程 樑

(江蘇省蘇州市第二十四中學校 215000)

實驗在中學化學課程教學的地位極其重要，它既是教學手段、也是教學內(nèi)容.以化學實驗為載體的化學核心素養(yǎng)生成過程值得化學教師深度思考.化學教師若能靈活運用實驗教學手段，從細節(jié)優(yōu)化實驗教學過程，則能夠有效解決化學教學中的難點問題，有效培養(yǎng)、提升學生的化學學科核心素養(yǎng).而目前教材中引入的部分演示實驗，在實驗現(xiàn)象演示效果的可見度、實驗行為操作的可行性等方面有所不足，如其中的“蠟燭燃燒實驗”，在“魯教版、滬教版、人教版”等現(xiàn)行教材中都存在上述問題.古先賢總結(jié)得很好：“工欲善其事，必先利其器”.在多年教學實踐反思之后，發(fā)現(xiàn)：針對蠟燭燃燒的兩典型實驗，首先需要“利器”——改進教具，后續(xù)配以相應(yīng)的正確實驗操作行為優(yōu)化，此二實驗成功率大幅提升.下面介紹思考過程與具體做法.

一、“銅圈滅火”教具改進——“滅火神鉤”

1.演示實驗教學的問題發(fā)現(xiàn)

魯教版初中化學教材“利用銅線圈熄滅蠟燭火焰”實驗的創(chuàng)意及過程設(shè)計為：如圖1示，燃燒的蠟燭火焰上罩上導(dǎo)熱性能較好的金屬線圈，蠟燭迅速熄滅；若在罩上金屬線圈之前，給金屬線圈預(yù)先加熱，則蠟燭的火焰不能熄滅，為何會出現(xiàn)此現(xiàn)象？

化學課堂教學實踐過程中，不少化學教師嘗試實驗操作進行課堂教學的隨堂實驗驗證與演示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該實驗成功率較低.筆者也曾經(jīng)分別運用“銅線圈、鋁線圈、銅片圈、鐵絲圈、鋼絲球”等器材罩在蠟燭火焰上，結(jié)果均難以熄滅火焰，實驗效果不理想.如此一來，多數(shù)初中化學教師往往從實驗原理角度引導(dǎo)學生思考與分析，主要以原理闡釋為主、間接理論知識灌輸為主，教學方式較枯燥，學生思維難以充分調(diào)動，教學過程實施顯得較為刻板，學生新知識形成過程缺乏有效學習需要的實踐性與創(chuàng)新性.

2.轉(zhuǎn)換教學思維——創(chuàng)新演示實驗教具

取來一段內(nèi)徑約為1mm的銅導(dǎo)線，用鐵鉗子將前端構(gòu)造出一個“彎鉤”狀，如圖2所示，讓彎鉤直接空套于燃著的蠟燭芯底部，然后直接慢慢抬起彎鉤，蠟燭火焰在彎鉤上移過程中立即熄滅.筆者將此彎鉤取名為“滅火神鉤”.

3.實驗教具創(chuàng)新的原理分析與思考

在蠟燭火焰上方罩上導(dǎo)體，使火焰熄滅原理是借助于導(dǎo)體的導(dǎo)熱功能將蠟燭火焰的溫度降至石蠟的著火點以下.蠟燭燃燒過程中火焰中心散發(fā)的熱量持續(xù)熔化蠟燭體形成液態(tài)蠟燭油，蠟燭芯將蠟燭油輸送至頂部形成蠟蒸氣，使蠟燭得以持續(xù)燃燒；蠟燭燃燒過程中，火焰中心的溫度最低，銅鉤套住蠟燭芯散熱效果明顯，有效限制蠟蒸氣的產(chǎn)生，達到滅火的效果；彎鉤采用粗銅絲能夠提升散熱效果，彎鉤的形狀便于直接空套于蠟燭芯上，空套在蠟燭芯上而不采取鉤住蠟燭芯，其目的是防止引起“隔絕氧氣”而熄滅的誤解；若用銅絲制作成銅線圈罩住火焰，火焰能夠熄滅，但是蠟燭芯的長短和分叉情況都給實驗帶來影響，總體看來銅線“鉤”比銅線“圈”方便、簡潔、實用.

4.實驗教具創(chuàng)新的教學價值分析

在此滅火實驗中用“鉤”代替“圈”的教具改進，凸顯實驗操作簡單方便、實驗現(xiàn)象明顯、實驗器材易得等特征，比較方便于演示實驗或者學生分組實驗；有助于學生進一步理解滅火的原理和蠟燭燃燒的條件，進而有效突破學生的思維難點.

二、“點燃蠟燭白煙”教具改進——“神窺蠟管”

點燃蠟燭白煙實驗是初中化學實驗教學的重點實驗，現(xiàn)行滬教版、人教版和魯教版初中化學課本教材都有所體現(xiàn)，三種版本教材關(guān)于此實驗的演示教學存在一定差異，但在實際實驗演示操作中成功率都比較低，存在不易成功的隱患，教學價值大打折扣.據(jù)此，有必要根據(jù)實驗原理，改進演示實驗教具.

1.魯教版“點燃蠟燭白煙實驗”的教學思考

(1)問題發(fā)現(xiàn)

如圖3所示坩堝鉗夾著尖嘴玻璃管直接插入點燃的蠟燭芯附近，一段時間后，再點燃一根火柴靠近玻璃管的尖嘴旁邊點燃；此實驗的實踐操作并不是想象的那么順利，學生分組合作進行實驗時，多數(shù)因為操作技巧掌握不夠，導(dǎo)致實驗成功率較低，難以到達預(yù)期的實驗效果；部分教師進行演示實驗，若沒有豐富的經(jīng)驗實驗也難以成功，即使成功演示，也由于點燃的火焰太微弱，學生觀察困難，針對于全體學生的演示實驗，其直觀性難以充分體現(xiàn).

(2)轉(zhuǎn)換教學思維——創(chuàng)新演示實驗教具

從化學實驗室找來一根廢舊的7mm玻璃管，利用銼刀截取其中完好的2～3cm，利用砂紙打磨截斷的玻璃管面，再用“微型氣體噴槍”(如圖4所示，燃料：丁烷，購置：網(wǎng)絡(luò)購買，火焰溫度：1300℃，特點：操作簡單、方便、高效)對截斷面進行高溫灼燒，使其玻璃管的截斷面鈍化圓滑，筆者將此玻璃管命名為：“神窺蠟管”(寓意窺視蠟燭燃燒的本質(zhì))；用坩堝鉗夾著“神窺蠟管”至于蠟燭的外火焰進行加熱30s，再靠近蠟燭芯引出“白煙”，用另外一個點燃的蠟燭引燃“白煙”，如圖5所示，可見實驗現(xiàn)象十分明顯，能夠較好地達到實驗教學的效果.

(3)分析思考

魯教版教材在“點燃蠟燭白煙實驗”中，利用尖嘴玻璃管引導(dǎo)白煙時，細小的尖嘴口限制蠟蒸氣的導(dǎo)出，課本教材呈現(xiàn)的玻璃管長度相對較長，冷凝效果比較明顯，蠟蒸氣容易被冷凝，能夠成功點燃的幾率大大降低；截取2～3cm的玻璃管，同時先給玻璃管預(yù)先加熱，這樣改變教具進行操作，有效克服上述缺點，實驗成功率較高.

2.滬教版“點燃蠟燭白煙”的實驗思考與改進

在滬教版初中化學教材中，關(guān)于點燃蠟燭白煙實驗的裝置如圖6所示，從實驗現(xiàn)象可知，粗玻璃管從蠟燭火焰中引出一股“白煙”——石蠟蒸氣，教材實驗中沒有對“白煙”的本質(zhì)(石蠟蒸氣)進行深入證明，對于“白煙”的點燃實驗操作環(huán)節(jié)也進行了省略處理；教材呈現(xiàn)的實驗器材——粗玻璃管，從大小和形狀角度來看，與筆者命名的“神窺蠟管”基本保持一致，前面所述的改進教具“神窺蠟管”的制作和實驗操作方法，對于點燃蠟燭白煙實驗存在一定的參考與借鑒價值；例如，在滬教版教材的教學中，部分化學教師想嘗試對教材中引出“白煙”后進行點燃實驗，往往實驗效果都不太理想，筆者認為可能是實驗中缺乏一個“先對玻璃管預(yù)熱一段時間”的重要技巧.滬教版教材中呈現(xiàn)的粗玻璃管的邊緣沒有打磨，實踐操作中容易劃傷學生手指，而“神窺蠟管”是巧妙運用微型氣體噴槍制作圓滑不傷手的玻璃管，這種方法對于今后化學教師快速、方便制作玻璃教具意義重大.

3.人教版“點燃蠟燭白煙”的實驗思考與改進

在人教版初中化學教材中，對于點燃蠟燭白煙實驗的敘述是“蠟燭的火焰剛剛熄滅時產(chǎn)生大量白煙，如圖7所示，用點燃的火柴棒去點燃白煙，能否使其復(fù)燃？”，筆者根據(jù)自身經(jīng)驗和教學觀察發(fā)現(xiàn)，多數(shù)教師采取嘴吹蠟燭火焰的方式使蠟燭熄滅，稍不注意容易吹散白煙，從而導(dǎo)致實驗失敗，點燃幾率不高；若采取筆者改進的教具——“滅火神鉤”進行實驗操作，巧妙地避免白煙的潰散，同時再將火柴換成另一支蠟燭來點燃白煙，這樣大大提高實驗的成功率.

實驗教具和實驗教學的方法改進是化學教學過程探討的永恒話題.而實踐表明，化學課本實驗教材的二次開發(fā)，是實現(xiàn)高效課堂教學的重要方法.教師在化學課堂教學的現(xiàn)實場景中，可根據(jù)實際需要，適當改進實驗教具與操作方法，借以有效突破教學難點，促進學生掌握化學基本知識與技能，洞悉實驗揭示的本質(zhì)規(guī)律，提升學生科學探究與創(chuàng)新能力，最終達成學生的化學學科核心素養(yǎng)的生成預(yù)期.