立足学科核心素养培养学生关键能力——蜡烛“燃烧秘密”的探究与思考

董玉新，孔 娟

（1.沧州市运河区教体局教研室，河北 沧州 061000；2.沧州市运河区解放路小学，河北 沧州 061000）

《义务教育科学课程标准（2022 年版）》（以下简称“2022 年版课标”）指出：科学课程要培养学生的核心素养，主要是指在学生学习科学课程的过程中，逐步形成适应个人终身发展和社会发展所需要的正确的价值观、必备品格和关键能力。是科学课程育人的集中体现，包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等。

科学正确的的价值观包含哪些？基于证据和逻辑发表自己的见解，严谨求实，大胆质疑，追求创新；不迷信权威，乐于探究，善于合作，则是必备的品格之一；关键的能力呢？是在建立科学概念的过程中，有高阶的科学思维，能以经验事实为基础，对客观事物进行分析与综合、比较与归类，建立证据与解释间的关系并提出合理建议。因此教学要秉持立足学科核心素养，培养学生关键能力。

蜡烛“燃烧的秘密”属于小学科学五年级上册第2 课内容，课题名称《燃烧的秘密》。教材第6 页有探究与发现2，如图1。

图1

我们就这个问题进行如下探究与思考：蜡烛在完全燃烧的情况下，我们一般认为生成水和二氧化碳。关于产物水，很容易看到；产物二氧化碳由于为气体，我们需要把澄清石灰水变浑浊来鉴定。石灰水是氢氧化钙溶液，氢氧化钙俗名熟石灰、消石灰，化学式Ca（OH）2，它是一种白色粉末状固体。氢氧化钙加入水溶解后，呈上下两层，上层水溶液称作澄清石灰水，下层悬浊液称作石灰乳或石灰浆。上层清液澄清石灰水可以检验二氧化碳，下层浑冲液体石灰乳是一种建筑材料。根据氢氧化钙的性质，氢氧化钙易和空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙。化学方程式Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O，碳酸钙难溶于水。石灰水和二氧化碳反应溶液变白变浑浊，是碳酸钙微小颗粒与水形成的浊液导致变质，因而保存氢氧化钙溶液要密封。在蜡烛燃烧产物研究开始前，澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊是小学生和初中生都具备的科学常识。

在课程内容上，“蜡烛的燃烧”属于物质的变化与化学反应这一科学课程核心概念。怎样在这一科学概念的学习中发展学生核心素养呢？

在探究实验过程中，按照实验方法1，很快看到干燥的烧杯壁上出现了许多小水珠。结论：蜡烛燃烧产生了水。这个毋庸置疑，现象很明显。对于2.教材预设应该看到石灰水变浑浊。按照应该看到的现象得出结论：蜡烛燃烧产生了二氧化碳。但事实是，课堂有限的时间内，几乎看不到应该看到的变浑浊现象。尽管有温馨提示：若现象不明显，就再做一次。再做一次依然不会看到上述变浑浊现象。为什么呢？

此时，按照教材的方法得不到想要的结论，那么是生搬结论迷信权威？还是基于事实，大胆质疑？显然后者是培养学生关键能力、发展科学思维、培养严谨科学态度的好时机。此时让学生分析归纳、解释推理

思考如下：虽然蜡烛燃烧的确产生了二氧化碳气体，且标准气压下二氧化碳的密度比空气的密度略重，但蜡烛燃烧，空气受热膨胀上升，产生的二氧化碳气体受热外溢，甚至空气中其他气体也外溢，烧杯中气体的密度降低，二氧化碳也所剩无几，所以在蜡烛燃烧时，即使等待再长时间，澄清石灰水也不会变浑浊。也就得不到预设的结论。怎么办？怎样才能达到效果？

学生很快想到：解决气体受热上升、外溢问题即可。根据猜想可以在该烧杯上增加一个罩，比如等大的烧杯倒扣，但是因为热的缘故及时取下上边的烧杯是不容易的，为此，改进实验如图2：

图2

这样，在固定了蜡烛的烧杯里加入少量澄清石灰水会很快看到澄清谁会水变浑浊现象，由此学生推断蜡烛燃烧产生了二氧化碳。追问学生这样是不是完美了呢？

还不尽然。这节课的前一节课题也就是第1课空气的成分，学生已经知道空气中含有少量二氧化碳，如图3。所以学生会很自然地反问澄清石灰水变浑浊是不是空气中二氧化碳所致？的确，在小学阶段定性的学习空气的组成的同时，并没有准确告知学生空气中二氧化碳的占比为0.03%，基于学生已有知识和经验，学生有理由质疑。怎样破解这一困惑呢？当然我们希望看到的是空气中二氧化碳不能在同等条件下使澄清石灰水变浑浊，因此保证实验条件相同的情况下，我们来一个不点燃蜡烛，或者说没有蜡烛燃烧的同样设置做为实验对照组就可以了，如图4。

图3

图4

很明显，图4 中左图蜡烛刚刚熄灭，大概1 分钟左右，澄清石灰水如“约”变浑浊，而图4 的右图却没有看到浑浊现象，显然空气中二氧化碳在有限的澄清石灰水和有限的空间、时间内，不能及时使澄清石灰水变浑浊。从而排除了空气中二氧化碳在此实验中致使澄清石灰水浑浊的困惑，也就证明了蜡烛燃烧的确产生了二氧化碳。

有的老师凭经验认为上述分析多此一举，但就小学生来说，却是非常有必要。我们的研究必须建立在学生已有的知识和经验上。每一个实验方案不一定是完美的，但一定是严谨的。出现问题，不是用“科学家说了”这样的逻辑推辞，而是要让学生像科学家一样思考；立足学生核心素养，发展学生科学思维，培养学生关键能力。

要基于证据得出结论，面对有说服力的证据能调整自己的观点；乐于尝试运用多种思路和方法，完成探究和实践。所以，我们在改进实验的过程中，对学生的科学思维进行了高阶训练，学生在学习中基干事实与逻辑进行了独立的思考和判断，对不同信息、观点和结论进行质疑与批判，提出创造性见解，在解决与化学相关的真实问题中形成了质疑能力、批判能力和创新意识。

要将学生的核心素养的培育融入日常教学。日常教学的具体内容，皆蕴含有培养学生的核心素养的育人价值。

以上是就蜡烛“燃烧的秘密”课题，根据学生已有经验及课堂生成，以育人为目的，立足学科核心素养，培养学生关键能力的一点思考。