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湘教版四年级科学下册第六单元 揭开燃烧的秘密教学设计

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第六单元   揭开燃烧的秘密

    《揭开燃烧的秘密》属于综合探究活动单元。本单元承担的二级目标是“能做控制变量的简单探究性实验,并做实验记录”。由《火与生活》、《蜡烛会熄灭吗?》和《探究燃烧之谜》三组综合性探究活动组成。(见表6—1)
    科学探究注重观察实验,注重事实证据。利用简单的实验工具做控制变量的探究性实验,能帮学生获取事实证据,提高探究能力。为了有效地实施此项二级目标,教材在设计和编写时,既遵循小学生的认知特点进行循序渐进地指导与训练,又考虑到各个探究活动之间的有机衔接。三个探究活动之间有着整体感知,具体引导,进行训练,巩固提高的逻辑关系。以一个大的探究活动为主线,辅之以拓展活动、科学自助餐等环节,使学生在亲历探究活动的同时,学会控制变量的实验设计。同时,渗透了“尊重证据,与自然和谐相处”的情感态度价值观。
    《火与生活》由联想热身引入,从学生们熟悉的火说起,在整体认知的基础上交流“火与我们生活有着怎样的关系?”并讨论“中断燃烧该怎么办?”从而引出对燃烧秘密的探究。本课起到统领全局、贯穿始终的作用。
    《蜡烛会熄灭吗?》是本单元探究的重点,以猜想与实验(两个杯中的蜡烛会熄灭吗?蜡烛燃烧时间的长短可能与什么有关?)作为探究活动的开始,然后安排了实验与记录(蜡烛燃烧时间的长短与杯口下垫棋子数量即空隙大小的关系,揭示了对比实验的实质)、设计实验(蜡烛高度的不同与燃烧时间长短的关系)、讨论(蜡烛熄灭的原因,引出燃烧与空气的关系)、补充阅读(空气的成分,按比例涂画)。《蜡烛会熄灭吗》这一活动力图引导学生学习做控制变量的简单探究性实验,并学习用表格、柱形统计图等方法进行记录,最后达到初步设计控制变量实验的目的。
    由于学生对控制变量探究实验有了基本了解,并初步作了尝试,《探究燃烧之谜》在教材呈现上对探究环节作了简化。首先创设情境,介绍两起真实的火灾事件,然后以此为切入点,引导学生自行探究燃烧的秘密,在猜想的前提下(两起真实的火灾,为什么烧毁了成片的树木、花草和野生动物,却留下了山石?燃烧的起因可能是什么?燃烧需要什么条件?),设计控制变量的实验(怎样利用纸片、煤、石头等设计对比实验?怎样灭火?)。《探究燃烧之谜》的二级目标的训练是在《蜡烛会熄灭吗》的基础上进行的,因此起到进一步巩固技能训练的目的。
    三个探究活动在二级目标的训练上有着由简单到复杂,由引导到放开的不同层面,并构成了观察与提问——猜想与假设——计划与组织——简单实验并记录数据——交流与结论等相对完整的探究过程。(见表6—1)
    本单元与其他单元不同之处有两点:其一,燃烧需要氧气的知识是隐性的。首先让学生在探究蜡烛燃烧时间长短与杯口垫棋子数量多少(实际是进入空气的多少)的实验中充分体验,然后以阅读的形式作为补充资料巧妙揭示。阅读后的动手涂一涂,充分显示了支持燃烧的氧气在空气中所占的比例,为揭开燃烧之谜作了铺垫。其二,为体现教材的综合性,本单元列举的火灾是真实事例,促使学生认识到人与自然和谐相处,才能保持可持续发展。
“科学自助餐”中“遇到了火灾怎么办”这一活动内容的选取,结合学生生活实际,向他们展示了在火灾面前如何自救、如何逃生的种种办法,以利于学生综合素质的提高。

1 火与生活

【要点】了解火为人类生产生活带来的方便,同时了解火也会给人类带来极大的灾难。
【目标】
(1)正确认识火与人们生活之间的关系。
(2)了解火就是一种燃烧现象,燃烧是有条件、可以中断的。
(3)使学生关注社会生活,认识到人与自然和谐相处,才能保持可持续性发展。
  【怎样进行】
     (1)活动引入。本单元的起始安排了“由火想到什么”的联想热身活动,以引导学生联系生活实际,结合已有的知识经验,谈论火与人们生活的密切关系。文中安排了“火”字形的网状图,力求引发学生学习的兴趣。图中的内容揭示了火给人类带来的益处及灾难。
教学中有关火的话题很多,因此可结合学生的实际,让其搜集有关的内容,述说所见所闻,利用所找的事例、图片等资料在全班进行交流。可以先在小组内进行,也可以直接面向全体学生展开活动。教学中注意,学生搜集的有关资料,可能是单一方面的,教师应及时引导,从正反两方面讲述,这样便于下一环节的正常进行。
(2)交流:怎样看待火与我们生活的关系。教学中,这个环节应与第一部分内容自然衔接,也许在学生的谈论讲述中,已经阐明了自己对燃烧现象的看法,为此,教师应注意两部分合理整合。
(3)讨论与总结。待学生交流了火与人们生活的关系后,围绕 “中断燃烧怎么办?”进行讨论,要引导学生大胆想象,用什么方法控制燃烧。这个环节的安排为后两篇课文的研究提出了探究性的问题。
【应变参考】《火与生活》为本单元引入课,教师可根据具体情况进行时间安排,教学时间不拘于一节完整的课堂,教学方式也不局限于谈论、交流,还可用壁报、展览、主题班会的形式进行学习。

2 蜡烛会熄灭吗

【要点】利用控制变量的实验设计,了解蜡烛燃烧与空气的关系。
【目标】
(1)初步学习并设计简单的控制变量的探究性实验,学会记录。
(2)利用控制变量的实验设计,认识空气的气体形态及成分,了解人类对空气性质的利用。
(3)培养学生耐心、细致,尊重证据,善于反思的科学态度。
  【怎样进行】
    (1)猜想与实验引入。为了更好地突出事实与证据这个一级目标的训练,激发学生研究的兴趣,课文的开始就安排了 “几个杯中的蜡烛会熄灭吗?”的猜想环节,将其作为探究活动的引子,旨在根据学生已有的生活经验,进行大胆的猜想,并加以记录,然后验证自己的猜想。文中安排了几种不同情况,首先出示了形状、高度都相同的两个杯子,但1号杯子无底,2号杯子有底。用两个杯子同时扣住高度相同的正在燃烧的蜡烛,结果会怎样?接着出示3号杯,杯子下垫1个棋子,猜想里面的蜡烛会熄灭吗?记录下猜想的结果。然后又出示了在3号杯口垫2个棋子、3个棋子,里面的蜡烛又会怎样的情况,这个环节的安排,既渗透了变量控制的实验主旨,又为引出“蜡烛燃烧时间的长短可能与什么有关?”的问题研究做了铺垫。
教学中,宜采用分组实验,具体的分工由学生自定。实验时,尽量选取透明度较好的玻璃杯,易于观察蜡烛燃烧的时间。由于1号杯无底,蜡烛不会熄灭,只有将燃烧物(蜡烛)本身燃尽时才会熄灭,而2号杯中有底倒扣,杯中存有一定量的空气,因此蜡烛也不会立即熄灭,待燃尽杯中的氧气后蜡烛才会熄灭。做完验证后,出示3号杯,在杯子口垫一枚棋子儿,会怎样呢?在学生猜想记录的前提下,动手一试,获得证据。至于杯子口下垫2枚、3枚甚至更多枚棋子会怎样,此刻只进行猜测即可,因为它只是问题的引子,后面控制变量实验的设计还要具体地研究。(实验时,3号杯会有少量的空气从杯底补充进去,因此,蜡烛燃烧的时间比2号杯子要长些,同样杯口垫棋子的多少会与燃烧的时间成正比)。在这种猜测的基础上,自然引出对“蜡烛燃烧时间的长短可能与什么有关?”的进一步猜想,从而进行控制变量实验的教学与设计。
应注意:1、先让学生大胆猜想各种情况的结果,然后在实验中取证,验证自己的猜想;2、教师在课前对实验多做几次,掌握一定的数据;3、蜡烛的高度一般在5 --8厘米比较适宜。杯口下的棋子宜选取长方体形状便于垫放,而且棋子应有一定的厚度(学生们玩的陆战棋子即可)。否则,垫一枚与垫两枚、三枚的燃烧时间没有明显变化(普通硬币的厚度不够,若用硬币则采取2、4、6枚进行)。
(2)变量控制的实验设计与记录。为了引导学生学习设计控制自变量的简单实验,并记录实验数据,课文安排了实验与记录环节,研究蜡烛燃烧的时间与杯口垫棋子的多少是否有关,从而较好地理解实验的本质。文中出示的3号、4号、5号杯子相同,蜡烛的高度也相同,为保证实验的准确,需要控制的是:同时点燃蜡烛,同时扣下杯子,记录燃烧的时间,在此实验中,只有杯口垫的棋子数量这个唯一的条件不同。
教学时,这部分是教学的重点,需教师引导学生设计并分析这个实验。教学过程中,如果教师认为三个杯子同时实验有一定的难度(分组实验时,需三人同时点燃蜡烛,同时扣下杯子,如果动作不在同一时间则影响准确度),可选择两两杯子进行,如3号杯和4号杯,或3号杯与5号杯,或4号杯与5号杯,这样便于操作,可比度极强。
教学时应注意:1、实验几遍后,随蜡烛高度的变化,实验的数据将有变化,所以提醒学生,对比中的两个蜡烛或三个蜡烛的高度应保持一致,必要时用尺子量一量,用剪子剪一剪;2、分组实验前,让学生充分讨论,分工合作等操作要领。因这个分组实验关系到下边的自行设计实验质量的高低。3、实验后的对比实验条件的分析很重要,不可忽视。4、每次实验后,提醒学生将杯口提起晃动,放出杯口处沉积的二氧化碳,以免影响实验效果。5、提醒学生注意安全。
(3)学生自行设计实验,研究蜡烛燃烧时间的长短还与哪些因素有关。待教师引领学生学习了变量控制的实验操作后,要求学生独立设计实验,自行利用柱形记录表的形式记录。文中先给予了“蜡烛高度不同”这个自变量,要求学生试一试,然后进一步提出了‘蜡烛燃烧时间的长短还与哪些因素有关”的研究问题,再次让学生独立设计控制变量的实验。
教学时,教师应采取开放的教学形式,让学生自由选取相同条件,自由组合实验小组,进行分工与合作。教师应适当点拨学生先进行实验前的组内讨论,方案制定后再进一步实施,记录实验数据。待全班实验完毕,再进行大型的汇报。汇报组需阐述本实验的相同条件和不同条件分别是什么,其它组可以进行合理的提问和补充。
需要注意的是:1、由于蜡烛高度不同,其他条件都相同,所以学生设计的实验可能方法较多。如同时扣下相同的两个大杯子,或同时扣下相同的两个小杯子,或同时在两个杯子口下垫一个棋子,或同时在两个杯子口下垫两个棋子等,教师应注意把握。2、时刻提醒学生注意安全。
(4)讨论:蜡烛熄灭的原因。蜡烛为什么会熄灭的讨论,实质在于引导学生理解蜡烛燃烧与空气的关系。
教学中,教师应让学生结合具体实验进行讨论。由于学生参与了实验,已了解到所扣杯子的不同,因而产生的结果不同,所以他们对此讨论会有一定的把握,也会有一定的兴趣。只要他们谈论到燃烧与空气的多少有关就可以。至于燃烧与空气中氧气的关系,文中没做重要的实验,教师可以补充,也可以将此环节与第五部分的阅读有机整合在一起。
 (5)补充阅读。空气的成分、性质以及人们对空气的利用等有关知识,是借助阅读资料来介绍的。在文字介绍的基础上,安排了学生动手涂一涂的活动,便于进一步了解空气中各种成分的比例。文中的卡通图,介绍了空气与二氧化碳,由于二氧化碳比空气重,所以它处在杯中的底部。
教学时,可以结合第四部分内容进行。教师应让学生读一读,说一说,涂一涂,以加深对空气的认识。如果教师认为有必要用实验加深对文字的理解,可以安排一些有兴趣的氧气支持燃烧、氧气约占空气体积的21%、二氧化碳不支持燃烧、溶于水、比空气重等小实验,这些实验的选择应考虑为第三课探究燃烧之谜作铺垫。
【应变参考】
(1)应根据教学的实际情况,确定将杯口垫棋子的研究放在教学环节一或二中,因为它是问题研究
的过渡环节,是为引出下面的对比实验做铺垫的。
(2)教学时应注意,实验的现象和结果会各种各样。因为杯中蜡烛燃烧的时间与蜡烛本身的高度和
杯中空气的多少(杯子大,空气多)有关。也就是说,在材料准备时,若组与组之间准备的杯子大小不相同(或蜡烛高度不同),则燃烧时间的长短也会不同;但相对于同一组来说,蜡烛燃烧时间的长短是显而易见的,因此教师要充分考虑到材料与实验结果的关系。
(3)用相同杯子同时扣住两个高度不同的正在燃烧的蜡烛,为什么高的先灭?因为二氧化碳具有灭火的性质,而蜡烛燃烧新产生的二氧化碳温度较高,密度低于空气,所以在上层,这样造成上层氧气较早地不足。当上层氧气不足时,较高的蜡烛就先灭了。
(4)提醒学生耐心、细致地观察,获取真实的数据。

3  探究燃烧之谜

【要点】利用变量的控制,设计实验,探究燃烧需要的条件。
【目标】
(1)独立设计简单的控制变量的探究性实验,学会记录并做简单的分析。
利用控制变量的实验设计认识燃烧需要的条件,进行防火安全教育。
(2)培养学生尊重证据,善于反思的科学态度。
【怎样进行】
(1)阅读与思考引入:文中两起火灾事件的真实材料,创设了真实情境,为后面学生模拟实验的自行设计与研究提供了条件。虽然,燃烧给人们的生产生活带来极大的方便,但也有很大的负面作用。本课燃烧条件的研究就是从两起火灾事件的时间、地点及过火面积、给国家造成危害的负面切入,真实数字的后面出示了对起因猜想的一组问题。
教学时,教师可结合这两起火灾事件的阅读,引起学生对火因的猜想,也可利用其他方式、其他内容进行切入,如:本单元第一课学生自己补充的有关火灾的事例。注意:火灾的起因可能是不一样的。
(2)猜想和实验设计与研究:火灾为什么烧毁树木、花草、房屋和各种动物,却留下漆黑的山石?猜想燃烧需要哪些条件?这部分内容的安排是本文的重要环节,旨在让学生根据真实情境独立进行控制变量的实验,在模拟中熟练掌握控制变量实验的要领。文中只提供了两个问题及实验的材料与要求,利用卡通人物的语言稍做了温度方面的提示,至于具体怎样设计,没有细致说明。同样,怎样灭火,也是开放研究的内容。
教学时,教师可根据学生对控制变量实验的掌握情况而进行,必要时先做组内的讨论。注意:1、由于学生已有了此类实验的基础,所以教师在原则上不要过多干预,只需在全班学生汇报时加以点拨。2、学生设计的实验方法有很多,教师对各种方法应注意引导和肯定。3、对燃烧需要三个条件(需要氧气、可燃物和一定的温度)同时具备、缺一不可的理解可用讨论的方法进行。4、灭火方法的研究也不是唯一的,只要破坏了燃烧中三个条件之一即可达到目的。教学时应让学生大量列举方法。
(3)交流:遇到火灾怎么办?学生的生活中可能会遇到发生火灾的情况。“遇到火灾怎么办”这项内容虽然被安排在本单元科学自助餐里,但为引起学生的注意,从学生安全意识的角度出发,教学时应有意将此环节提到重要的位置,结合学生的生活实际模拟表演如何拨打“119”火警、如何自救与逃生,以提高学生实际生活的能力。
(4)拓展活动:学生见过一些常见的灭火器,但亲自制作“灭火器”也许是第一次。文中的拓展活动既激发学生的兴趣,又补充了灭火的方法,还对二氧化碳能灭火的知识介绍做了验证。
教学时,应亲自让学生动手尝试,验证二氧化碳灭火的作用。应注意的是:因教学时间有限,需教师另做安排。无论怎样,都要提醒学生注意安全。另外,产生二氧化碳的方法很多,教师可以适当补充。
【应变参考】学生设计控制自变量实验的方法会有很多,教师对各种方法应给予关注。例如,关于需要一定温度的研究,最简单的研究方法是在一张铁片上放一根火柴,不用酒精灯加热也不在火柴盒上擦燃,无论放置多长时间火柴也不会自己燃烧,然后用酒精灯加热这块铁片,一会儿,这根火柴就会燃烧,这个实验操作简单且极易说明燃烧需要一定的温度。另外,也可将几根火柴(或同样物体)摆放在与焰火中心不同距离处,即书中铁片上不同的位置,观察处在哪个位置上的火柴先燃烧;也可将纸片、火柴、石头等不同物体放在与焰火中心等距处,观察哪些物体先燃烧。上述实验,说明燃烧需要一定的温度,不同物体的燃烧需要的温度也不同。
【参考询问要点】
(1)在阅读火灾事件,猜想起火原因后,要求学生设计控制变量的实验,研究燃烧需要什么条件。
因这个实验是模拟实验,需教师引导过渡:“同学们对起火的原因和燃烧需要的条件做了大量的猜想,那么怎样验证你们的猜想呢?今天我们不可能到大火现场去研究,但可以用身边的物体做模拟实验来揭开有关燃烧的秘密。看一看,实验桌上的材料有哪些?这些材料和火灾事件中的哪些材料有相象之处?你们将怎样设计对比实验?讨论分工后进行验证。”
   (2)在研究燃烧需要一定温度时,教师也可以这样引导设计:“在一般情况下,纸片会自行燃烧吗?点火后会怎样?知道其中的道理吗?”还可以这样引导:“人们在点燃煤炉时,常常是先点燃废纸或毛草,引燃木柴,最后引燃煤炭,这是为什么?”

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