初中化学“燃烧的条件”项目式教学实践——探究打火机的工作原理.pdf
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1、学科教学刘东方李研刘伟赵飞摘要以“探究打火机的工作原理”为主题,开展初中化学“燃烧的条件”的项目式教学。通过完成“拆解打火机”“探究打火机的点火过程”“对比打火机和火柴工作原理的异同”“打火机的保存与使用”四个任务,经历完整的问题解决过程。通过分析与推理、比较与归纳、实验探究等科学方法认识燃烧的条件,发展科学探究能力。从多种视角认识燃烧反应,初步形成认识化学反应的系统思维意识,制作打火机工作原理图体现了项目式教学的本质特征,实现学习结果的可视性、共享性、交流性。关键词初中化学项目式教学燃烧的条件打火机的工作原理初中化学初中化学“燃烧的燃烧的条件条件”项目式教学实践项目式教学实践探究打火机的工作
2、原理作者简介:刘东方(1981),女,辽宁沈阳人,沈阳师范大学教师教育学院教授,博士,研究方向:化学教育、教师教育;李研(1999),女,辽宁台安县人,沈阳师范大学硕士研究生,研究方向:化学教育;刘伟(1988),女,辽宁沈阳人,岐山一校小学二级教师,硕士,研究方向:科学教育;赵飞(1983),男,辽宁葫芦岛人,沈阳师范大学教师教育学院讲师,硕士,研究方向:教师教育。基金项目:本文系2022辽宁省教育厅义务教育重点课题“辽宁省中学科学教师教研能力提升策略研究”(课题编号:LNJA202233)、中国教育学会课题2021年度教育科研一般规划课题“我国中学理科教师教研能力发展研究”(课题编号:20
3、2100482205B)、2021沈阳师范大学研究生教改立项-重大项目“学科教育硕士临床实践教学模式改革研究”(课题编号:YJSJG120210003)的阶段性研究成果。一、项目主题内容分析“燃烧的条件”内容属于“物质的化学变化”主题下“化学反应及质量守恒定律”的核心内容之一。义务教育化学课程标准(2022年版)(以下简称课程标准)提出了解化学反应需要一定的条件;通过实验探究认识燃烧的条件,理解燃烧和灭火的原理及其在生活中的应用;能运用变量控制思想设计燃烧条件等实验探究方案1。这部分内容有三方面价值,一是通过分析与推理、实验探究、归纳与总结等方式,掌握燃烧的定义及条件,增进对科学探究的体验,增
4、强化学学习的兴趣,发展科学探究能力2;二是通过对比试验,学会控制变量思想,培养预测实验结果、设计实验方案、分析事实、得出结论的能力;三是从物质变化、能量变化、反应条件、反应现象、元素守恒等视角认识燃烧,初步形成认识化学反应的系统思维意识3。学生在日常生活中已经熟悉燃烧现象,在氧气及其实验室制取与性质验证的学习中,观察木炭、硫、红磷、铁丝、蜡烛等物质的燃烧,知道氧气能支持燃烧,知道物质与氧气间的反592023.5应属于氧化反应,知道物质的燃烧需要有氧气的参与;还经历了大量的实验探究,经历提出问题、猜想假设、设计实验、实施实验、收集证据、分析推理得出实验结论等过程,初步了解实验探究的过程与方法,这
5、为设计实验方案、探究燃烧条件、得出燃烧定义奠定了理论与实践基础4。理解“燃烧的条件”有助于深入认识燃烧现象,引领“灭火的原理和方法”的学习。随着核心素养的提出,“燃烧的条件”的教学呈现出很多以发展核心素养为目标的设计思路。例如,在新授课中,以情境教学理论为基础,将学生的日常生活经验与教学内容联系起来,或列举古代人们用火取暖、烧烤食物、驱逐动物、冶炼金属等情境5,或以艾德荒野取火,培养学生的证据意识,发展学生证据推理与模型认知等化学学科核心素养3,或以“钻木取火成功需要什么条件”为问题情境,驱动学生探究燃烧的条件,感受燃烧的价值6。在复习课中,以“探究锡纸中的化学奥秘”为主题创设真实的、能引发学
6、生探究欲望的学习情境,引导学生在探究问题过程中进行“燃烧的条件”相关知识的学习7。在项目式教学中还要进一步思考和探索:当生活与学科知识紧密连接后,如何以真实任务和驱动性问题贯穿学习始终,以帮助学生的认知、情感和实践体验顺利融合,通过完成作品或成果,体现项目式教学的本质特征8。从项目主题来看,打火机在日常生活中颇为常见,为人类的生活提供了便利。在打火机的内部结构中,液态丁烷作为打火机的燃料、压电陶瓷是实现打火机点火的关键部件、对比打火机与火柴工作原理的异同得出燃烧的条件、探究打火机燃料燃烧的生成物等任务中蕴含了大量的化学知识,与本节课内容密切相关,体现了化学学科与人类生活息息相关。二、项目教学目
7、标1.通过对比实验,巩固控制变量思想,掌握燃烧的现象、定义及条件,知道燃烧属于化学变化。(必备基础知识)2.通过探究打火机的工作原理,能根据驱动性问题进行猜想与假设,开展科学探究;从物理与化学相结合的视角对打火机的点火过程进行解释说明,初步形成物质的性质决定用途的认识思路,培养学生自主设计实验方案的能力。(科学探究与实践、化学观念)3.通过比较、归纳打火机的工作原理和火柴燃烧的异同点,得出燃烧的定义,建立从物质变化、反应条件、能量变化、反应现象等视角认识燃烧反应,初步形成认识化学反应的系统思维意识;通过解决真实问题,感受化学在生活中的应用,体会化学学科的现实价值。(科学思维、科学态度与责任)三
8、、项目任务及教学流程首先,指导学生拆解打火机,了解打火机的内部结构。其次,引导学生从物理与化学相结合的角度探究“为什么丁烷适合作为打火机的燃料”,知道压电陶瓷能使丁烷达到着火点,进而了解打火机的工作原理。再次,比较、归纳打火机燃料燃烧和火柴燃烧的异同,掌握燃烧需要的条件,从多个视角认识燃烧反应,得出燃烧的定义。最后,完成项目作品,绘60学科教学制打火机的工作原理图,并在师生之间进行交流讨论。本项目中教学任务、驱动性问题、学生活动、教师活动以及设计意图等教学流程如表1所示。表1教学流程教学任务任务 1:拆解打火机,了解打火机的内部结构任务 2:从物理与化学相结合角度探究打火机的点火过程任务3:比
9、较、归纳打火机和火柴燃烧异同,再探燃烧条件任务 4:打火机的安全保存与合理使用制作项目作品驱动性问题初步猜想打火机怎 样 产 生 火 焰?打火机具有怎样的内部结构打火机的燃料是什么?为什么该物质适合作为燃料?为什么按压按手就能看见火打火机与火柴的工作原理有哪些异同,燃烧需要满足哪些条件不当的保存或使用也会带来危害,怎样合理保存与使用打火机通过绘制打火机的工作原理图,回顾“探究打火机的工作原理”的问题解决过程学生活动(1)体验打火机的工作过程(2)猜想打火机原理(3)拆解打火机(1)完成对比实验(2)推测燃料成分(3)阅读资料卡片1(4)阅读资料卡片2(1)完成对比表格(2)完成对比实验(3)阅
10、读资料卡片3(1)观看视频(2)讨论与交流教师活动(1)提供打火机实物(2)准备拆解打火机的工具,指导学生完成拆解任务(1)提供实验药品和仪器(2)提供相关资料(3)完成演示实验(1)提供火柴及相关资料(2)引导学生完成表格(3)提供实验药品和仪器(1)提供视频资料(2)组织学生交流讨论,并进行评价设计意图了解打火机的内部结构,增强学生动手能力培养物质性质决定用途的意识,理清打火机组成结构与机理的关系建立从多个视角认识燃烧反应培养学生针对问题提出解决方案的能力四、项目实施过程及学生学习成果(一)介绍项目背景,提出项目问题【展示实物,导入项目】展示打火机,供学生观察并体验打火机的工作过程。提出问
11、题,打火机是如何产生火焰的?【学生讨论,形成思路】将打火机进行拆解,分析各个部件在工作过程中的作用,讨论打火机是如何产生火焰的。(二)拆解打火机,了解打火机的内部组成结构【驱动性问题】打火机的外观小巧精美,每个零部件在点火过程中都发挥着至关重要的作用。初步猜想打火机是怎样产生火焰的?【分组实验】利用教师准备的平头螺丝刀、手套等工具,在教师指导下拆解打火机,打火612023.5机的主要零件如图1所示。图1常见压电打火机拆解示意图【猜想与汇报】打火机是通过某种方式点燃液态燃料而产生火焰的。其主要零部件有:塑料外壳、压电陶瓷、按手、杠杆、喷气嘴、防风帽、调火环、引流芯等。设计意图:通过拆解打火机,了
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