基于科学发展历程的初三化学“燃烧的现象”教学设计

束长剑

摘要：目前的课堂教学更多的依然是重知识而轻学生核心素养培养，其中很重要的原因就是教学中知识生成的过程缺失，很多知识是不由分说强加给学生的。让学生回归知识的原点，重演科学发展的历程，在这个过程中体验假设、查阅、批判、创新等获取知识的过程，必然有助于学生核心素养的提升。

关键词：核心素养；燃烧的现象；教学设计

文章编号：1005–6629（2016）5–0050–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

新一轮基础教育课程改革要求学校教育必须围绕培育学生“核心素养”而展开。作为学校教育主阵地的课堂教学，在课堂教学中将探索知识的过程展开，使学生获得这些知识的过程类似于科学家探索未知世界的经历，对提升学生的核心素养无疑是有益的。有人把核心素养视作基础教育的DNA[1]，按说基因决定表现型是自然规律，但不知是因为核心素养为隐性基因还是受环境影响过度，虽然新教改的这种呼吁已有时日，然而当下绝大多数课堂教学依旧是以知识为中心而不是获取知识的素养。

本文将以初三化学中“燃烧的现象”这一单元为例，沿着人类发现燃烧的历史进程，探索在教学中引导学生体悟知识从未知到已知的发生、发展的全过程，以期达到提升学生核心素养的目的。通过课例的分析探讨提升学生核心素养的课堂教学策略。

1 课堂教学的现状分析

1.1 一个典型教学片段

初三各版本化学教材对物质研究的开篇都是空气，课堂教学中对空气成分的探究也几乎成了“定式”，即通常按下列流程展开：

[课堂实验]将一个钟罩放置在装有水的水槽中。点燃燃烧匙内的红磷后，伸入钟罩内并塞紧瓶塞。红磷完全燃烧后冷却，观察钟罩内水面的变化。

[组织讨论]为什么冷却后钟罩内的水面上升了约1/5？

[形成结论]红磷与空气中的氧气反应，生成了一种叫五氧化二磷的物质。氧气约占空气体积的1/5。

课堂教学的重点也毫无疑问地总是在实验操作、现象的描述、红磷与氧气反应的文字表达式以及空气中氧气约占1/5上，教师强调最多的，课堂练习上以及各式各样的同步练习、课后作业中强化训练的也一样是这些知识点。自从初三年级开设化学课以来，这段内容的教学模式和练习的要点一直没有变，几乎没有人对这段教学过程的合理性产生过怀疑。

1.2 对上述教学片断的拷问

如果从知识传授的角度，上述课堂教学的过程的确无可挑剔，然而若从提升学生核心素养的角度，却又另当别论了：这里强加给学生的内容太多了，教学过程中逻辑也并不严谨[2]。

最为直接的一个问题是学生是被动地去思考、关注空气成分的，还是通过教育而养成的观察、思考生活中的现象的习惯？如果是后者，那应该说我们的教学已经取得了了不起的成绩。当然问题还有很多：

（1）怎么想到用这个装置来检验空气成分的？

（2）为什么这个装置就能检验空气的成分？

（3）水进入钟罩中为什么就能说明空气消耗了？

（4）为什么水上升约1/5就说明空气减少了约1/5？

（5）为什么说红磷燃烧就是与空气反应了？

（6）为什么说燃烧的产物就是五氧化二磷？

（7）燃烧不是还产生火焰，产生热吗？火焰、热又是什么？

（8）结论的得出是否有点草率？还有没有其他的证据？……

这些问题才是研究的核心，才是学生头脑中怀疑而不能说出的问题，然而课堂上就这样不由分说地部分省略，部分地强加给了学生。有些强加得还毫无道理，比如五氧化二磷这个名词，在学生根本还没有化学知识积累的时候，说出这样的名词是没有根据和不负责任的。

1.3 对课堂教学中提升学生核心素养策略的思考

上述实验其实对于一个刚接触化学学科的学生来说是极其深奥的。空气的组成、燃烧现象的本质这两个问题相互交错、盘根错节，困扰了人们多少个世纪。而这个教学片断仅用了不长时间便将人类那么多年的研究成果一股脑地抛了出来，可以想象这里面压抑了学生多少的思考和想象的空间！当然这也不全是教师课堂设计的问题，还有教材编写的问题，知识容量实在太大了，“贪多令人无法嚼烂”——因此课堂教学中只能让知识像雪花一般毫无顾忌地疯狂飘洒，哪有机会去探讨雪花是怎么形成的？又是怎么飞来的？于是想要学生掌握的很多知识是没有根的，是碎片化的知识。

核心素养的培养关注的是知识的获取能力和素养，这就需要让学生能够体悟、感受、参与到知识从无到有的生长过程，这个过程的缺失也就注定了学生核心素养培养的缺失。因此笔者以为虽说提升学生核心素养的策略难以计数，但引导学生回归到人类认识这些知识的原点，循着科学发展的足迹，顺应着认识知识自然发展的特点[3]，让学生自由思考，自由探索，并引导他们逐渐深入，对提升学生的核心素养尤为必要。

2 基于核心素养的“燃烧的现象”的课堂教学设计思路

对于燃烧的现象，人类有史以来一直颇感神秘，对它充满了迷惑，甚至崇拜。早期一些智慧的哲人总试图解释这种现象，但直到1777年拉瓦锡才算彻底解开这个谜。在进行这段内容的教学设计时，务必让学生抛开那些通过“穿越”得到的伪化学知识，回归到化学知识近乎于零的状态，引导学生用最原始的眼睛来观察这种现象，并引导他们思考本质、提出观点、查找资料、应用资料、合作交流、接受批判等学习活动，从而提升他们获取知识的能力。

2.1 直观体验，引导学生观察自然现象的意识

对于燃烧的现象学生并不陌生，但是如何使学生由司空见惯变得惊讶、变得关注，这是需要教师引导的。因此课堂上不能仅仅只是让学生去回忆这些现象，而应该提供给学生更为丰富的直观形象，让他们感受到自己日常生活中未曾关注的事实，这样才能为进一步的研究打下基础。不妨让学生完成如下实验。

[实验1]点燃纸张，观察现象。

[实验2]点燃烧杯中的一根小的蜡烛，盖上玻璃片观察现象。

[实验3]点燃纸张和艾绒条，比较两者现象。

[实验4]用酒精灯加热一块石头，观察现象。

[实验5]用电子感应秤在烧杯中称取一张纸片的质量，读取数据并记录。就在烧杯中点燃这张纸片，燃烧后再读取数据并记录。比较这两个数据大小。

[实验6]用电子感应秤随意称取铜片的质量，读取数据并记录。然后将铜片用镊子或坩埚钳在酒精灯上灼烧至变黑。冷却后再称取其质量，并记录。比较这两个数据大小。（最好用镁，考虑到安全性，权且用铜替代了。）

在实验的过程中，注意指导学生记录所看到的现象，借以培养学生严谨求实的良好习惯。注意过程中的指导和安全。

2.2 零点处设问，引导学生对常见现象的哲思

上面的几个实验，实验1和实验2是学生常见的现象，但是在化学课堂上去完成，本身就为学生营造了研究的气氛，因此也就产生了与往常不一样的观察效果。实验3的对比，感受燃烧的剧烈程度是有差别的；实验4主要是让学生感受到不是任何物质都能够燃烧的；实验5让学生感受实验中的质量变化。

[问题1]纸张燃烧有哪些现象呢？火焰是什么？灰烬是什么？

[问题2]烧杯中燃着的蜡烛，盖上玻璃片，为什么会熄灭？

[问题3]为什么燃烧需要空气？

[问题4]为什么纸张燃烧比艾绒条剧烈？

[问题5]为什么石头不能燃烧？

[问题6]为什么纸张燃烧后质量会减轻？

[问题7]为什么铜丝灼烧后会变黑？为什么质量还增加了？

上述的这些问题，并不是每个问题都那么好回答的，有的甚至根本无法回答，这些问题主要是让学生感受到生活中处处皆学问，并且为后面的讨论埋下伏笔。在学生没有任何与之相关的化学基础知识的时候，来讨论这些问题，让学生回归到了人类探索这些现象的原点，必然也能引起学生与当初人类探索燃烧现象时一样的思考。而从日常生活的现象中找出学生认知的空白，也一定能激起学生积极的探讨研究。

2.3 资料查阅，感受和应用前人的思考过程

学生在很小的时候，就一定已经对燃烧产生了好奇。不过如果孩子头脑中已经有了燃烧时由于这些可燃物与空气中的氧气发生了反应这样的概念（无论是通过预习或是搜索网络资料得到的）时，就会失去对现象思考的机会，那种观察日常生活中的现象、思考背后科学本质的基本素养也就难以得到锻炼。因此，课堂教学中必须把握好人类历史上研究该现象的节奏和时间节点，资料的提供不能超前，让学生的认识与历史的相应时期的认识，步调一致。

[资料1] 17世纪的科学家对燃烧现象很是着迷。当他们看到物质燃烧后的灰烬不复先前的光鲜，与人或者动物失去生命的情形非常相像。当时的人们认为生命失去的过程就是失去灵魂的过程。于是联想是否燃烧也是物质失去某种与灵魂一样的物质的过程？于是把这种假想的物质称为燃素并提出了燃素说。燃素说曾经风靡一时。这种观点认为，燃烧是一种分解的过程，物质燃烧时会释放出燃素。燃素学说认为火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体。这种火的微粒既能同其他物质结合，也能单独存在。大量火微粒聚集在一起就形成明显的火焰，它弥散于大气之中便给人以热的感觉，由这种火微粒构成的火的元素就是“燃素”。物体失去燃素，变成死的灰烬，灰烬获得燃素，物体又会复活。

[资料2]物质在加热时，燃素并不能自动分解出来。而须外加空气将其中的燃素吸取出来，燃烧才能实现；上好的空气是具有吸收燃素的性质的。腐蚀剂夺取了金属中的燃素，金属就被腐蚀；煅烧金属，金属失去尊贵的光芒而变成渣滓——当赋予它们以燃素，它们又变得不可一世。物体中含燃素越多，燃烧起来就越旺；含的燃素少，燃烧起来就弱。上好的空气是具有吸收燃素的性质的，因此物体必须在空气中才能燃烧；各种实体都是由物体所共有的基本物质（元素）和该物体所特有的“灵气”所构成，并可以用火炼的方法使其分离。当实体被加热时，“灵气”便从实体中逸出。有的科学家认为燃素和“灵气”一样与地心是相排斥的具有负重量（即所谓“轻量”），因此金属失去燃素时，重量反而增加了。有人说，金属失去燃素，好比活着的人失去了灵魂，因此就象死体比活着的时候要重那样，“死”的灰渣自然就比活的金属重。

[资料3]燃素说认为，燃素在燃烧过程中从可燃物中飞散出来，与空气结合，从而发光发热，这就是火；油脂、蜡等都是极富燃素的物质，所以它们燃烧起来非常猛烈；而石头、木灰、黄金等都不含燃素，所以不能燃烧。

查阅文献资料，是学生化学学习很重要的素养。在学生无法解决前面的部分问题时，查阅别人的研究成果显得很必要。燃素说应该是人们对燃烧现象的研究绕不开的环节，因为这是人们最为直观的想象，符合人的思维规律。通过理解运用和最终否定它的过程，让学生感受思维发展的过程和科学发展的艰难，并产生对自己获取知识的过程进行反思的意识。课堂中不妨指导学生认真阅读这些资料，并说明燃素说中的主要观点。

2.4 观点运用，提升阅读和资料的应用能力

研究任何现象或问题，总不能坐井观天，闭门造车，而应该广泛涉猎，分析整理并理解应用，然后才能使自己的观点更为深刻。因此利用信息或资料来解决实际问题，是学生很重要的一种素养。在学生阅读了上述燃素说的一些资料以后，课堂上可以指导学生利用燃素说的观点，对上述问题进行再思考。如果说一开始的思考是个人独立的冥想，是不带有任何偏见的个人的见解，那么现在的回答就掺杂了前人的思考。通过指导，学生就可能会对几个疑难的问题作出如下的回答。

根据燃素说，可燃物之所以能燃烧是因为其中含有燃素，燃烧的过程是失去燃素的过程，一旦失去燃素，就会成为灰烬。物质加热时，燃素不能自动地跑出来，空气可以帮助将其中的燃素吸出来，因此隔绝了空气，蜡烛就会熄灭了。纸张中含的燃素成分比艾绒条多，因而燃烧更为剧烈。石头中不含有燃素，因而不能燃烧。对于纸张来说，燃素完全脱去了，因而质量减轻了。但金属中的燃素具有负重量，因此金属脱去燃素后反而变重。

上述这些回答是基于对资料的充分理解基础上的回答，通过这些回答，学生处理应用资料的能力必然会得到提升。

2.5 评价质疑，培养学生批判思维

人类对某种现象的研究，有的可能需要经历漫长的历史。在这过程中，会出现种种理论和学说。其中有很多学说风行一时，但终于慢慢地被时间的大潮所淹没。然而为什么它能出现并风行一时，是因为尽管它不完善甚至是谬误的，但仍然蕴含着人类智慧的光芒，在一定条件下它也会表现得较为合理。只不过当新的情况出现，这些学说无法自圆其说时，人们才会发现它的不足，从而提出新的学说取而代之。

批判思维是创新精神的重要表现形式。课堂上引导学生对这些学说进行恰当的评价，将有助于提升这方面的素养。通过恰当的引导，可以让学生得出下面的评价结果：

燃素说解释不少问题很符合日常生活中的现象，直观而明显。但在解释金属燃烧的问题上是非常牵强的：有的燃素具有负重量，当金属燃烧失去这些燃素的时候，重量反而会增大。由此看来，燃素说并不能对燃烧现象作完善的解释，燃烧的本质还需要进一步探索。

上面的这一段评价，将有助于学生对燃素说的缺陷有深刻的认识，为探索新的燃烧学说蓄势。

2.6 推陈出新，对燃烧现象的再研究

通过上述对燃素说的评价，学生急切地要寻找新的研究成果和证据来完善上述解释。于是关于其他科学家的研究资料就可以顺理成章地登场了。

[资料4] 1774年，普里斯特利开始研究某些物质在凸透镜聚光产生的高温下放出的各种气体。他研究的物质中有“汞灰”亦称水银烧渣。普里斯特利将阳光聚集在“汞灰”上。很快就发现“汞灰”被分解了，放出一种气体。他把这种气体收集起来，然后研究其性质。发现蜡烛会在这种空气中燃烧，火焰非常明亮。普里斯特利认为，空气乃是单一的气体，助燃能力之所以不同仅因为燃素含量的不同。他认为他所得的这种气体是一种“脱燃素空气”，故而吸收燃素的能力很强，助燃能力也就格外大。另外他还发现老鼠在这种气体中生活正常，且比在等体积的普通空气中活的时间长了约4倍；他还亲自尝试了一下，感觉这种空气使人呼吸轻快、舒畅。他对实验的全过程做了详细的描述。

[资料5] 1774之前，拉瓦锡用铅和锡做了著名的金属煅烧实验，他首先将实验用的铅和锡进行精确称量，将它们放入曲颈甑中；将曲颈甑封闭后再准确称量铅、锡与曲颈甑的总重量。准备就绪后，进行加热，直到铅、锡变为灰烬。再称量总重，与试验前一样，质量没有发生变化。之后，当他把瓶子打开时发现空气冲了进去，这时再对瓶及煅灰进行称量，发现总重量增加了。另外，他发现金属在煅烧后重量也增加了，所增重量恰恰是等于空气冲进瓶后总增量。因此，拉瓦锡断定，金属所增加的重量，既不是来自水中，也不是来自瓶外任何物质，只能是金属结合了瓶中部分空气的结果。在这种鲜明的事实面前，拉瓦锡对燃素说产生了极大的怀疑。

[资料6] 1777年普里斯特利会见了拉瓦锡，告诉了拉瓦锡制得他认为的“脱去燃素的空气”的方法。拉瓦锡重复了普里斯特利的实验，果然从汞煅灰中分解出了比普通空气更加助燃、助呼吸的气体，拉瓦锡将这种气体正式命名为氧。

[资料7]拉瓦锡根据自己的研究并受到普里斯特利等气体科学家研究过程的启发，否定了燃素说的结论，认为可燃物质燃烧或金属变成煅灰，不是燃素和其他物质分解的过程，而应该是可燃物质与氧气结合的过程。至于纸张燃烧留下来的灰烬，那也是在燃烧中其中的物质与氧气结合留下的物质。拉瓦锡于1777年提出了科学的燃烧学说-氧化学说并得到了世界的公认。

学生阅读研究了这些资料以后，引导学生从上述资料中总结出如下观念：空气不是单一的纯净物，而是有多种气体混合而成，其中的氧气可以支持燃烧。燃烧是可燃物与空气中氧结合的结果。

在得到上述结论以后，在引导学生对前面的7个问题进行进一步的反思。最后，再对拉瓦锡的氧化学说进行评价：成功解决了蜡烛为什么隔绝空气不能燃烧的问题，并非常好地说明了纸张、铜丝燃烧或加热后质量变化的原因。拉瓦锡的学说比燃素说前进了一大步。但依然不能解决这个问题：火焰是什么？纸张留下的灰烬到底是什么？为什么纸张的燃烧比艾绒条剧烈？石头为什么不能燃烧等问题。

上述教学过程，学生对燃烧的现象先通过自己的观察进行思考，再通过与学生认知水平相当的相关资料的阅读，提出相关的解释，并对这个解释进行评价，指出其中的不足，然后再通过新的研究资料学习，提出新的更为科学的解释，再次对新的解释做出评价。从而对燃烧的现象产生了更为科学的认识。

其实，在这样的教学设计中，对燃烧现象的本质认识还是次要的，更重要的是学生观察生活中的现象并进行思考的意识得到了加强；学生查阅、分析资料、相互讨论、运用信息的能力得到了锻炼；批判意识、评价能力到了训练，并能体会到自己认识问题的思维的发展过程，而且在学习中注意保持心灵开放：没有任何一种学说是完美无瑕的，只是更为进步、更为合理一些而已，从而始终保持一颗严谨、谨慎的求真之心。

生物学中有一个定律叫做重演律：个体的发展史，是系统发展史简单而迅速的重演。其实学生认识事物的过程何尝不应如此，即需要重演人类认识某事物的全部过程？事实上就有研究表明：以化学发展历程为线索的教学设计是进行方法教育的有效途径[4]。如果我们将人类认识某种现象的历史划成一个时间轴，分析学生知识水平正处于这个时间轴的某个点，再研究这个点之前人类所作的各种努力，巧妙地设计到课堂教学中，一定能激起学生学习的乐趣，学生的获取知识的能力和素养也必然会在此过程中得到很好的锻炼和提升。

参考文献：

[1]钟启泉.核心素养的“核心”在哪里[J].中国教育报，2015，（4）：1.

[2]历晶，郑长龙.如何优化课堂教学逻辑[J].化学教学，2015，（10）：6～10.

[3]吴俊明.自主学习的现实意义及其背景[J].化学教学，2014，（8）：3～6.

[4]艾水高.以化学发展历程为线索的教学设计[J].化学教学，2004，（9）：44～47.