九年级化学（上册）基于“蜡烛燃烧”的化学探究启蒙教学设计

九年级化学（上册）基于“蜡烛燃烧”的化学探究启蒙教学设计

  一、课标与核心素养分析

  本设计严格依据《义务教育化学课程标准（2022年版）》要求，立足九年级学生初次系统接触化学学科的认知特点。课程内容直接关联“科学探究与化学实验”主题，旨在通过一个贴近生活的完整探究活动，使学生初步建立“化学是一门以实验为基础的自然科学”的基本观念。核心素养的培育聚焦于以下四点：一是“科学探究与实践”，引导学生体验从发现问题到解决问题的完整过程，学习观察、描述、实验、推理等基本方法；二是“证据推理与模型认知”，训练学生从纷繁的现象中收集证据，并运用化学原理进行初步解释，形成“变化是有条件的、可被认识的”初步模型；三是“科学态度与责任”，在严谨的实验操作和小组协作中培养实事求是的科学精神和合作意识；四是“化学观念”，初步建立“物质变化”“能量变化”及“变化伴随现象”的微观与宏观联系视角。

  二、学情分析

  教学对象为九年级上学期学生。其认知储备主要来源于小学科学课程及日常生活经验，对“燃烧”“变化”等现象有感性认识，但缺乏系统、严谨的科学分析视角和方法。学生思维活跃，好奇心强，乐于动手操作，但对于如何将“看到的现象”转化为“科学的证据”，如何设计实验验证猜想，尚处于启蒙阶段。同时，学生初次接触化学实验，对实验安全规则、基本仪器的规范操作需要建立清晰的认识。因此，本节课的首要任务是激发并保护学生的探究热情，在确保安全的前提下，引导其迈出化学科学探究的第一步，感受化学的学科魅力与思维方法。

  三、教学目标

  （一）知识与技能

  1.通过对蜡烛及其燃烧过程的系统性探究，能准确描述蜡烛燃烧前、燃烧时、燃烧后的物理性质和化学变化现象。

  2.初步学会观察化学实验的程序性方法（如：关注反应前物质的状态、颜色、气味等；关注反应中的能量变化、光、热、颜色变化、气体生成等；关注反应后新物质的产生）。

  3.掌握化学实验的基本操作技能，如蜡烛的点燃与熄灭、烧杯的持用、澄清石灰水的使用与振荡、白瓷板（或蒸发皿）的使用等。

  （二）过程与方法

  1.完整经历“提出问题→猜想与假设→设计实验→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流”的科学探究一般过程。

  2.学习运用控制变量、对比实验的思想设计简单的验证性实验。

  3.初步学习通过实验现象进行分析、推理，并得出结论的思维方法。

  （三）情感·态度·价值观

  1.在亲身参与探究的过程中，体验科学发现的乐趣和成功的喜悦，增强学习化学的兴趣。

  2.建立严谨求实的科学态度，认识到观察与实验是学习化学的重要途径。

  3.在小组合作探究中，培养团队协作精神和安全、环保的实验意识。

  四、教学重难点

  （一）教学重点

  1.科学探究一般过程的初步体验与实践。

  2.对蜡烛燃烧过程中产生的各种现象进行全面、细致的观察和规范描述。

  （二）教学难点

  1.基于现象，提出有探究价值的科学问题，并设计简单实验进行验证。

  2.从宏观现象推理出“蜡烛燃烧生成了新物质（二氧化碳和水）”这一化学变化的本质结论。

  五、教学策略与资源准备

  （一）教学策略

  1.情境-问题驱动策略：以学生熟悉的“点燃生日蜡烛”为真实情境切入，引发认知冲突（“司空见惯的燃烧，我们真的了解吗？”），激发探究欲望。

  2.支架式教学策略：为学生搭建“探究过程”的思维框架和“观察方法”的程序支架，通过问题链、任务单引导学生步步深入，避免探究流于形式。

  3.合作探究学习策略：采用“异质分组”，4人一组，明确分工（如操作员、记录员、观察员、汇报员），在协作中完成探究任务，促进思维碰撞。

  4.归纳-演绎结合策略：从对蜡烛燃烧具体现象的分析，归纳出化学探究的基本思路和方法；再将此方法应用于解决新的探究问题，实现迁移。

  （二）实验资源准备（分组实验，每4人一套）

  1.仪器：烧杯（100mL、250mL各一个）、玻璃片（或白瓷板）、蒸发皿、镊子、药匙、火柴（或打火机）、酒精灯、石棉网、三脚架。

  2.药品：蜡烛（白色、红色各一小段）、澄清石灰水、蒸馏水。

  3.其他：实验报告单（含探究流程框架和记录表格）、废物回收杯、抹布、护目镜（每人一副）。

  六、教学实施过程（详细阐述，共90分钟）

  （一）第一阶段：创设情境，提出问题（约10分钟）

    1.情境导入（3分钟）

    教师活动：在舒缓的音乐背景下，展示一张温馨的生日蛋糕上蜡烛燃烧的图片或播放一段短视频。提问：“同学们，对于这个场景，我们再熟悉不过了。但是，作为即将开启化学探索之旅的学习者，当你再次看到燃烧的蜡烛时，除了许愿，你心中会产生哪些‘科学疑问’呢？”

    学生活动：观看情境，自由发言，可能提出的问题包括：“蜡烛为什么能被点燃？”“火焰为什么分不同颜色？”“蜡烛燃烧后变短了，物质去哪儿了？”“熄灭时的白烟是什么？”

    设计意图：从学生最熟悉的生活经验入手，降低陌生感，迅速聚焦课题。鼓励学生提出问题，旨在暴露其前概念和兴趣点，确立“问题”作为探究的起点。

    2.聚焦核心问题（7分钟）

    教师活动：将学生的提问进行归类板书。引导：“大家的问题都非常好，涉及了燃烧的条件、现象、产物等多个方面。今天，我们就扮演一次‘化学侦探’，对‘蜡烛燃烧’这个‘现场’进行一次全方位的‘勘察’，看看我们能发现哪些线索，又能揭开哪些谜团。”随即引出本节课的统领性问题：“蜡烛燃烧究竟发生了什么变化？产生了哪些新物质？”同时，展示本节课的探究任务框架图。

    学生活动：倾听、思考，明确本节课的核心探究任务，形成整体预期。

    设计意图：将发散的问题聚焦到化学学科核心问题——“物质的变化与性质”上，明确本节课的探究主线和目标，使后续活动有的放矢。

  （二）第二阶段：作出假设，设计方案（约15分钟）

    1.初步观察与假设（8分钟）

    教师活动：分发未点燃的蜡烛段给学生小组。布置观察任务一：“请综合利用你的感官（看、摸、闻，但严禁品尝），并可以尝试用小刀切割、放入水中等简单操作，描述蜡烛燃烧前的物理性质。”巡视指导，引导学生规范描述（颜色、状态、硬度、气味、溶解性、密度等）。

    学生活动：小组合作，观察、操作、记录。汇报观察结果，例如：“白色/红色固体、略有气味、质软、不溶于水、密度比水小”。

    教师活动：肯定学生的观察，并追问：“根据你的生活经验和刚才的观察，对于‘蜡烛燃烧会产生什么’（即我们的核心问题），你能做出什么初步的猜想或假设？”引导学生基于“物质不灭”的朴素观念进行猜想，如：“可能变成了气体”“可能生成了水和别的东西”“可能产生了烟和热量”。

    学生活动：小组讨论，提出本组的初步假设。例如：“假设1：蜡烛燃烧生成了水和二氧化碳。假设2：蜡烛燃烧只是熔化了，物质没有变。”

    设计意图：从静态观察入手，训练学生系统描述物质物理性质的能力。鼓励大胆猜想，暴露可能的迷思概念（如将熔化等同于燃烧），为后续探究提供对比和澄清的契机。

    2.设计探究方案（7分钟）

    教师活动：引导：“我们的假设需要证据来支持。如何寻找证据呢？——通过实验。”提出问题链，引导实验设计：

    （1）“如何检验燃烧是否有水生成？”（引导学生想到用冷的、干燥的烧杯或玻璃片罩在火焰上方）

    （2）“如何检验是否有二氧化碳生成？”（联系生物课所学，或直接引入澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊的特性）

    （3）“如何观察火焰的分层现象？”（介绍用白瓷板或玻璃片迅速平放切入火焰的方法）

    （4）“熄灭时的白烟能否被重新点燃？”（设计验证实验）

    教师提供实验用品清单，要求各小组围绕核心问题和假设，选择感兴趣的点，讨论并初步拟定本组的实验步骤（至少包含两个检验实验）。教师巡视，参与讨论，对方案的可行性和安全性给予即时指导。

    学生活动：小组合作，参考任务单上的提示和仪器药品，设计实验方案草图，并简要列出操作步骤和预期现象。

    设计意图：将宏大的探究任务分解为具体、可操作的实验问题，降低设计难度。通过问题链搭建思维支架，引导学生将检验方法转化为具体的实验操作，初步体验实验设计过程。培养方案规划和合作交流能力。

  （三）第三阶段：实验探究，收集证据（约35分钟）

    1.安全规范与操作指导（5分钟）

    教师活动：在实验开始前，进行集中演示与强调。内容包括：

    （1）酒精灯的安全使用：点燃、熄灭、添加酒精的禁忌。

    （2）蜡烛的固定与点燃：强调在蒸发皿或石棉网上进行。

    （3）烧杯等玻璃仪器的轻拿轻放。

    （4）澄清石灰水的正确使用与振荡方法（瓶塞倒放、标签向手心）。

    （5）强调佩戴护目镜，规范处理烫伤等意外情况的应急流程。

    带领学生阅读并确认实验室安全守则。强调：“规范的实验操作是获得可靠证据的前提，也是对自己和他人安全负责。”

    学生活动：认真观看演示，复述关键操作要点，明确安全规范。

    设计意图：安全是化学实验的生命线。对于初次接触化学实验的学生，必须将规范意识和安全习惯的培养放在首位，进行清晰、严格的指导。

    2.分组实验与证据收集（25分钟）

    教师活动：宣布实验开始，各小组按设计或调整后的方案进行操作。教师进行巡视指导，重点关注：

    （1）操作规范性，及时纠正错误。

    （2）观察的全面性和细致程度，通过提问引导深入观察（如：“注意看烧杯内壁出现水珠的位置和速度？”“火焰各部分的明亮程度有何不同？”）。

    （3）督促学生及时、客观地在实验报告单上记录现象（强调“实事求是”，即使与预期不符也要记录）。

    （4）协调小组分工，鼓励每位成员参与。

    提供关键实验的参考步骤供需要的小组选用：

    实验A（检验水）：用干燥冷的烧杯（或玻璃片）罩在蜡烛火焰上方片刻，观察内壁。

    实验B（检验二氧化碳）：用蘸有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，观察石灰水变化，并与实验A的烧杯内壁现象对比。

    实验C（观察火焰）：用白瓷板或玻璃片迅速平放切入火焰中部，观察瓷板上留下的炭黑痕迹。

    实验D（探究白烟）：吹灭蜡烛，立即用点燃的火柴靠近烛芯上方（约1-2厘米处）的白烟。

    学生活动：小组分工合作，有序进行实验操作。认真观察每一个实验步骤中产生的现象，如：烧杯内壁出现小水珠；澄清石灰水变浑浊；白瓷板上出现黑色圆环；白烟能够被点燃并引燃烛芯等。观察火焰的分层（焰心、内焰、外焰）及颜色。操作员、记录员、观察员密切配合，将观察到的现象清晰、准确地记录在报告单的相应位置。

    设计意图：这是本节课的核心环节。学生亲身动手实践，将设计方案转化为具体行动，在“做中学”。通过多感官参与和小组协作，收集第一手证据。教师的巡视指导起到“隐性支架”作用，确保探究方向正确、操作安全、记录有效。

    3.初步整理与清洁（5分钟）

    教师活动：提前5分钟提醒实验收尾。指导各小组规范熄灭蜡烛和酒精灯，将仪器清洗归位，整理实验台，处理废弃物（如石蜡碎屑、火柴梗放入指定回收容器）。检查各组清洁情况。

    学生活动：按要求结束实验，进行仪器整理和台面清洁。

    设计意图：培养良好的实验习惯和实验室公德，强化规则意识，为后续讨论创造整洁环境。

  （四）第四阶段：解释结论，反思交流（约20分钟）

    1.证据分析与结论得出（10分钟）

    教师活动：组织各小组依据实验记录，进行分析讨论。提供分析框架问题：

    （1）“哪些证据表明有水生成？（烧杯内壁出现无色液滴，且该液滴不是石灰水）如何用更严谨的方法验证它是水？（可引导思考后续学习的化学方法）”

    （2）“哪些证据表明有二氧化碳生成？（澄清石灰水变浑浊）这个变化是物理变化还是化学变化？为什么？”

    （3）“白瓷板上的黑色物质是什么？它从哪里来？说明了什么？（火焰内部不完全燃烧产生炭黑）”

    （4）“白烟能被点燃，说明它是什么？（石蜡蒸气冷凝形成的固体小颗粒，仍是石蜡）这属于什么变化？（物理变化）”

    （5）“综合以上，蜡烛燃烧是物理变化还是化学变化？请阐述你的理由。”

    引导学生用“因为观察到……现象，所以推断出……”的句式进行推理表达。

    学生活动：小组内讨论，整合证据，尝试回答上述问题，并初步形成本组的结论。例如：“蜡烛燃烧是化学变化。因为燃烧过程中，石蜡与氧气反应，生成了水和二氧化碳这两种新物质（证据是……），同时伴随着发光、放热。蜡烛熔化是物理变化，白烟是石蜡蒸气冷凝，也是物理变化。”

    设计意图：引导学生将零散的实验现象（证据）进行关联、整合、推理，形成完整的证据链，从而得出科学结论。这是训练“证据推理”核心素养的关键步骤。通过结构化的问题引导，帮助学生理清逻辑，规范表达。

    2.成果汇报与反思评价（10分钟）

    教师活动：邀请2-3个小组的代表上台，利用实物投影展示实验记录，汇报本组的探究过程、关键证据和最终结论。要求其他小组认真倾听，并可以提问或补充。

    教师主持交流，并适时追问、点拨和总结。例如：

    追问：“你们组是如何确保检验水的烧杯是‘干燥、冷’的？这个条件为什么重要？”

    点拨：“火焰分三层，哪一层温度最高？你们的证据是什么？（引导结合炭黑实验和外焰加热效果最快来推理）”

    总结归纳：

    （1）化学变化的基本特征：生成了新物质，常伴随发光、放热、颜色改变、气体生成、沉淀产生等现象。

    （2）科学探究的基本流程回顾与梳理。

    （3）观察化学实验的系统性方法（反应前、中、后）。

    引导学生对实验设计、操作、合作情况进行自评与互评。

    学生活动：小组代表汇报，其他学生倾听、质疑、补充。参与全班讨论，在教师引导下共同构建关于“蜡烛燃烧”和“化学探究”的系统认知。进行简单的自我反思和评价。

    设计意图：通过交流与表达，使个人或小组的认知上升为班级共识，并在此过程中锻炼学生的语言组织和逻辑表达能力。教师的追问和点拨旨在将思维引向深入，揭示现象背后的原理（为后续学习氧气性质等埋下伏笔）。总结环节是对本节课核心知识和方法的系统提升。

  （五）第五阶段：迁移应用，形成模型（约10分钟）

    教师活动：提出新的迁移性问题：“我们刚刚经历了一次完整的化学探究。如果现在给你一段镁条，让你探究‘镁条燃烧发生了什么变化’，你准备如何开展研究？请简述你的探究思路。”

    引导学生利用本节课形成的“探究模型”进行迁移：先观察镁条燃烧前的性质（银白色金属、有韧性等）；再预测燃烧可能的现象和产物（剧烈燃烧、耀眼白光、放热、生成白色固体等）；设计验证实验（如何收集白色固体并检验其与镁条性质的不同）；最后得出结论。

    简要介绍镁条燃烧在历史上的意义（照相术闪光灯），并播放一段镁条燃烧的短视频（由于安全性，不建议课堂演示），与学生基于模型的预测进行对比。

    最后，布置开放式思考题：“生活中的许多变化，如铁生锈、食物腐败、酿酒……它们是物理变化还是化学变化？请运用今天学到的方法，选择一个你感兴趣的进行初步分析，并说明你的理由。”

    学生活动：思考并口头描述探究镁条燃烧的思路。观看视频，验证或修正自己的预测。记录课后思考题。

    设计意图：实现从“一堂课”到“一类方法”的升华。通过一个新情境（镁条燃烧）的应用，检验和巩固学生对本课所建构的“科学探究过程模型”的理解和迁移能力。将化学与生活、历史相联系，拓宽视野。开放式作业将探究从课堂延伸至课外，持续激发学习兴趣。

  七、板书设计（结构化呈现）

    课题：化学探究之旅：解密蜡烛燃烧

    一、探究主问题：蜡烛燃烧发生了什么变化？生成了什么？

    二、探究一般过程：

      提出问题→猜想假设→设计实验→进行实验→收集证据→解释结论→反思交流

    三、关键证据与结论：

      1.水生成：干燥冷烧杯内壁出现无色液滴。

      2.二氧化碳生成：澄清石灰水变浑浊。

      3.不完全燃烧：白瓷板附着炭黑。

      4.石蜡蒸气：白烟可被点燃。

      结论：蜡烛燃烧是化学变化（生成H₂O和CO₂等新物质），伴随发光、放热。

    四、观察方法模型：

      反应前：物质状态、颜色、气味……（物理性质）

      反应中：光、热、颜色、气体、沉淀