资源简介

《蜡烛燃烧》
使用教材
本课内容是青岛版小学科学(五四学制）四年级下册《物质的变化》单元中的第一课《蜡烛燃烧》。
研读2022版《义务教育科学课程标准》，可以清晰获知该课大概念指向“物质的变化与化学反应”，下阶概念为“物质是不断变化的”。应对的学业要求是能够寻找证据解释和判断。
从教材安排上看有这样两个活动：
活动1.蜡烛燃烧时会发生哪些变化？
活动2.生活中有哪些生成新物质的现象
实验器材
选用两个无底玻璃杯进行套装，形成双层夹缝；陶瓷盖替代玻璃底以及带显示屏的摄像头、自制纹影显示器、打火机、蜡烛、澄清的石灰水等
实验原型的不足之处
图1
如图1所示，原教材中的实验是学生用烧杯迅速收集气体后，加入澄清的石灰水振荡。实践中发现该实验有着这样几个方面的缺陷：
学生用烧杯罩在蜡烛上方需要注意提醒学生转动烧杯，使烧杯口受热均匀，这个实验操作存在安全隐患，烧杯在受热不均匀的情况下容易炸裂。
翻转烧杯，迅速将澄清的石灰水倒入烧杯中振荡。由于烧杯是敞口的，并且边缘有缺口。在迅速翻转的过程中，收集到的气体可能会散逸，而且对于小学生来说在收集气体无法清晰获知二氧化碳气体收集量，导致后续验证时现象不够明显。
三个证据链都需要逐个依次进行操作验证，不利于大活动设计及课堂高效。
玻璃杯内出现小水珠的现象时间较短，实验所形成的炭黑聚集在玻璃杯顶端，不便于学生观察。
实验设计思路和创新
由于是双层玻璃杯替代烧杯，借助了支架无需手持，防止烫伤且方便操作。
二氧化碳气体生成在双层玻璃杯夹缝中，与澄清石灰水溶液直接接触，凸显效果省却学生收集步骤，简化操作难度。
实验装置一体化，在一次操作中解决蜡烛燃烧变化产生新物质的系列证据链，提升实验效率。
实验过程借助高清摄像头，借助其视角区域广、图像清晰及回放特点提升学生观察效果，便于梳理结论时再现实验过程。
自制纹影装置，显现蜡烛燃烧生成的气体影像，解决学生“看不见”二氧化碳的难题。
实验原理
实验原理：蜡烛燃烧是化学反应，蜡烛在充分燃烧时，本身含有的碳和氢两种物质就会跟空气中的氧气结合，生成无色、无味的水蒸气和二氧化碳。在蜡烛燃烧时，会产生水、二氧化碳和碳等新物质。
实验教学目标
科学概念：通过观察燃烧蜡烛的现象发现物体发生了变化，构成物体的物质也发生了改变。
科学思维：借助推理、论证、分析与综合的思维方法验证猜想，获取结论。
探究实践：能基于所学知识设计实验，探究物质的变化，利用所学的知识解释生活中例子。
态度责任：乐于合作与交流，对探索物质变化充满兴趣。
教学重难点：知道有些物体发生了变化，构成物体的物质也发生了改变。能基于所学知识设计实验，探究物质的变化。
实验教学内容
借助实验装置操作，杯壁出现水珠、陶瓷杯盖的炭黑、石灰水变浑浊这一系列实证，推理得出“蜡烛燃烧时会有新的物质生成”这一结论。
实验教学过程
（一）情境聚焦，明确问题
播放蜡烛在燃烧过程中逐渐变短的视频，引发学生思考：蜡烛燃烧过程中不断变短，变短的部分去哪了？这节课我们就一起来探究《蜡烛燃烧》。
（二）实践探究，找寻证据
1.现象观察，引发猜测
点燃蜡烛，让学生交流观察到的现象，交流蜡烛燃烧过程中可能产生了哪些物质？学生猜测：可能生成了看不见的物质——氧气、二氧化碳、水蒸气；有时冒黑烟；蜡油（烛泪）。教师顺势而为提出任务；我们需要将蜡烛燃烧时可能的产物收集起来，然后再鉴定，学生的思维自然聚焦:用什么收集，怎么操作？教师出示实验材料，让学生讨论设计收集方案，由于蜡烛火焰向上的特点，大部分学生会想到将集气瓶倒扣过来。“难道气体不会跑吗？”这样的疑问让学生的思维进一步深入：不仅要收集气体，还要防止逃逸，于是水到渠成中呈现自制双层玻璃杯这一器材。
2.梯度递进，揭秘证据
为了让“蜡烛燃烧时产生的变化”成为学生真正自主探究的大活动，在学生实践操作前，我给出了学习任务单。
仔细观察实验现象，并如实记录；
如果有气体产生，你认为装置中哪里有该气体？
蜡烛燃烧时产生的气体还可以让蜡烛或易燃物体继续燃烧吗？自主想办法验证；
这些现象说明什么？
这样一来，学生的实践探究有了层次和进阶，科学思维在该环节中得到螺旋式上升，接下来让我们一起看学生的实验操作视频。
从视频中可以看出，在玻璃杯内壁均有明显的雾状物质产生，学生会根据生活经验和已知猜测，可能是水蒸气凝结成的雾，那怎么确定这种物质就是水，并且确实是蜡烛燃烧产生的呢？我在内环玻璃杯壁处放置少量沾有遇水变色粉末的棉絮。点燃蜡烛后，蜡烛燃烧产生的物质会接触遇水变色的粉末，观察一段时间会发现粉末颜色发生改变，并且颜色不断加深。这个装置和实验现象，用可见的方式证明蜡烛燃烧确实产生了水，对学生来说更有说服力。
3.巧借现象，思维进阶
在实证明确蜡烛燃烧产生水之后，对于蜡烛燃烧产生二氧化碳气体如何检测呢？学习单上的提示会让学生自主思考：蜡烛燃烧时产生的物质还可以让蜡烛或易燃物体继续燃烧吗？学生此时知晓燃烧后的气体在夹层中，于是用点燃的火材放入夹层内检测，发现:蜡烛燃烧的产物中有一种可以让火焰熄灭的物质。思维迁移：引导学生结合生活中灭火的原理，这个气体可能是二氧化碳。那如何确定这种可以灭火的气体就是二氧化碳呢？这时候，玻璃夹层中澄清的石灰水变浑浊的现象已经让学生收获了证据。此外陶瓷杯盖上的黑色物质也没有被
学生忽略，证据在逐渐完善中。
4.梳理交流，完善证据
其实科学探究实践过程，最为关键和重要的就是学生依据实验现象展开论证和交流，在此环节中，我将实验现象借助手机录制的视频截图呈现，这时候，所有学生完全聚焦，他们开始汇总罗列，思维在此碰撞，证据开始不断堆砌：水、陶瓷杯盖上的黑色物质、二氧化碳气体，更是让证据更加充分，指向了该课教学的最终目标——蜡烛燃烧产生了新的物质，不言而喻，本课的教学重难点已经得到解决，孩子们在严谨而科学的实验操作中自主获知了科学道理。
（三）交流评价，学以致用
拓展延伸部分引导学生联系生活，找一找生成新物质的变化在生活中的应用。通过层层递进的活动，训练学生观察、比较、假设、猜想、实验、推理、判断的探究能力。
（四）拓展应用，科学延续
小小的蜡烛被点燃后，竟然包含了这么多科学知识，物质变化真是太神奇了。老师这时候通过自制纹影装置让学生“看见”二氧化碳，除此之外蜡烛还可以用来做很多趣味实验呢，视频展演隔空点火，杯子喝水的实验。借助介绍法拉第对于蜡烛研究将科学的学习延续课外。
实验效果评价
生本实践，夯实科学素养
整个实验过程都本着“以学生为主体，教师为主导”的教学理念，在学生亲身经历探究实践过程中，培育学生观察、推理、演绎、综合、分析的能力。
创新器材，巧解教学难点
优化实验装置，简化实验操作，把不清晰的现象巧妙解决，让看不见的变成可视，把三个实验放在一个装置里完成，不仅将教学内容整合更是让学生更加直观、形象的感知蜡烛燃烧产生的新的物质。
遵循规律，培育科学精神
在教学中依据学生的认知水平，循序渐进的培养学生的科学思维，实操中强化学生观察、实验、分析、推测等技能，提升证据意识和批判质疑的精神。

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