以学生前概念为基础的改进实验突破教学重难点

邬莎莎

摘 要：实验是初中科学教学的基础，以华师大版科学七年级下册第2章第3节《氧气》一节内容中“探究物质燃烧条件”为例，阐述如何以学生前概念为基础改进实验，突破教学重难点。

关键词：前概念；实验改进；教学重难点；物质燃烧的条件

一、问题的提出

（一）“探究物质燃烧的条件”的教学重难点

“探究物质燃烧的条件”是华师大版科学七年级下册第2章第3节《氧气》中“燃烧与灭火”中的活动内容。2016年《初中毕业生学业考试说明》中对此的要求是：

1.知道燃烧的条件是需要可燃物、助燃物、温度达到着火点。

2.能描述常用的灭火方法及原理。

3.列举火灾自救的一般方法。

只有充分了解燃烧的条件，才能进一步学懂学透火灾的发生、预防及扑救措施的基本原理，它是最基本、最重要的基础知识之一，也一直是学生学习和中考要求的重点。由于学生灭火的实际生活经验缺乏与实验设计能力、实施能力薄弱等原因，本节内容的教学难点为：燃烧条件和灭火原理的应用。

（二）学生“物质燃烧条件”前概念的诊断与分析

七年级学生经过小学科学课程学习，有了初步的观察能力和思考方法，但由于之前学习多基于现象和生活经验，还存在一些错误的前概念。而错误的前概念会影响学生对科学概念的正确理解，容易使学生对所学知识产生混淆，成为学习障碍。

关于“物质燃烧的条件”，通过交流和课前测试，发现学生主要有以下前概念：

1.衣服、木头、火柴、煤、煤气、汽油等能够燃烧，石头、水、玻璃、金属不能燃烧，说明只有一些物质能够燃烧。

2.燃烧会产生火焰。

3.火柴、蠟烛、煤气等物质需要“点燃”才能燃烧，“点燃”是物质燃烧的条件。

4.熄灭酒精灯火焰的方法，能够说明物质燃烧需要空气。

5.“纸火锅”店里，纸锅不会燃烧是因为纸锅里有水，有水就不会燃烧。

……

学生错误前概念主要来自以下2个方面：

1.日常经验

燃烧现象是每个学生都有的日常生活经验。学生在日常生活中通过直接观察和体验，获得了不少燃烧方面的感性知识。由于初中学生的知识经验有限，考虑问题容易流于表面，通常会根据一些具体的、显见的现象来作出问题的判断（燃烧会产生火焰、发光、发热，可以用水灭火，有水就不会燃烧），而对于其本质原因（可燃物燃烧除需要空气外，还需要温度达到燃烧所需着火点），学生是无法感知的，因此基于日常经验形成的概念往往是感性的、片面的，甚至是错误的。

必须引起注意的是，来自日常经验的前概念通常是根深蒂固的，尤其是基于感觉体验的概念更是如此。

2.已学知识

在学习“物质燃烧条件”这一内容之前，学生已经学习了同一节《氧气》中“氧气的性质”内容，一些物质在氧气中的燃烧反应，相关文字表达式如下：

以上是教材中提供的物质在氧气中燃烧的实例，反应条件都是“点燃”。上课时，教师演示了相关实验，学生曾观察到教师如何把物质“点燃”的。教师基于教材内容的这种讲解，无疑强化了学生原有的错误前概念。

二、教材实验原型及不足之处

华师大版七年级下册课本中设计的实验原型如下图。

不足之处有以下几点：

1.用干的小棉花球和小石子在酒精灯上燃烧，想要说明燃烧需要可燃物。对于小石子没有燃烧的现象，学生会给出“点燃时间不够长”的解释，甚至在课堂上会要求老师继续加热，无疑浪费了宝贵的课堂教学时间。

2.用干的小棉花球和蘸有水的小棉花球分别在酒精灯上燃烧，浸水的湿棉花在水分蒸发完全之前不会燃烧，这一实验现象学生可能可以解释出湿棉花不会燃烧是因为酒精灯的热量被水吸收，等水干后又会燃烧，但还不能自然过渡到“可燃物温度达到着火点”才会燃烧这一必要条件，并且该实验现象还会强化学生的错误前概念“只要有水就不会燃烧”。

3.用酒精灯点燃棉花球，更是强化了学生错误的前概念：燃烧的条件之一是“点燃”，认为没有点火就不会燃烧，而事实是可燃物达到一定温度时才能燃烧。

4.酒精灯和棉花燃烧时候都发光发热并伴随有火焰，更验证了学生错误的前概念“燃烧会发光、发热并一定产生火焰”。

5.用酒精灯灯帽直接接触火焰证明燃烧需要空气（氧气）。这一实验现象也容易让学生产生疑惑：是否灯帽接触火焰才是导致酒精灯熄灭的原因？

三、基于学生前概念的实验改进

在教学过程中，教师如果不重视或无视学生的错误概念，草率地用所谓的正确观点去覆盖学生原有的想法，学生认知结构中的错误概念不但会妨碍新知识的获得，还会导致学生产生更多片面的，甚至是错误的概念。探究实验是否能帮助学生纠正错误的前概念，对引导学生顺利学习初中科学尤为重要。

所以针对教材设计实验中的几点不足之处，我们可以做出如下改进。

（一）实验一：“前赴后继”

1.实验描述

以铜片为载体，把一根火柴折断分为火柴头和火柴梗，分别放在铜片上，下面用酒精灯加热铜片。可以看到火柴头和火柴梗先后燃烧，加热较长时间后铜片仍没有燃烧。

2.实验说明

（1）火柴头和火柴梗放在铜片上方加热后燃烧，避免与酒精灯火焰接触，可以修正学生“点燃物体才能燃烧”“物质燃烧需要火点燃”等错误前概念。

（2）铜片表面还可以安装一个探测式温度计，记录下火柴头和火柴梗分别燃烧时的温度，以帮助学生把燃烧条件与温度关联，从而得出可燃物燃烧温度需要达到着火点这一条件。

（3）对于学生观察到在较高温度时铜片没有燃烧这一现象，可能提出的“铜片不是可燃物”“金属不能燃烧”等错误观点，老师可以引导学生回忆铁丝在氧气中燃烧的实验现象，学生自然会给出铜片不燃烧是由于温度没有达到着火点的解释；进一步向学生强调铁丝在氧气中燃烧的实验现象，还能修正学生“燃烧一定会产生火焰”这一错误前概念。endprint

（二）实验二：“水火也相容”

新版的华师大科学教材中出于安全和实验效果原因已经删除了原教材中白磷、红磷在水中燃烧的对比实验：白磷在空气中燃烧产生大量的白烟（五氧化二磷）对教室环境造成影响，不利于教师和学生的健康；原实验中的白磷燃烧现象不明显，且较易浮出水面，在水面燃烧起来引起火星和液滴的飞溅，存在一定的安全隐患。但同时也失去了修正学生“有水就不会燃烧”这一错误前概念的最有效证据。其实我们只要对这个实验稍作改进就可“两全其美”。

1.实验描述

两个小烧杯内分别装有等量冷水和热水，放入白磷，两个烧杯内的白磷均不会燃烧。用漏斗倒扣在白磷上方，漏斗柄连接橡皮管和玻璃管，往漏斗中吹入空气，能观察到热水中的白磷在水中燃烧。

2.实验说明

（1）学生亲眼看到了白磷在水中燃烧，“水火相容”的景象出現在眼前，便能有力修正学生“有水就不会燃烧”的错误前概念。

（2）同时该实验也很好地体现了科学实验探究中重要的“对照、对比”的思想：冷水—热水；有空气—无空气。

（3）由于实验一已经能证明燃烧条件之一 ——温度达到着火点，所以我们删除了红磷燃烧的对比实验。

（4）用漏斗倒扣在白磷上方，有效解决了由于白磷较易浮出水面，在水面燃烧引起火星和液滴的飞溅这一安全隐患。

（5）为了减少白磷在空气中燃烧产生大量的白烟（五氧化二磷）对教室环境、师生健康造成影响，我们也去掉了白磷在空气中燃烧的实验。

（6）该实验也更好地证明了燃烧需要助燃物空气。

四、结论

新课程标准倡导使学生学到获取知识的方法，增强探究未知世界的兴趣和能力，以及学生对于科学本质的理解和科学价值的树立是与科学知识的学习同等重要的。初中科学课堂教学的核心是学生的思维能力的培养。

学生通过日常生活和以往的学习，头脑中对新学知识已经形成了一定的前概念，一些前概念与科学规律是一致的，但也有些前概念与当前的科学理论相违背，我们在教学前要通过各种方法，如谈话、问答、课前作业、检测等了解学生的前概念，区分出正确前概念和错误前概念，并对学生错误前概念产生的原因进行分析。

初中科学是一门实验科学，以学生前概念为基础设计修改实验，可以让学生在课堂上观察到实验现象，当大脑中的原有前概念与当前面临的实验现象产生矛盾时，学生会认识到自身原有前概念的不足甚至错误之处，才能意识到需要进一步理性思维，推导结论，才能有效突破教学难点。

参考文献：

[1]张海兵.以学生前概念为基础设计实验突破教学重难点：以“探究平面镜成像特点”为例[J].物理教学探讨，2015（10）：33-35.

[2]吕琳，杨丽娟，周海花.初中生化学前概念中的相异构想及其形成方式[J].化学教育，2005（9）：38-42.

[3]王磊，苏伶俐，黄燕宁.初中生化学前科学概念的探查：科学学习心理的研究[J].心理发展与教育，2000（1）：37-40.

编辑 张晓婧endprint