探究燃燒條件的“3+X”
安徽省合肥市第四十六中學  劉亮榮
一、             使用教材
人教版九年級《化學》上冊第七單元燃料及其利用 課題一《燃燒和滅火》。
二、             實驗器材
廣口瓶、2個新的燃燒匙、玻璃管、橡膠塞、長頸漏斗、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3個、鑷子、鐵絲、1號鐵絲棉、0號更細鐵絲棉。氧氣傳感器、高溫傳感器、數據采集器、電腦、蠟燭、火柴、培養皿、蒸發皿、三腳架、集氣瓶2個。
三、實驗創新點
（一）創新改進燃燒條件實驗。
關于燃燒條件的探究實驗，課本實驗（如圖1），雖能驗證燃燒條件，但是有：污染不環保、藥品用量大、操作不便、不便連堂教學等諸多缺點。
 
           
（圖1）                                  （圖2）
而圖2的創新改進方案，既可以驗證燃燒的三個條件，又具有了眾多改進的優勢：1.整個過程生成的五氧化二磷會被瓶內的水吸收，無任何污染；2.操作簡便，裝置簡單；3.方便攜帶，藥品用量少；4.可通過增加、減少熱水使裝置可多次連續使用，特別適合多個班級的連堂教學。
（二）建構燃燒條件的新模型。

初中階段，我們在課堂上講到：可燃物、溫度達到著火點、氧氣，三個燃燒條件學生雖然可以理解，然而遇到為什么無芯的蠟燭點不著？為什么鐵粉在空氣可以自燃？等等特殊燃燒時，我們學生就很難理解甚至是老師也不好解釋，本實驗創新通過對燃燒條件的再探究，幫助學生建立燃燒四面體的新模型。
四、實驗方法、設計思路。
（一）實驗方法
基于教材，實驗創新內容，我采取了創新傳統實驗和現代數字化實驗融合的教學方法，引導學生動手實驗、觀察思考、交流討論，促進學生思維發展。
（二）實驗設計思路
認識建構主任理論認為，科學探究是一種深層次的認識活動，是學生認識發展過程中不可或缺的實踐活動。因此，我設計了本節課的實驗教學，首先通過對教材實驗的創新改進，幫助學生鞏固燃燒條件的知識。然后，根據對燃燒條件的再探究即三個問題的探究：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熄滅后氧氣濃度還剩下約16％即還有氧氣卻熄滅了？3.問什么著火點低的柴油在空氣中用火柴點不著？而著火點高的酒精一點就著？幫助學生搞清楚原來物質燃燒不僅要達到三個基本的必要條件，還需根據具體燃燒情況提供一個新的“X”充要條件，即建構燃燒條件的四面體結構。
五、實驗教學目標
基于教材、學情及課程標準的要求，我確定了如下的教學目標。
   1．通過學習，初步認識燃燒的四面體結構新模型。
   2. 提高控制變量法在對比實驗中的應用能力，利用手持技術的定量研究，進一步掌握科學探究的一般過程和方法。
3.形成勇于探究、敢于質疑的科學精神。
六、實驗內容設計
“燃燒條件”是人教版九上內容。本課從課本實驗改進到鞏固燃燒三個必要條件，過渡到燃燒條件的再探究，即燃燒條件的3+X，幫助學生建立新的燃燒四面體模型。
七、實驗教學過程
我采取的是基于微課的翻轉課堂教學模式，設計了四個教學環節。
（一）  微課學習，提出問題
學生通過微課復習鞏固燃燒的三個條件。然后上傳進階練習，我根據回答情況整理并二次備課，設計了2個問題作為本節課的教學內容，即1.課本實驗有何不足？如何改進？2.是否滿足了燃燒的三個條件，可燃物一定會燃燒？
（二）  創新改進，鞏固知識
課堂上，針對第一個問題，在實驗改進環節，我展示同學們的改進方案，肯定了優點但依然有不足，在和同學們共同商討、完善、最終確定了創新改進方案（如上圖2）。此改進方案操作簡便，具備眾多優點，特別適合多個班級連堂教學。通過以上環節，幫助學生復習鞏固燃燒的三個必要條件。
（三）  拓展延伸，探究新知
但是面對形式多樣、復雜的燃燒問題是否也這樣呢？過渡到延伸拓展環節，即來解決第二個問題即是否可燃物滿足了三個必要條件一定會燃燒？
1.     拓展探究：不同規格的鐵絲在空氣中燃燒。
我引導學生結合桌上的儀器和藥品，合作、研究設計方案，學生設計了：將不同規格的鐵在空氣中加熱這一方案。（操作過程見視頻）。可以看到，普通細鐵絲在空氣中燒不著，1號細鐵絲在空氣中可以燃燒一半，0號更細的鐵絲棉可以完全燒掉。學生們通過交流、歸納得出結論：燃燒的充分條件X1，即對于像鐵一樣表面燃燒的物質，可以增大可燃物的比表面積使其燃燒。
2.     拓展探究：蠟燭在密閉容器內燃燒至熄滅氧氣濃度的變化。
此過程，我向大家重點介紹了現代實驗技術——數字手持實驗，利用氧氣傳感器測定蠟燭在密閉容器內燃燒到熄滅過程中的氧氣濃度變化。通過曲線分析可知，蠟燭熄滅時容器內氧氣濃度接近16%，即，還有氧氣蠟燭也不能繼續燃燒，說明需要達到一定濃度。我正準備下結論，此時有學生提出質疑，是否是二氧化碳是蠟燭熄滅的呢？為了解決學生的這一疑惑，我進行了拓展探究，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，發現如在空氣的集氣瓶中一樣，慢慢熄滅。該實驗說明蠟燭在密閉容器內燃燒熄滅不是二氧化碳引起的，而是氧氣濃度降低引起的。同學們通過歸納總結得出結論2：燃燒的充分條件X2，即提高助燃物的濃度才能使物質燃燒。本過程新的實驗技術讓人耳目一新，給學生的心靈帶來了震撼，進一步激發他們去接觸更多的新科技。
3.     拓展探究：酒精和柴油在空氣中點燃的對比實驗。
進入第3個實驗探究，我首先給出柴油和酒精兩者的著火點，請學生預測誰更易點燃，大家一致認為是著火點低的柴油，但是通過實驗現象，學生覺得都很驚奇，著火點高的酒精用火柴在液面上方一點就著，著火點低的柴油無論在液面上方還是接觸液面都點不著，引起學生的認知沖突和好奇心，激發學生的探究欲。接著，我再次向學生展示數字手持技術，利用高溫傳感器精確測量柴油從加熱到引燃的整個過程，可以看到在室溫、包括加熱至46℃左右，柴油均點不著，當柴油加熱至96度左右時被火柴引燃并持續燃燒，這是為什么呢？我隨即提供柴油的著火點、閃點、沸點信息，引導學生思考柴油燃燒與何種因素有關？學生經過分析、討論確定是閃點，那么何為閃點？我給出閃點的文獻資料，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，蒸發燃燒的物質自身溫度必須超過閃點遇明火才可以引燃，剛才實驗中室溫及加熱至46℃的柴油因為自身溫度低于閃點故點不著，而溫度加熱至96即使沒有達到著火點但是超過55閃點也可點燃，通過以上實驗同學們初步掌握蒸發燃燒與閃點的關系，接著我拓展演示燃燒的酒精接觸冰水的實驗，可以看到，室溫時酒精超過12.7閃點在空氣中點著劇烈燃燒，當燃燒匙接觸冰水混合物酒精溫度降至閃點以下，其火焰變微弱至熄滅，重新放入熱水，溫度超過閃點可用火柴再次引燃。同學們最后討論、交流得出結論：燃燒的充分條件X3，如柴油、石蠟等蒸發燃燒的物質，須自身溫度超過閃點，遇到明火方可燃燒。
（四）總結歸納，模型構建
課堂教學進一步升華，我引導學生大膽思索，建構火的新模型，同學們踴躍發言，最后同學們通過小組合作、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。孩子們通過課堂中的師生互動、生生互動感受到了成功的喜悅。
最后，同學們對本節課的進行了小結并交流分享自己的收獲。

（板書設計）
八、教學教學反思與評價
本節課從解決“課本實驗的創新改進”開始，不斷提出問題、創設情境，進行實驗創新，并將傳統實驗與現代數字化實驗深度融合，讓學生體驗探究過程，尋找科學方法，改變學習方式，構建知識體系，培養敢于質疑、勇于探究的科學精神。這完全符合了化學學科核心素養的根本要求！
實驗教學，始于創新，終于應用；實驗雖小，大有文章！
 
 
 
 
參賽選手：劉亮榮          學校：安徽省合肥市第四十六中學     電話：
郵箱：1