資源簡介

基本信息
組別 初中 年級 初三 教科書版本及章節 北京課標版教材九年級上冊第六單元
單元（或主題）教學設計
單元（或主題）名稱 燃燒的學問
單元（或主題）教學設計說明 “燃燒的學問”包括“探索燃燒和滅火”“化學反應中的能量變化”“化石燃料”三部分內容。《義務教育化學課程標準（2011年版）》指出，本單元的要求如下。 認識燃料完全燃燒的重要性，了解使用氫氣、天然氣（或沼氣）、石油液化氣、酒精、汽油和煤等燃料對環境的影響。 認識燃燒的條件及防火滅火、防范爆炸的措施。 知道化石燃料（煤、石油、天然氣）是人類社會重要的自然資源，了解海洋中蘊藏著豐富的資源。 了解我國能源與資源短缺的國情，認識資源綜合利用和新能源開發的重要意義。課程標準的要求多，但學習內容相對簡單，與人類生活密切相關。 本單元承載著發展學生“科學精神與社會責任”實驗探究與創新意識”的學科核心素養的重要作用。在“燃燒與滅火”教學內容中，教師通過實驗探究理解控制變量法在化學設計實驗中的具體應用，并引導學生設計滅火器培養創新意識，發展“實驗探究與創新意識”核心素養。在“燃料的合理利用與開發”內容中，教師引導學生在課堂中結合網絡資料了解能源合理開發的重要性，形成學生可持續發展的意識。通過在自然界中燃料的開發和利用，深刻理解化學、技術、社會和環境之間的相互關系；通過學習新能源的相關知識，贊賞化學對社會發展的重要貢獻。發展“科學精神與社會責任”惡心素養。 本單元的教學設計的理論基礎是認知建構學習理論。從學生的已有生活經驗出發，在學生原有的知識圖譜中加入新的知識，不斷調整學生頭腦中的知識結構，形成科學的、系統的認識。學生在生活中接觸到燃燒和滅火的現象，通過生活經驗能夠歸納出燃燒的三個條件和簡單的滅火方法。學生也在生活中了解一些不可再生資源和新能源。那么，教學基于學生的已有認知，引導學生通過實驗探究來驗證燃燒條件，理解控制變量法在化學實驗中的重要功能和價值。理解生活中不同火災的滅火原理，并能制作一個簡易的泡沫滅火器，理解化學對人類生活的指導意義。同時，對能源的開發和利用形成系統的認識。 本單元按照教材規定的課時先后順序來組織。分為2課時。“探索燃燒和滅火”為第1課時內容，“化學反應中的能量變化”“化石燃料”這兩部分內容為第2課時。第1課時落實課程標準中的第2點。第2課時落實課程標準中的1、3、4點。第1課時“探索燃燒和滅火”是第2課時“化學反應中的能量變化”“化石燃料”的基礎。第1課時的教學組織與北京版教材不同。以“自制滅火器”為主題，融合STEM教育，將主題分為“火從哪里來”“如何滅火”“自制建議滅火器”3個部分。第1部分落實實驗探究中的“控制變量法”思想。第3部分將科學探究與工程設計相融合，提高學生實驗探究能力的同時，發展學生工程設計的創新意識。第2課時的教學組織與北京版也不同。第2課時聚焦“能源”核心概念，將課堂從“教師的教”走向“學生的學”，學生通過自主研修、小組討論、交流展示的過程，運用評價量表監控并知道學習過程，拓寬內容深廣度，引導學生自發形成對化學指導人類生活的重要意義。樹立學生“科學精神與社會責任”的核心素養。
單元（或主題）學習目標與重點難點 單元目標承載著高位指導本單元學習過程的重要指導意義。單元目標的內容應是學生持久理解的思想。為發展學生的核心素養，本單元的目標如下： 通過自制滅火器的工程制作，持續理解控制變量法在科學探究中的重要作用。 通過自主學習“能源”的相關內容，幫助學生深刻理解理解化學、技術、社會和環境之間的相互關系；通過學習新能源的相關知識，贊賞化學對社會發展的重要貢獻。 教學重點來源于課程標準。課程標準對本單元的所有要求位于“化學與社會發展”一級主題下，教學重點應是學生對燃料完全燃燒的重要性、化學燃料的認識。
單元（或主題）整體教學思路（教學結構圖） 圖1 單元整體教學結構圖 本單元共2課時。第1課時包含的核心知識有燃燒條件和滅火方法。通過自制滅火器的STEM教學活動，實現對核心知識的理解，學生在學習過程中逐步理解了實驗探究中的控制變量思想，并通過工程設計，培養創新意識。第2課時包含“三大化石能源、清潔能源、新能源”等相關內容。這些內容主要承載的必備品格有兩點，一是理解化學對人類生活的重要貢獻。二是樹立保護資源的意識。教學為達成目標，將通過“話說能源”的表現性活動來實現。第1課時是第2課時的基礎。燃燒是能源中能量利用的主要方式。第1課時是原理學習，第2課時是生活應用。
第1課時教學設計
課題 自制滅火器
課型 新授課√ 章/單元復習課□ 專題復習課□ 習題/試卷講評課□ 學科實踐活動課□ 其他□
教學內容分析 圖2 第1課時教學結構圖 本單元位于北京版第6單元。1-5單元中研究了氧氣、水等宏觀物質的性質。在研究氧氣、水的性質時，學生體會了控制變量法在科學探究中的具體應用。本課時位于單元教學中的第1課時，在實驗思想上承載著“使學生理解控制變量法的實驗思想并以此設計實驗”的功能價值。案例承載STEM教育活動。圍繞滅火器的設計、制作、滅火3個活動，依次設置了3個任務。3個任務之前的關系是層層遞進的。隨著STEM活動的開展，任務1、2以實驗探究為主要方式，落實“實驗探究”核心素養。任務3以工程設計為教學關鍵活動，承載“創新意識”的核心素養。本課時中為第2課時學生學習的知識基礎。 本課例承載的STEM教育內涵如表1所示。 表1 課例中的STEM教育內涵 要素內涵S（Science，科學）化學學科中的燃燒的三條件；滅火的相關原理T（Technology，技術）實驗室技術中的搭建裝置、固體和液體反應E（Engineering工程）制作一個滅火器M（Mathematics，數學）計算制作滅火器的原料配比
2.學習者分析 圖3 第1課時學情分析圖 根據郭玉英團隊提出的科學概念理解的發展層級模型進行學習者分析。[footnoteRef:0] 根據該層級模型，學生對科學概念的理解的學習進階分為5個層級：經驗、映射、關聯、系統、整合。本課時的內容相對簡單，只涉及4個學習層級。其中，經驗層級的相關要求是學生具有尚未相互關聯的日常經驗和零散事實。映射層級的相關要求是學生能建構事物的具體特征與抽象術語之間的映射關系。關聯層級的相關要求是學生能建構抽象術語和實物數個可觀測的具體特征間的關系。系統層級的相關要求是學生能從系統層面上協調多要素結構中各變量的自變與共變關系。學生已有認知屬于經驗和映射層級。學生待發展認知為關聯層級和系統層級。為了幫助學生發展，設計STEM教育活動——自制滅火器，幫助學生在制作中逐步理解燃燒的條件和滅火的原理。 [0: 郭玉英，姚建欣. 基于核心素養學習進階的科學教學設計[J]. 課程·教材·教法. 2016(11)：64070]
3.學習目標確定 （1）通過實驗探究，逐一理解燃燒的3個條件和滅火的原理，發展“實驗探究”的核心素養。 （2）通過滅火器的工程設計，理解泡沫滅火器的滅火原理，落實“創新意識”的核心素養。
4.學習重點難點 學習重點：燃燒的條件和滅火原理 學習難點；滅火器的設計與制作
5.學習評價設計 課堂教學上的評價分為教師評價、同伴評價和學生自評三種形式。多元評估，綜合判斷學生的掌握情況。 教師在課堂上的評價方式主要為提問時評價。通過提出能夠引發學生深度思考的問題，觀察課堂上學生的反應，實現評價。例如：給出教師設計的一種泡沫滅火器后，給出學生的實驗材料，做出提問：“模仿教師設計的滅火器，實現固體和液體分裝，且使用時便于混合產生泡沫？”自制滅火器的設計部分是本課時的難點。為了幫助學生突破難點，且評價學生的工程設計能力，提出該問題。 同伴評價采用的組評價量規。每個小組派出“產品觀察師”到鄰近小組，利用量規對鄰近小組的同學們進行評價。評價內容為下表第1列的5項。量規的設計，規定了不同表現學習行為的水平標準，便于學生互評。 表2 “自制滅火器”評價量規 評價維度優秀級良好級合格級不合格級對應角色責任人其他小組的產品觀察師對本組的評價等級掌握泡沫滅火器滅火的原理無需提示，能夠根據方程式能夠準確說出兩點滅火原理。在教師的提示下，根據方程式準確說出兩點滅火原理。在教師的提示下，根據方程式僅能說出一點滅火原理。不能說出泡沫滅火器的任何一點滅火原理。產品經理計算滅火器的原料比 能計算出碳酸氫鈉的用量。不能計算出碳酸氫鈉的質量。產品計算師設計滅火器根據給出的儀器和藥品，獨立設計出可行的泡沫滅火器根據給出的儀器和藥品，在教師的提示下，設計出可行的泡沫滅火器教師給出了具體設計，能理解設計原理。教師給出了具體設計，但不能理解設計原理。產品設計師制作滅火器并滅火操作規范，在規定時間內順利完成制作滅火器并滅火實驗。操作規范，在規定時間內僅完成制作滅火器的實驗，并未滅火。操作有不規范之處，但在規定時間內完成了制作滅火器的實驗。不能在規定時間內完成制作滅火器的實驗。產品操作師對滅火器進行展示說明無需提示，清晰闡述產品適用范圍、原理、現象和注意事項。在教師的提示下，清晰闡述產品適用范圍、原理、現象和注意事項。在教師的提示下，只能清晰闡述產品適用范圍、原理、現象和注意事項中的3點。在教師的提示下，僅能清晰闡述產品適用范圍、原理、現象和注意事項中的1點或2點。產品經理
學生自我評價時，同樣采用上表的量規。學生在課堂學習中的每一個活動，在量規中有對應的學，量規激勵學生在學習開始時就明確評價標準，在STEM教育活動中向優秀級努力。 課后評價分為練習題、科學寫作、訪談、問卷四種形式，考察知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀三個維度。 練習題主要考察學生核心知識的掌握、實驗思想的理解情況。通過選擇題的考察形式，幫助學生理解“燃燒的條件”“滅火的原理”等核心知識。通過實驗探究題的考察形式，創設相似情境，考察學生對實驗探究中控制變量法的理解程度。 科學寫作主要考察學生在情感態度價值觀維度上的表現情況。考察“自制滅火器”的STEM課程學習，是否激發學生對滅火方式的選擇、滅火器的種類和適用條件等方面的求知欲望。這項作業為學生選做作業。根據學生選做的人數和完成質量綜合評價。 訪談主要考察STEM課程對學生能力發展的影響。訪談問題如下：1、通過本節課的學習，與傳統的化學實驗相比，你覺得動手制作一個產品來學習知識的過程給你帶來最大的影響是什么？（預期學生會認為該課程實施能夠提高學生的創新意識、工程設計能力。）2、你認為工程設計能力或者是創新意識對你來說是否重要？為什么？（預期學生認為很重要，認為科學發展、中考取得高分都需要創新） 問卷主要考察STEM課程對學生在“過程與方法”“情感態度價值觀”方面的影響。考察學生是否理解控制變量法的實驗思想。調查學生在整節課學習中哪些能力得到鍛煉，從而分析STEM教育對學生發展方向的能力和態度影響。問卷內容如下： （填空）本節課在探究燃燒的條件時，體現的實驗思想是________ （多選）你認為你的哪些能力在本節課得到了鍛煉？ 工程設計能力 B、小組合作能力 C、實驗探究能力 D、數據計算能力 表達能力 F、創新能力 G、其他，請你具體描述________ （單選）在上述能力當中，你認為哪一點最重要？ A、工程設計能力 B、小組合作能力 C、實驗探究能力 D、數據計算能力 E、表達能力 F、創新能力 G、其他，請你具體描述________ 4、（單選）你是否喜歡STEM的課堂 （制作一個產品）？ A、十分喜歡 B 、很喜歡 C、一般 D、很不喜歡 E、非常不喜歡 5、（填空）對上述選擇寫出你的理由。______________
6.學習活動設計 環節一：創設情景，說明學習意義（3min）教師活動1 創設情景：給出2018年8月火災數據 圖片展示：泡沫滅火器及原理 呈現任務：探究滅火器的明火原理并自制滅火器。 呈現目標：1、自制泡沫滅火器2、模擬滅火的過程3、理解滅火原理 學生活動1 閱讀數據，體會滅火必要性。 聆聽，思考。 記錄，明確學習任務、學習目標。活動意圖說明： 創設情景，拉近知識與生活之間的距離，使學生感受到滅火的重要性。圖片展示，幫助學生初步理解泡沫滅火器的原理，同時將生活問題轉化為化學問題。探究泡沫滅火器的滅火原理并自制泡沫滅火器。明確給出學習目標，是師生共同明確本節課的學習方向。環節二：突破任務1，理解燃燒條件（7 min）教師活動2 圖片展示：燃燒的三要素 表格展示：不同物質的著火點 演示實驗1：乒乓球和玻璃片的燃燒 播放視頻1：白磷在水下燃燒 演示實驗2：燒不壞的試卷學生活動2 聆聽，理解燃燒三要素 理解關于著火點的科學概念 觀察，分析實驗現象，思考控制的變量，得出實驗結論：演示實驗1、播放的實驗視頻1和演示實驗2分別控制的實驗變量是可燃物、氧氣、溫度。最終驗證了燃燒的三個條件，缺一不可。 活動意圖說明 燃燒的三要素圖片在生活中很常見，屬于常識類知識。給出圖片。拉近學習與生活的距離。同時，給出不同物質的著火點，引導學生通過對比的視角理解科學概念。另外，學生通過觀察教師演示實驗、播放的實驗視頻，逐步理解燃燒的三個要素。在分析實驗現象、得出實驗結論的過程中，逐步理解控制變量的科學思想。環節三：學習任務2，遷移滅火原理（5min）教師活動3 提出問題：根據燃燒的條件，思考滅火的途徑？ 文字解析：“滅”與“火”之間的關系。 遷移評價：水滅火、二氧化碳滅火的原理是什么？泡沫滅火器滅火的原理是什么？學生活動3 思考，回答問題：隔絕燃燒的任何一個條件即可。 思考，回答問題：水滅火使溫度降低到著火點之下。二氧化碳滅火使可燃物隔絕氧氣。泡沫滅火器滅火原理是既隔絕氧氣，又降溫至著火點之下。活動意圖說明 從燃燒的條件出發，引導學生思考滅火的原理，再次加深理解“燃燒時三個條件缺一不可”的科學事實。在理解滅火原理之后，通過“滅”與“火”在文字書寫上的解釋，再次理解滅火的原理。提出問題：水、二氧化碳、泡沫滅火器滅火原理是什么？觀察學生的課堂表現，做出學習理解的評價。環節四：攻克任務3，設計并自制滅火器（25min）教師活動4 明確分工：布置任務，給出明確的角色分工 呈現操作步驟 解讀評價量規 引導學生完成計算任務 演示泡沫滅火器，引導學生設計微型泡沫滅火器，完成設計任務 引導學生完成操作任務 引導學生進行產品介紹學生活動4 閱讀分工說明，5-6人一組。明確分工，責任到人 明確接下來的產品制作的具體步驟 閱讀量規，理解產品制作中每一步的詳細要求。 計算，匯報 創新思考，根據教師給出的裝置進行遷移，設計滅火器 制作滅火器并滅火 展示滅火器的原理、適用范圍、使用方法活動意圖說明 明確小組分工，角色扮演，賦予角色功能，讓學習與社會、職業接軌。使學習更高效、有價值。將自制滅火器的步驟拆解，降低難度。為學生的創新思維培養搭建臺階。活動過程體現學生的自主性，給予學生充分表達的時間和機會，培養學生的工程設計能力和創新意識。環節五：反思總結，明確滅火范圍（5min）教師活動5 提供實驗反思的問題 1、泡沫滅火器可以熄滅所有的火災嗎？結合你的化學知識和生活經驗進行反思。2、圖書、精密儀器著火，可以使用泡沫滅火器嗎？為什么？ 學生活動5 認真思考，回答問題，形成對滅火器適用條件的新的認識。活動意圖說明 引導學生從自制滅火器的實驗中總結泡沫滅火器的適用范圍。面對不同火災，學生能科學選擇滅火器，能夠用化學知識指導生活，體現學習化學的功能價值。
板書設計 圖4 “自制滅火器”板書
作業與拓展學習設計 作業有2項，分為必做和選做。必做部分為練習題，中考難度，落實學生對核心知識的理解，考察控制變量法的實驗探究思想在具體題目中的運用。選做題目為科學寫作。就不同滅火器的滅火范圍為主題，查閱相關資料，為消防站的大哥哥們寫下一封安全滅火告知信。選做題目考察學生在本節課后是否產生了持續探究的興趣。若產生興趣，則關注STEM課程對多少學生能夠產生這樣的興趣。同時，關注書寫該項作業學生完成的質量情況。由此判斷課堂教學是否幫助學生對滅火產生了深刻理解。
特色學習資源分析、技術手段應用說明（結合教學特色和實際撰寫） 特色學習資源為量規和自制滅火器的實驗盒。量規，有效指導學生小組合作的過程，對學習過程進行精準指導。幫助更多的學生朝著最高等級努力。同時，標注了所有可能的學習結果和學習過程，能夠提高學生自主學習、小組合作學習的效率。此外，量規成為了學生各組之間互評的重要依據，評價不再僅根據感覺和經驗，而是有了相對科學的依據。自制滅火器的實驗盒的設計，給予學生計算、設計、制作、表達的空間和時間。讓學生在課堂上充分的思考，能夠激發學生的創新思維。該實驗盒成使本課成為STEM教育的重要教具。 技術手段：移動終端在實驗教學中的應用。學生用手機將實驗現象及時拍照或者錄制微視頻，上傳班級群。高效快捷便于師生討論實驗結果，也輔助產品經理，是他能清晰準確的介紹實驗現象和過程。這樣的學習過程便于學生理解實驗原理，對實驗內容更為深刻。
教學反思與改進 優點：關注了STEM教育和化學教學的應用；注重學習進階，注重創新思維的培養；重視評價對教學的指導和反饋作用； 缺點：課時有限，課上沒有讓學生表達出設計實驗的具體思路。今后可在環節1改進，針對實驗提出的問題更加具體，聚焦燃燒條件，考察控制變量法的思想運用。這樣在環節1節約的時間充分用于環節3中學生設計實驗并言語表達的過程，將學生的“工程設計能力”外顯化，激發學生創新意識。

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