燃烧需要哪些条件？——关注小学生对“燃烧概念”的相异构想

燃烧需要哪些条件？——关注小学生对“燃烧概念”的相异构想

海盐县天宁小学     盛苏文   

[内容摘要]：本研究采用了问卷调查和个别访谈的方法，对56名六年级学生进行了燃烧前概念的探查。研究结果表明，学生对 “燃烧现象、燃烧条件、灭火原理”有一定的前科学概念认识，其中相异构想尤为突出。在调查的基础上，本研究分析了学生对燃烧概念之相异构想的形成原因。最后针对相异构想的转变提出了相应的教学对策。

 [关键词]：相异构想，科学学习，燃烧，概念转变

 

一、引言

在教授新的科学概念之前，常常会遇到这种情况：学生在接受正规授课之前，其实已经形成了对该概念的一些想法。这种在学生系统地学习科学知识之前所具有的想法被人们称之为“前概念”（preconception）。围绕“前概念” 建立起来的一种特有的错误思维我们称为“相异构想”(alternative framework）或“误概念”(misconception)。研究与实践证明发现，学生头脑中这些不同于科学概念的相异构想事实是存在的，而如果得不到及时纠正，它将影响新知识的接收（同化和顺应）并使他们对新知识只停留在表面接受，甚至弯曲新知识的科学含义。因此研究和调查学生的科学前概念是一项非常有意义的工作。

本研究试图对小学生于“燃烧现象、燃烧条件、灭火方法和原理”持有的相异构想形成原因进行探查分析，以为其他教师带来一些参考，改进教学行为和方法，使学生达到概念的有意义学习。

 

二、研究方法

为确认学生是否达到理解概念的程度，需要设计问卷来引出学生的回答，从中深入探测学生的前概念。探查试题是依据教科版六上“热和燃烧”单元教学目标，围绕“燃烧现象的特征、燃烧条件、灭火原理”三部分自行编制，测查学生对燃烧的已有认知。问卷共有9小题，具体内容设计如下：

 

 

对水灭火原理的认识

问卷内容

燃烧的条件

灭火原理

对燃烧现象特征的认识

对燃点的认识认识

对可燃物的认识

对助燃物的认识

1、4题

2、7题

6题

8题

3题

对灭火器灭火原理的认识

9题

5题

图2-1   测查内容和题目的对应关系

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

测查对象为天宁小学六年级1个教学班的学生。共发放问卷56份，回收56份，有效问卷56份。笔者对全部的有效问卷进行了数据统计，同时对答案有典型意义的学生进行个别访谈。另外教师的上课观察记录及教学札记及学生的作业等资料都使本研究更为客观且深入。

 

三、测查结果及其分析

笔者对问卷客观题部分的学生回答情况进行了统计分析,结果如表3-1所示。

      表3-1         问卷客观题部分的原始统计结果

*“一致率”表示学生的看法与参考答案相一致的百分比，“相异率”表示学

生的看法与参考答案不一致的百分比。

上面的统计表反映出学生对燃烧的一致性概念和相异性概念都十分显著。由于这些测查和后续的访谈都是围绕“燃烧现象的特点”、“燃烧三要素” 和“灭火原理”三部分进行的，因此下面将从这三个方面分别进行分析。

（一）对燃烧现象的相异构想

测查结果显示62.5%的学生认为线香在冒烟就说明它在燃烧是正确的。因为他们有这样的生活经验，当开始冒烟后，其长短在缩短，线香最终会变成灰烬，而这符合他们对燃烧形式的认知，比如说蜡烛也是越烧越短，最终这个实物也是消失的。而其他37.5%的学生认为这样的情况不属于燃烧，因为从生活中看到的一般燃烧都是有火焰的，伴随着发光发热等现象。

第四题不定项选择题给出了多种现象,让学生选择各种物质燃烧时共同具有的燃烧现象及不同的物质燃烧可能会出现的燃烧现象。学生所做的选择情况具体统计如下：

表3-1-1           学生关于燃烧现象的前概念

	一定出现		可能出现		不可能出现
	人数	百分数	人数	百分数	人数	百分数
1、发热	56	100%	0	0%	0	0%
2、发光	56	100%	0	0%	0	0%
3、有火焰	43	76.8%	13	23.2%	0	0%
4、有烟雾	31	55.3%	25	44.6%	0	0%
5、化成灰烬或消失	56	100%	0	0%	0	0%
6、有气味	42	75%	14	25%	0	0%

 

从原始统计结果中显示学生对燃烧现象的特点有突出的相异构想，再从表3-1-1看相异构想主要表现在：燃烧时必定有火焰；物质燃烧会散发出一定的气味。学生对燃烧现象的这些认知缘于他们的生活经验和直观感受。

（二）对燃烧条件的相异构想

1．对燃点的相异构想

39.2%的学生都认为一定要点火物质才能燃烧。在其生活经验中，点不着的物质就认为该物质为不可燃物。对于可燃物在有助燃物支持的环境下，只要达到燃点就可燃的概念，存在相异构想。而对“纸、木材、煤球的点燃方式为什么不一样”的问题，学生有的认为是因为纸薄、煤球的密度大等原因,虽然有些观点是部分正确的,但是没有学生从它们的组成考虑,也就反映出学生对于可燃物具有不同的燃点没有建起相关概念。从[谈话记录1]中可以看出学生之“燃烧一定要点火”的认知形成过程。

[谈话记录1]

师：你认为一定要点火才能燃烧吗？

生₁：对，要不就烧不起来！

师：那你试过点燃砖块吗？

生₁：没有，不过肯定着不起来的！

师：这么肯定，为什么这么说？

生₁：因为我看见房屋发生火灾后，墙壁总是还在的，不会烧掉！

师：那铁块呢？

生₁：温度高的话会变红变形，但不会着起来。

师：从电视上或图片上见过红红的岩浆从火山中爆发喷发出来吗？

生₁：见过的，很壮观！

师：你觉得岩浆为什么是红的？

生₁：……，它本来就是红色的吧！                                                     

笔者认为，由于学生在日常生活情景中确实多次观察到“纸张、木柴等物质燃烧需要点燃”、“物质燃烧时有火”的现象，因而学习问卷中有39.2%的学生认为“燃烧需要用火去点燃”、“燃烧离不开火”。

2．对助燃物的相异构想

学生多数以为，能点火的器具、常引起火灾的火星及能使火烧的更旺的物质就是助燃物，他们很自然地把“带火星的烟蒂”联系和助燃物在一起。其实也挺好理解的他们的思维，由于带火星的烟蒂是引起火灾的杀手，学生从媒体获取这样的信息已经相当多了，而且在学校消防安全教育中也常常而有所闻，所以当我问学生怎么理解助燃物时，学生就脱口而出，而且一致同意。这样，又有一部分的学生认为汽油、煤气等易燃物既属于可燃物也属于助燃物，因为该物能帮助火烧得更旺。还有小部分同学提出风能加快火势蔓延，也应当归为助燃物。可见学生存在易燃物、可燃物就是助燃物的相异构想，而且这种前概念在其头脑中扎根很深。

参考学生₂的问卷回答,其原因也可见[谈话记录2]。

[谈话记录2]

师：你在问卷中回答助燃物是打火机、带火星的烟蒂、煤气和空气，为什么？

生₂：因为打火机可以点火，这样就可以帮助火烧起来，所以打火机是助燃物！

师：那带火星的烟蒂呢？

生₂：它常会引起火灾，是起火原因，当然是助燃物了。

师：那汽油呢？

生₂：汽油可以让火烧得很大，应该是助燃物。

师：那空气呢？

生₂：没有空气就不能燃烧了。                                          

不难发现，学生对助燃物的产生相异构想，一放面是因为学生刚接触助燃物这个新概念，另一方面也是因为这个阶段的学生的逻辑思维性不强，不能领会“充分条件”和“必要条件”。所以虽然问卷中已经给出了定义，但是学生的错误理解导致了相异构想。

3. 对可燃物的相异构想                                

从学生对燃点和助燃物的相异构想分析中，其实也反映出了学生对可燃物的相异构想，而这些相异构想的形成原因又与可燃物的本身的性质有关。

（1）    点火工具式可燃物，如打火机、学生生活经验中，物质燃烧均需以打

火机或火柴点火方能使可燃物到达燃点而开始燃烧，故而将点火之工具归类为助燃物。

（2）    高燃点的可燃物，如金属、石头等，学生从其生活经验中，建立了无

法以点火的方式使它开始燃烧的错误认识，故将其归类为不可燃物。

（3）    易燃可燃物，如汽油、酒精等，虽也需点火方能开始燃烧，但一旦点

燃，火势立即极为旺盛；在燃烧不旺盛的情况下，一旦加入此易燃物，帮助燃烧，火势加大，故学生将之归类为助燃物。

[谈话记录3]

师：你在问卷中举例不能燃烧的物质是铁，是吗？

生₃：嗯，金属都是不会着起来的。

师：你是怎么确定金属是不可燃的物质？

生₃：铁锅、铝锅都被用来炒菜、做饭的，肯定是不会燃烧的物质！                                              

显然，学生认为金属不是可燃物，是以一定的生活经验为基础， 使用简单枚举法归纳得到的结论。

（三） 对灭火原理的相异构想

因为学生对燃烧的要素没有清楚的概念，对于灭火原理的认识可想而知其相异构想极其突出。学生从日常生活经验中接触最多的灭火方式就是用水，但不知用水灭火的原理。而对于常见的干粉灭火器的灭火原理，学生则认为与水灭火的情况相同。

[谈话记录4]

师：通常你都见到人们用什么方法来灭火？

生₄：用水和灭火器。

师：恩，水为什么可以灭火知道吗？

生₄：水火不相容嘛！

师：你知不知道灭火器是怎样灭火的？

生₄：灭火器会喷出一些东西，这些东西可以灭火。

师：哦，那你猜测一下这个喷出来的可能是什么东西？

生₄：我想应该是水和二氧化碳吧。

师：哦，你知道二氧化碳能灭火，这是从哪里知道的。

生₄：消防安全知识中讲到过。

师：从你问卷中可以看出你觉得二氧化碳的灭火原理和水一样。

生₄：我不太确定，大概就是这样吧。

                                                 

[谈话记录5]

师：通常我们用水来灭火是吧？

生₅：对！

师：那你能根据你的理解说说水为什么可以灭火？

生₅：水很冷，火遇到冷水就灭了。

师： 那你知道灭火器是怎么灭火的？

生₅：灭火器喷出来的东西也是冷的，所以可以灭火。

师： 你认为水和灭火器的灭火原理一样吗？

生₅：应该是一样的吧。

师：你觉得一切火灾都可以用水来灭火？

生₅：差不多吧，平常我看到草堆、房屋着火都是用水扑灭的。                                                 

[谈话记录6]

师：水为什么可以把火浇灭？

生₆：因为水冷冷的，火碰到冷冷的水就灭了。

师：那干粉灭火器呢？

生₆：可能里面的粉也是冷的，火碰到冷冷的粉就灭了。

师：也就是说火碰到冷的东西或环境就不会继续燃烧？

生₆：恩。

师：那你觉得燃烧的酒精灯，盖上盖子熄灭也是因为盖子是冷的吗？

生₆：不是，是因为火焰被压住了，它没空间继续燃烧了。                                                 

从访谈中，我们可以发现，学生都知道水和二氧化碳可以灭火，但是对灭火原理较科学的认识。对灭火原理的解释，或以结论回答结论，如学生₄以水火不相容解释水能灭火的原因；或以个人经验进行简单推理，如学生₅ 和学生₆经过个人经验的加工得出水、干粉灭火器的灭火原理是因为制造了冷的环境，虽然部分观点是正确的，但还是存在着矛盾的相异构想；或是以现象来解释而没有深入到本质，如学生₆看到了酒精灯火焰被压灭了，就觉得是燃烧空间没有所以熄灭，而没有深入到是因为没有空气而熄灭的思维高度，所以说对隔绝空气的灭火原理存在模糊的相异构想。

 

四、本调查对教学的启示

通过以上研究分析，可以发现小学生对燃烧概念的相异构想，而且这些相异构想又是学生通过观察或亲身经历并经抽象逻辑思维形成的，仅仅告诉学生“正确”的概念是难以改变其相异构想的，很大程度上是无效的。因此，要大大降低科学知识难度达到启发学生积极思维的效应，就不能只以讲授正确概念为主，而应同时密切关注学生的相异构想对教学的影响，在教学过程中尽量做到：

1.教学前要关注学生的前科学概念。教师在教学前，应先了解学生对该概念的相异构想的情况，并收集教学单元的相关资料，阅读相应的文献，学习正确的专业知识，获得专业的研究成果，帮助教师弄清它们对学生理解新的知识会造成什么样的障碍和影响。

2.引发学生的认知冲突，揭露前概念框架的不合理性，从而使学生自愿放弃相异构想。这种变化决非轻而易举的，只有在学生意识到过去的认知无法解释新的问题或与某一事实矛盾时，才能放弃原有的想法。在教学燃烧条件这一概念时，笔者尝试运用了以下方法。

揭示差异产生认知冲突。我们在教材所安排的实验基础上，再另行设计引发学生相异构想产生冲突的学习活动引发学生形成认知冲突。如针对学生“金属不能燃烧”的错误观点，教师可以添加讲授金属有关特性或演示铁丝与镁条的燃烧。这时学生看到自己认为“正确”的观点被老师宣布为“错误”时，易引起认识和情感的强烈反差，促使学生找出原有观点错误的原因。

创设问题情境引发认知冲突。例如，可将“在透明玻璃装置中点燃一只蜡烛，并盖上玻璃盖”与“用聚光镜将阳光聚焦到一张纸上，确保一段时间以上”的实验对比，让学生分析2个实验的异同点，分析燃烧所需要的条件，并在交流讨论中让学生发现并转变“燃烧肯定要点燃”、“物质燃烧需要氧气”等的相异构想。

3.通过“对话”，促进学生认知顺应，转变相异构想。对话策略是以让学生产生认知冲突的内容为主题，让学生展开讨论或辩论的方法。在“对话”过程中，教师要引导学生充分发表自己的意见，认真聆听他人的观点，并时刻检验自己与他人观点的正误，实现相异构想的转变，建立起新的概念。

4. 促进学生及时反馈，深层反思自己的相异构想。最后可以通过让学生再一次的列举可燃物和助燃物，并归纳对比两者各自的特点，进而分析可燃物和助燃物的异同中反思自己原来的错误想法。随着学习逐渐从表层深入到概念的本质，原有的相异构想就自动得到更正，对新建立的概念是一个巩固。

 

参考文献

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