[第一段] 燃燒經驗回顧

1. 宣告今天要認識「燃燒」,請學生分享燒東西的經驗。

2. 提問:究竟什麼是「燃燒」?有人提東西拿到火上燒就是燃燒。我追問,如果拿一鍋水在瓦斯爐上,算是燃燒嗎?學生回答「那是煮」。所以繼續追問,究竟什麼是燃燒?後來有學生提到東西拿到火上燒,自己本身就會起火,才是燃燒。

3. 再請學生更仔細的回憶燒東西的經驗,詢問他們燃燒過後的物質有哪些特徵有變化?大致回答出東西變黑、焦掉、有氣味、變得乾扁...

4. 說明接下來要讓大家燒幾樣物質,問在做燃燒實驗時,可能需要紀錄哪些項目?

5. 請各組討論,將可能需要紀錄的項目整理出來。然後兩組分別分享,統整出大家要記錄的幾個項目,像是燃燒前後的特徵(顏色、形狀、重量、氣味)、燃燒花費的時間、甚至燃燒過程中的變化等。

                            圖、老師與同學討論哪些項目要記錄。


[第二段] 燃燒實驗

1. 介紹所有實驗器材,說明注意事項。(有些事情我只有用「提示」,而非完全講出「最適合」的方法。)

2. 請各組依據剛剛討論的項目設計實驗記錄表,並且小組內討論分工。

3. 給予半小時左右的時間做燃燒實驗。(這次測試的材料包括餐巾紙、便條紙、鋼絲絨、棉花、竹籤、小石頭。)

4. 過程中隨時關注各組的實驗狀況,針對看到的操作手法的問題給予修改建議。

5. 實驗完成後請各組收拾桌面。

                                  圖、這次燃燒實驗的六種材料。

                                            圖、學生實驗過程。

                               圖、學生紀錄實驗前後的物質變化。 


[第三段] 燃燒理論的辯論

1. 詢問學生:「為什麼有些物質可以燃燒,有些卻不能?」

2. 討論過程中,有人提到燃燒需要空氣,物質燃燒要到達燃點等。先不急著說對還是錯,就讓大家盡量提出想法。

3. 老師提出第一個燃燒理論:四元素中的火,以及三元素說的硫。學生一聽就知道這肯定是錯的,但請他們說出錯的原因是什麼?有人提出,如果物質中都有火元素、或是硫元素,那為什麼剛剛在燒石頭時,石頭都無法燃燒?

4. 老師提出第二個燃燒理論:物質由「石土」、「汞土」、「油土」所組成,而油土可以燃燒,油土燒完後物質就不能再被燒,而且物質會變輕。學生馬上反駁這理論跟剛剛的三元素說根本沒兩樣,只是換了名字。而且他們也反駁,如果東西燒完後會變輕,那為什麼鋼絲絨燒完後會變重?

5. (#插曲)跟學生說明這些理論現在聽起來錯誤百出,但是當時可是有很多人接受。我們聊到所謂的「假科學」,用地震預測做例子,討論假科學如何應用「看似合理的量測與數值」去解釋自然現象。學生好奇問:「那我們應該怎麼去分辨假科學?」有些人開始興奮的提出一些質疑點,像是「他到底是用什麼儀器量的」、「他的儀器測量原理是什麼」、「測到的這些數據是真實的嗎」等等...我提到在面對各種理論時,我們都該抱持懷疑的態度。或許目前某個理論的確可以概括解釋現象,我們仍可以在「暫時接受」的同時,不斷去思考「有沒有更好的解釋」?我們不會有「最正確」的解釋,只有「目前最適合」的解釋。

6. 播放影片<燃素的奧義(上)>,收斂貝歇爾的油土理論。

7. 老師提出第三個燃燒理論:物質裡面含有「燃素」,燃素多的就好燒,而且燃素因為被火燃燒時,會從物質中跑出,而比較重的空氣會進去填補燃素的空缺,所以物質會變重。這個理論解釋為何燃燒需要空氣,以及為何金屬燃燒會變重。學生反駁:那這樣就不能解釋為什麼棉花、紙張等燃燒後會變輕。

8. 老師繼續補充,物質到底會變重還是變輕,跟燃素的量有關。金屬可能燃燒時,燃素跑掉的比較多、空氣也補充得較多,所以金屬燒完會變重。學生繼續反駁:如果燃素多的物質就好燒,那為什麼棉花比鋼絲絨更好燒,為什麼棉花燒完不是變重?

9. 播放影片<燃素的奧義(下)>,收斂史塔爾的燃素理論,讓學生意識到他們剛剛的反駁過程,其實就是之前科學家爭論的內容。

10. 重新回顧整段辯論過程,讓學生了解過去很多理論嘗試解釋A現象,但卻不能解釋B現象。而科學實驗就是想要找出能同時解釋A現象與B現象的方法。一個能同時解釋多種現象的理論,會是比較好的理論。

          圖、老師介紹貝歇爾的燃燒理論,請學生提出支持或反對意見。

                                     圖、史塔爾的燃素理論討論。

#大反思

1. 實驗時分成兩組,我刻意不講一些實驗細節,讓學生自己去嘗試,但就會造成實驗混亂的狀況。有幾個小孩燒得太忘我,會忘記自己的分工或是要注意的事情。我自己會有點猶豫是否該完全制止部分行為,從安全的考量上,應該要嚴格禁止,甚至請學生按部就班;但從體驗的角度,若確定不會有太大的危害時,讓學生處在興奮狀態、開啟五感並專注於眼前的現象,是否也是很需要的?也可能是我自己還不太會拿捏之間的現在哪。

2. 我很喜歡理論的辯證這個部分,也滿意外的發現學生滿熱衷於提出反駁點。中間意外討論的「偽科學的辯證」也是我很喜歡的片段,不過因為對這議題的討論太出乎預期,而且我的腦袋也還沒釐清過這議題,我只能討論到一個程度就先打住,但至少確定之後辯證其他的新舊理論時,可以再次開啟這個話題,而且聊得深入一些。