编者按：我校理化组张淯清老师的《燃料的充分燃烧》实验探究课经上海市遴选推荐，作为上海市初中化学学科唯一代表参加第八届全国中小学实验教学说课活动，本次实验教学说课活动涵盖物理、化学、生物、科学以及跨学科五门学科，包括小学、初中、高中三个学段。本节课最终入选全国158个现场展示优秀案例之一。日前，张老师赴重庆进行现场说课展示，得到专家一致好评，荣获一等奖。

 

开发课本内涵   创设课程资源

——探究燃料的充分燃烧

张淯清

一、教材分析

本节课是上教版九年级化学第四章《燃料及其燃烧》中4.1单元中的“燃料的充分燃烧”的内容。在第二章《氧气的性质》中，已对物质燃烧的变化实质与现象有了初步了解，本节课是在此基础上对燃料与氧气量的比例关系不同会造成燃料不充分燃烧问题进行探讨，通过对课本内容的开发，增加探究实验帮助学生更好地了解含碳燃料燃烧时存在完全燃烧和不完全燃烧现象的存在，同时运用数字化实验的特点将两种燃烧与氧气的浓度及可燃物与氧气的接触面积的关系直观呈现，从而更好地理解提高燃料利用率的方法。

二、学情分析

虽然学生对燃烧有一定生活经验和常识了解，但是对燃料的充分燃烧缺乏直观认识，有一定认知困难。由于学生已学过质量守恒定律，能初步从定量的角度理解化学变化的本质，且学生在以往学习中对数字化实验有一定的实践基础，因此充分挖掘“燃料的充分燃烧”的原理，将本节课设计成实验探究课，学生利用数字化实验，直观感知燃料的完全燃烧与不完全燃烧在产物种类、释放的热量及环境污染等方面的差异，用定量的方法佐证定性原理，更好地理解化学变化的实质。

3、教学目标

1. 通过设计、完成探究实验，并分析图像得出影响燃料充分燃烧的因素及产物种类、释放能量及环境污染等方面的区别。知道使燃料充分燃烧与提高燃料利用率的常用方法与重要意义。

2. 引导学生关注多样化的测量仪器，积极运用到实验探究过程中，感知对比实验是科学研究的重要手段，在实验设计中体会控制变量的重要性。

3. 培养学生在较复杂情景中分析问题的能力，增强科学素养，提升思维品质。

四、重点、难点

1.运用控制变量法设计燃料充分燃烧与不充分燃烧的实验。

2.通过实验数据分析，建立模型认知帮助学生从定量的角度理解化学反应的实质

五、教学设计

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

六、实验说明

实验原理及实验设计思路

1.“实验一”通过气体检测仪自带数据显示与报警功能，在模拟敞口环境、有通风半敞口环境、密闭环境里点燃蜡烛，通过对比了解在密闭环境中，随着氧气浓度降低，一氧化碳的量迅速增加，直观感受不充分燃烧现象的存在。

2.由于气体检测报警器的局限性，不能呈现燃料是否充分燃烧的情况，因此在“实验二”中引入相关传感器，对氧气、一氧化碳、二氧化碳与温度四个变量进行过程性测定，通过数据分析与图像比较，感知在氧气浓度不同和与助燃剂接触面积不同时，哪种燃烧更容易发生，从而得出相关结论。

3.结合本实验专门设计了对应的数据记录与图像生成软件，增加了三次实验的纵向比较图像，比如二氧化碳与一氧化碳浓度增加的比值图，根据碳元素总量守恒，可以比较清晰地反应燃烧产物的分布，方便学生得出结论，且适合现有的试剂用量与实验过程。  

实验一：探究蜡烛在敞口与密闭环境中的燃烧情况

【实验步骤】

1.       将报警器玻璃管放置好后，打开气体检测仪，用镊子放入两支点燃的蜡烛，观察一分钟。

2.       然后盖上原瓶盖，留有空隙,再观察一分钟。

3.       取下瓶盖，换上木板，盖好桶口，观察。

【实验现象】

步骤1、2时蜡烛正常燃烧，氧气及一氧化碳浓度变化不大；

步骤3盖好木板后，氧气浓度迅速减小，一氧化碳含量快速上升，很快两者全部报警，蜡烛随即熄灭。

【实验结论】密闭环境中，当氧气浓度减小时蜡烛燃烧容易产生大量一氧化碳。

【实验分析】

蜡烛在密闭容器中燃烧，刚开始氧气充足，发生完全燃烧，生成二氧化碳；而氧气低于一定的浓度时，蜡烛发生不完全燃烧，产生一氧化碳。

【实验反思】

1.       当氧气充足时，燃料只发生充分燃烧吗？

2.       是否可以通过测定生成的二氧化碳与一氧化碳的量来了解燃料燃烧的情况？

3.  哪些因素会影响燃料的充分燃烧？

实验二：探究影响燃料充分燃烧的因素

【实验步骤】

1.将电脑与数据采集器、各传感器连接好，都固定于玻璃罐上方相近位置。

2.将点燃的蜡烛置于支架台上，迅速伸入容器后盖紧瓶口。

3.观察、保存软件生成的实时数据与四个变量图像。

【第一大组】探究容器内氧气浓度不同，燃烧情况的差异

 

 

 

 

 

 

 

【第二大组】探究蜡烛的位置不同，燃烧情况的差异

 

 

 

 

 

 

 

 

 

【实验结论】含碳燃料在氧气浓度提高和增大与氧气的接触面积时燃烧更充分，放热多，污染小。

【实验反思】生活中怎样提高燃料的利用率？

实验教学效果与评价

1.创设情境 关注社会生活。利用身边的物质设计实验，旨在引导学生在设计实验方案时应优先考虑能耗小、用量少、简单易操作的实验。理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系，认识环境保护和资源合理开发的重要性，养成具有可持续发展意识和绿色化学观念。

2.分组实验 强化学生主体。课堂以学生设计和实验为主，教师引导和帮助为辅。根据学生提出的猜想，引导学生通过查阅资料和小组讨论，设计实验方案，然后交流讨论，优化实验方案，小组学生按照优化的实验方案进行实验。过程中教师要适时给予指导和帮助，引导学生分析实验数据最终得出实验结论，整节课以学生过程性获得为主。

3.探究质疑 提升思维品质。通过对“实验一”现象的分析，学生对燃烧产生质疑，提出实验方案，形成“实验二”。学生在真正参与探究的过程中，会遇到许多课本上没有提及的问题，从而增加了深度学习的机会。更好地培养了独立思考、敢于质疑和批判的创新精神。

4.重视过程 力求多维评价。实验课堂中会产生许多过程性的问题，应该抓住教学新的增长点，及时给予评价与反馈。课后学生及时完善实验报告，尝试对实验中出现的问题做出分析与解释，培养学生高阶思维，真正实现“教、学、评”为一体的教学方式。

2020.8

参考文献：

[1] 高志崇，崔国强，左殿升.碳燃烧反应机理探讨[J].山东轻工业学院学报，2002年第16卷第2期：39-42.

[2] 杨大强.立足创新化学基础实验 引领探寻学科教学本真——2018年江苏省初中化学实验教学说课比赛感悟[J].化学教与学，2019年第11期：87-90.

[3] 郭震.美国中学化学教材中的传感器实验分析[J].北京教育学院学报（自然科学版），2016年12月第11卷第4期：37-42.