小学科学六年级上册《蜡烛的变化》教案设计与实施

小学科学六年级上册《蜡烛的变化》教案设计与实施

一、课程基本信息与教学背景深度分析

1.1课程定位与学科核心素养关联

本课隶属苏教版小学科学六年级上册“物质的变化”单元起始课，在小学科学课程体系中处于承上启下的关键节点。此前，学生已在三至五年级接触了“水”“空气”“溶解”“燃烧与灭火”等基础概念，对物质的物理属性有了初步感知。本课将引导学生从宏观现象观察迈向微观本质思考，初步建立“物理变化”与“化学变化”的核心科学观念，为后续学习“铁钉生锈”“制作汽水”等复杂变化奠定认知基础。

本教学设计紧密对接《义务教育小学科学课程标准（2022年版）》的核心素养要求：

1.科学观念：建构“物质变化可分为物理变化与化学变化”的核心概念，理解两者在本质特征、能量转换与物质守恒层面的区别与联系。

2.科学思维：重点发展“比较与分类”“归纳与推理”“模型建构”的思维能力。通过对比蜡烛多种变化现象，自主归纳分类标准；通过微观模型推演宏观现象的本质。

3.探究实践：提升“提出问题”“方案设计”“实验操作”“证据收集与分析解释”的全流程探究能力。特别强调在控制变量下的对比实验设计与严谨观察记录。

4.态度责任：培养“实事求是”“严谨求证”的科学态度，感知科学探究的乐趣，初步建立“世界是物质的，物质是运动与变化的”唯物主义自然观。

1.2学习者特征精准剖析

六年级学生（约11-12岁）认知发展正处于皮亚杰理论中的“具体运算阶段”向“形式运算阶段”过渡期，其学习特征表现为：

1.优势：具备较强的观察能力与动手操作欲望；能进行初步的逻辑推理和基于证据的简单论证；开始对现象背后的原因产生浓厚兴趣，不满足于表面描述。

2.挑战：抽象思维尚在发展初期，对肉眼不可见的分子、原子等微观概念理解困难；在设计对比实验时，对“控制变量”的理解和应用不够娴熟；容易将生活中的前科学概念与科学概念混淆（如认为“燃烧”就是物质“消失”了）。

3.兴趣点：对“火”“变化”“魔术般”的实验现象有天然的好奇心。蜡烛作为生活常见物品，能有效链接学生已有经验，降低认知门槛。

1.3教学理念与创新思路

本设计摒弃传统的“讲授-验证”式教学模式，采用“进阶式探究-建构式学习”模型，其创新性体现在：

1.情境驱动，问题链引领：创设“蜡烛的奇幻之旅”大情境，用环环相扣的问题链（是什么→怎么样→为什么→有何不同）驱动学生思维持续深入。

2.证据中心，模型赋能：所有结论的得出均建立在学生自主收集、分析的多模态证据（形态、气味、质量、气体检测等）之上。引入可视化分子模型，帮助学生跨越宏观与微观的认知鸿沟。

3.跨学科深度融合：自然整合STEM理念。

1.4.科学（S）：探究物质变化的本质。

2.5.技术（T）：使用电子天平、温度传感器、二氧化碳检测仪等数字化工具进行精密测量。

3.6.工程（E）：设计并优化实验装置（如收集燃烧产物的简易设备）。

4.7.数学（M）：记录、处理数据，制作变化前后的质量对比图表。

8.评价嵌入式全程：将诊断性、形成性、总结性评价有机嵌入各教学环节，通过“探究记录单”“思维可视化工具”“表现性任务”等多维度评估学生素养发展。

二、教学目标与重难点

2.1教学目标

基于课程标准与学情分析，制定以下三维目标：

科学观念

1.通过系列实验，能准确描述蜡烛在受热熔化、凝固以及燃烧过程中产生的各种现象（形态、颜色、气味等变化）。

2.能基于证据区分蜡烛的物理变化（如熔化）和化学变化（如燃烧），并初步阐述两者的本质区别：是否有新物质生成。

3.初步建立“物质守恒”的朦胧观念，认识到蜡烛燃烧后物质并未消失，而是转化成了其他形态的物质。

科学思维

1.经历“观察现象→提出问题→猜想假设→设计实验→收集证据→归纳结论”的完整科学探究过程。

2.发展比较与分类思维：能制定合理的标准，对蜡烛的不同变化现象进行分类。

3.发展推理与模型思维：能借助分子模型图，尝试解释物理变化与化学变化的微观本质。

探究实践

1.能小组协作，安全、规范地完成加热蜡烛、点燃蜡烛、收集燃烧产物等操作。

2.能设计简单对比实验，初步学会控制变量（如比较燃烧前后质量）。

3.能运用多种感官和简单仪器进行观察、测量和记录，并养成如实填写实验记录单的习惯。

态度责任

1.在探究活动中体验合作、分享的乐趣，养成认真细致、尊重证据的科学态度。

2.增强安全使用火源和实验器材的意识。

3.激发对日常生活中物质变化现象的探究兴趣。

2.2教学重点与难点

1.教学重点：引导学生通过多角度、多层次的观察与实验，收集充分证据，自主建构“物理变化”和“化学变化”的概念，并能依据“是否产生新物质”这一本质特征对变化进行分类。

2.教学难点：

1.3.概念抽象：理解“新物质”这一抽象概念，特别是对于燃烧产生的无色气体（二氧化碳、水蒸气等）作为新物质的认知。

2.4.微观建构：理解物理变化与化学变化的微观本质（分子是否改变）。

3.5.证据解读：对“蜡烛燃烧后质量似乎减少”与“物质并未消失”这一表面矛盾现象进行合理解释。

三、教学准备

3.1教学资源与材料清单（按小组配置，4-6人一组）

类别

材料与设备

数量

设计意图与备注

核心实验材料

短蜡烛（白色、圆柱形）

2支/组

主要研究对象，统一规格便于对比。

金属勺/蒸发皿

1个/组

加热蜡烛块使用。

酒精灯（配灯帽）或恒温加热台

1套/组

强调安全操作规范。

火柴或打火机

1盒/组

点燃蜡烛，安全教育重点。

玻璃片（或瓷片）

2片/组

承接熔化的蜡、检验燃烧产物。

澄清石灰水

1小瓶/组

检验二氧化碳气体（新物质）。

干燥的烧杯（或透明玻璃杯）

1个/组

罩在燃烧蜡烛上，收集检验水蒸气（新物质）。

电子天平（精度0.1g）

1台/组

精确测量变化前后质量，感受“精确科学”。

不锈钢镊子

1把/组

夹持物品，安全操作。

辅助与记录工具

护目镜

每人1副

安全防护。

实验记录单（附现象记录表格、分类思考区等）

每人1份

引导探究，固化思维过程。

彩色笔

1套/组

标注、绘图。

iPad或数码显微镜（可选）

1台/组

拍摄实验过程、观察蜡的微观结构，技术赋能。

蜡烛变化微观过程动画/模型卡片

1套/组

突破微观认知难点。

教师演示与展示

多媒体课件（含情境视频、关键步骤提示、分子模型动画）

1套

创设情境，可视化难点。

大型演示用实验装置（如对比燃烧质量的精密仪器）

1套

放大现象，增强演示效果。

实物展台

1台

展示学生记录、作品。

概念图板贴

1套

动态呈现学生建构的概念体系。

3.2教学环境与安全预案

1.环境布置：实验室布局采用小组岛式，便于合作与交流。通风设施良好。配备消防沙桶、灭火毯、急救箱。

2.安全预案：

1.3.课前培训：重温实验室安全守则，重点培训酒精灯使用、烫伤预防、火情应急处理（如用湿抹布盖灭）。

2.4.过程监控：教师与实验室管理员巡回指导，及时纠正不安全操作。

3.5.应急处理流程：明确标识，学生熟知报告路径。

4.6.材料管理：易燃品专项管理，实验后废蜡、火柴梗统一回收处理。

四、教学过程实施详解（核心环节，共两课时）

第一课时：聚焦现象，初探变化

环节一：情境激疑，提出问题（预计时间：8分钟）

1.情境导入：播放一段精心剪辑的微视频，内容涵盖：生日烛光、古代烛台照明、蜡染工艺、蜡像制作等。画面最后定格在一支静止的蜡烛上。

教师引导语：“蜡烛，是我们熟悉的朋友。在刚才的画面里，它静静地站立，也曾热烈地燃烧，还曾柔软地改变形状。从科学的角度看，蜡烛身上究竟会发生哪些‘变化’？这些变化背后，又藏着怎样的科学秘密呢？今天，我们就化身‘变化侦探’，开启对蜡烛的深度调查。”

2.头脑风暴，罗列现象：

1.3.教师出示实物蜡烛，提问：“在不点燃的情况下，你能让蜡烛发生哪些变化？”（预计学生回答：掰断、捏碎、加热熔化、雕刻等）

2.4.继续提问：“如果点燃它，又会看到哪些变化？”（预计学生回答：产生光热、蜡油流下、变短、冒黑烟等）

3.5.教师将学生的回答以关键词形式（如“折断”、“熔化”、“燃烧发光”等）随机记录在白板或电子屏上。

6.聚焦核心问题：

教师引导语：“大家想到了这么多变化！这些变化都一样吗？科学家喜欢分类研究。如果我们给这些变化分分类，你们觉得可以按什么标准来分？你的理由是什么？”

1.7.学生可能提出按“是否需要点火”、“是否可逆”、“是否产生新东西”等标准。教师予以鼓励，并自然引出本课核心探究任务：“大家提到了一个关键标准——‘是否产生新物质’。这确实是科学家区分变化类型的重要依据。那么，蜡烛的哪种变化产生了新物质？哪种没有？我们如何寻找确凿的证据来证明呢？”

【设计意图】从多元生活情境切入，迅速激活学生的前经验与兴趣。开放性的头脑风暴尊重了学生的原始想法，暴露认知起点。通过聚焦“分类标准”和“证据”，将学生的思维从现象罗列引向本质探究，明确本课学习目标。

环节二：实验探究一——蜡烛的物理变化（预计时间：15分钟）

1.任务发布与方案设计：

1.2.任务：探究“将蜡烛块加热”这一变化。

2.3.小组讨论：我们需要观察什么？记录什么？如何操作更安全、更便于观察？（引导学生关注形态、温度、颜色、气味、质量等维度）

3.4.师生共同梳理实验步骤与观察要点，强调安全事项（酒精灯使用、加热时不要直接对着人、防止烫伤）。

5.分组实验与证据收集：

1.6.学生分组实验：用金属勺盛放小块蜡烛，在酒精灯上方小心加热，观察变化过程。将熔化的蜡油滴到玻璃片上冷却。

2.7.关键引导：教师巡视，提示学生从多感官、多维度收集证据：“眼睛看到了什么？（固态→液态→固态）手（通过镊子）感觉温度如何变化？鼻子闻一闻，加热前后气味有变化吗？我们还可以请电子天平来帮忙，测一测加热前后蜡烛块的质量有没有改变？”

3.8.学生完成《探究记录单》第一部分。

9.交流研讨，初步建构：

1.10.小组汇报观察到的现象和测量的数据。

2.11.核心追问：

1.3.12.“蜡从固体变成液体，又变回固体，它还是蜡吗？你的证据是什么？”（引导学生从气味不变、冷却后性状恢复、质量不变等证据说明物质本身未变）。

2.4.13.“在这个变化过程中，改变的是什么？”（形状、状态、温度）。“没有改变的是什么？”（物质本身、质量）。

5.14.教师引入“分子模型卡”：展示固态蜡和液态蜡的分子排列模型图，说明在这种变化中，蜡分子本身没有改变，只是分子的间隔和排列方式发生了变化。

6.15.师生共同小结：像这样没有新物质生成的变化，科学上称为物理变化。其特征常表现为形态、状态的变化，且通常是可逆的。

【设计意图】选择相对安全的“加热熔化”作为探究起点，降低操作风险。强调多维度证据收集，培养全面观察的习惯。利用质量测量和分子模型，将学生的感性认识向理性本质（物质未变、分子未变）推进，为物理变化概念提供扎实的认知支撑。

环节三：实验探究二——蜡烛燃烧的初步观察（预计时间：12分钟）

1.过渡与猜想：

教师引导语：“我们探究了不点燃蜡烛时的变化。现在，让我们点燃它，看看这个最引人注目的变化又会带来哪些不同？”

1.2.提问：“点燃蜡烛，会发生什么？你认为燃烧后的蜡烛还是原来的蜡烛吗？猜一猜，并说说你的理由。”

3.分组观察与记录：

1.4.学生安全点燃蜡烛，进行多角度、长时间（3-5分钟）的细致观察。

2.5.观察提示：关注火焰的分层（可借助火柴梗短暂插入火焰中部，观察哪部分先碳化）、烛芯的变化、蜡油的形成与流淌、蜡烛长度的变化、光与热的产生、可能产生的烟等。

3.6.学生记录现象，并与之前的物理变化现象进行初步对比。

7.提出新问题：

1.8.交流观察结果后，教师引导学生聚焦矛盾点：“燃烧时，蜡烛确实在‘消失’。但它真的无影无踪了吗？我们看到的‘光’、‘热’、‘黑烟’是不是它变成的‘新东西’？还有没有我们看不见的‘新物质’产生呢？”

2.9.将问题板书，作为第二课时的探究起点。

【设计意图】本环节是承上启下的关键。让学生充分观察燃烧的宏观现象，与物理变化形成鲜明对比，引发认知冲突（“消失”与“变化”的矛盾）。通过提问将探究引向深入，指向燃烧产物的收集与检验，为化学变化概念的建构做好铺垫。结束前保留悬念，维持探究兴趣。

第二课时：揭秘本质，建构概念

环节四：实验探究三——寻找燃烧产生的新物质（预计时间：20分钟）

1.方案设计与优化：

1.2.基于上节课的问题，小组讨论：“如何证明蜡烛燃烧产生了我们看不见的新物质？”

2.3.教师提供“材料超市”（干燥烧杯、澄清石灰水、玻璃片等），引导学生设计检验方案。

3.4.师生共同优化形成两个经典实验：

1.4.5.实验A：检验水（H₂O）：将干燥的冷烧杯罩在火焰上方片刻，观察杯壁出现什么（小水珠）。说明燃烧产生了水（新物质）。

2.5.6.实验B：检验二氧化碳（CO₂）：将蘸有澄清石灰水的玻璃片放在火焰上方（不直接接触火焰），观察石灰水变浑浊。说明燃烧产生了二氧化碳（新物质）。

6.7.渗透控制变量思想：提问“实验A中，烧杯为什么要干燥且冷的？实验B中，为什么要把石灰水涂抹在玻璃片上而不是直接倒入火焰？”引导学生理解排除干扰、确保证据有效性的重要性。

8.分组实验与深度取证：

1.9.学生分组进行实验A和B，清晰记录现象（拍照或绘图）。

2.10.进阶挑战（可选）：引导有余力的小组尝试设计“测量燃烧前后总质量”的实验。他们会发现，简单的测量可能显示质量减少，进而引发更深思考：“产生的气体跑掉了，所以称不出来。如果我们在密闭容器中燃烧并收集所有产物，总质量会变吗？”播放教师预做的精密实验视频（或在教师演示台演示），展示在密闭系统中质量守恒的惊人结果。

11.证据分析与研讨：

1.12.各小组汇报检验结果和证据。

2.13.核心研讨：

1.3.14.“现在，我们有确凿的证据证明蜡烛燃烧后‘消失’了吗？还是变成了别的？”（引导学生整合证据：固体蜡烛“变成”了水、二氧化碳、炭黑等，还有光和热）。

2.4.15.“燃烧产生的水和二氧化碳，是原来的蜡吗？它们还能变回蜡吗？”（强调生成了性质完全不同的新物质，且通常难以逆转）。

5.16.教师再次使用“分子模型卡”：展示蜡分子（以C、H为主的复杂大分子）在燃烧时与氧气分子结合，彻底“拆解”重组，生成了完全不同的水分子和二氧化碳分子。与物理变化的分子模型进行对比。

6.17.师生共同小结：像燃烧这样，有新物质生成的变化，称为化学变化。化学变化常伴随发光、发热、变色、产生气体或沉淀等现象，且通常是不可逆的。本质是构成物质的分子发生了改变。

【设计意图】这是突破教学难点的核心环节。通过设计检验实验，学生亲身寻找并验证看不见的气体新物质，使“新物质生成”从抽象概念变为具体证据。引入质量守恒的进阶探究，初步渗透物质不灭的哲学观念。分子模型的再次对比使用，直观揭示了物理变化与化学变化的微观本质区别，实现了从宏观现象到微观本质的认知飞跃。

环节五：分类应用，概念深化（预计时间：10分钟）

1.回顾分类，建构概念图：

1.2.回到第一课时板书的所有变化关键词（如折断、熔化、燃烧等）。

2.3.小组合作，利用概念图板贴，将这些变化按照“物理变化”和“化学变化”进行分类，并贴在黑板上相应的区域。

3.4.阐述分类理由，必须基于本课收集到的证据（如：“折断”是形状变，物质不变，是物理变化；“燃烧”产生了水、二氧化碳等新物质，是化学变化）。

5.辨析与深化：

1.6.教师提出辨析情境：“蜡烛燃烧时，靠近火焰的蜡受热熔化，然后熔化的蜡油再沿着烛芯上升燃烧。在这个过程中，同时包含了哪两种变化？它们之间的关系是怎样的？”（物理变化和化学变化往往相伴发生，物理变化有时是化学变化的准备或条件）。

7.生活拓展与迁移：

1.8.提问：“生活中还有哪些变化属于物理变化？哪些属于化学变化？”（如：糖溶于水、铁水铸成锅——物理变化；食物腐败、烟花绽放——化学变化）。

2.9.引导学生初步归纳判断两类变化的关键依据：是否生成新物质。

【设计意图】首尾呼应，让学生运用新建构的科学概念去解决最初提出的分类问题，完成认知闭环。通过制作概念图，使零散的知识结构化。设置复杂情境辨析，深化对两者关系的理解。联系生活实际，促进知识的迁移与应用，体现科学源于生活、用于生活的价值。

环节六：总结反思，评价延伸（预计时间：5分钟）

1.总结收获：学生用“我今天发现…”、“我明白了…”、“我还想知道…”的句式分享学习收获。

2.多维评价：

1.3.过程性评价：收集《探究记录单》，评估观察记录、数据分析的完整性与科学性。

2.4.表现性评价：根据小组合作、实验操作规范性、汇报交流的表现进行评价。

3.5.概念性评价：通过简单的课堂小练习（如连线题、判断题），诊断核心概念掌握情况。

6.延伸挑战（课后可选）：

1.7.实践任务：观察家中一次烹饪过程（如煮鸡蛋、炒青菜），尝试分析其中包含了哪些物理变化和化学变化，并说明理由。

2.8.研究小课题：设计实验，探究不同材质（如棉线、纸绳）的“烛芯”对蜡烛燃烧情况（火焰大小、燃烧时间）的影响。

3.9.艺术表达：以“蜡烛的变化”为主题，创作一幅科学绘画或一首小诗，展现科学之美。

【设计意图】通过反思式总结，帮助学生梳理学习历程。嵌入式、多元化的评价全面考察学生科学素养的发展。设计分层、开放的课后延伸任务，满足不同学生的兴趣与发展需求，将科学探究从课堂延伸到课外，形成可持续的学习动力。

五、板书设计与教学反思预设

5.1板书设计（动态生成式概念图）

蜡烛的变化——“变化侦探”在行动

/\

物理变化化学变化

（无新物质生成）（有新物质生成）

本质：分子本身不变，间隔/排列变本质：分子改变，形成新分子

特征：常为形态、状态变化，常可逆特征：常伴发光、发热、变色、产气等，常不可逆

证据：加热蜡烛块——熔化→凝固证据：蜡烛燃烧——

·状态改变，蜡仍是蜡·产生光和热

·气味不变·产生水（H₂O）：冷杯壁水珠

·质量不变·产生二氧化碳（CO₂）：使石灰水变浑浊

实例：折断、雕刻、熔化……实例：燃烧、爆炸、腐烂……

（板书随教学进程动态生成，关键词由学生提供并分类张贴）

5.2教学反思预设要点

1.学生认知冲突点的把握：是否有效利用了“蜡烛消失”这一前概念，引发了足够的认知冲突，并引导学生通过寻找新物质证据成功解决了冲突？

2.探究深度与时间的平衡：在有限的课堂时间内，如何更高效地组织小组合作与实验，确保大部分学生能完成核心探究活动并参与深度研讨？

3.数字化工具的整合效能：电子天平、传感器等工具的使用，是增强了学生的数据意识，还是流于形式？如何更好地发挥其赋能作用？

4.差异化教学的落实：对于实验操作快、思维敏捷的学生和需要更多支持的学生，提供的进阶挑战与脚手架是否有效？

5.概念建构的稳固性：通过本课学习，学生是记住了“物理变化”和“化学变化”这两个名词，还是真正理解了其本质区别，并能应用于分析新情境？需要通过后续教学和评价持续跟踪。

六、教学资源附录（