心素養，發展學生科學思維，培養學生關鍵能力。

要基于證據得出結論，面對有說服力的證據能調整自己的觀點；樂于嘗試運用多種思路和方法，完成探究和實踐。所以，我們在改進實驗的過程中，對學生的科學思維進行了高階訓練，學生在學習中基干事實與邏輯進行了獨立的思考和判斷，對不同信息、觀點和結論進行質疑與批判，提出創造性見解，在解決與化學相關的真實問題中形成了質疑能力、批判能力和創新意識。

要將學生的核心素養的培育融入日常教學。日常教學的具體內容，皆蘊含有培養學生的核心素養的育人價值。

以上是就蠟燭“燃燒的秘密”課題，根據學生已有經驗及課堂生成，以育人為目的，立足學科核心素養，培養學生關鍵能力的一點思考。