[段落一] 燃燒理論的複習

1. 一步步從鍊金術的元素說、貝歇爾的油土說、史塔爾的燃素說進行討論與辯證。

2. 先討論古代煉金術元素說的問題點,學生提到如果物質都有火元素或硫元素,那為什麼石頭燒不起來?

3. 到了貝歇爾的油土說時,有人提出他的理論跟古代的三元素說很類似、而且無法解釋為何金屬燃燒後會變重。有趣的是有學生突然選擇站在油土說的立場辯論,表示油土可能很輕,輕到不容易測出燃燒前後的差異(當然這還是無法解釋金屬燃燒變重的現象)。有人進一步以棉花燃燒為例,表示棉花可以完全燒光,難道棉花全都是油土構成的?(討論越來越激烈,滿不錯的。)

4. 再進一步討論到燃素說時,學生同樣以棉花燃燒為例,反駁燃素說的理論。有學生想嘗試站在燃素派的觀點辯駁,說明可能金屬的結構比較堅固,可以讓燃素跑掉時,空氣跑進去補充;而棉花可能結構很不穩,所以燃素一跑掉,結構一垮,也沒有位置讓空氣補進去了。(好像很有道理!?)

5. 鼓勵學生繼續站在不同的立場去提出支持與反對的觀點,學生開始討論到我們能不能嘗試收集跑出來的燃素?(好證明到底有沒有燃素這種東西。)

                                       圖、油土說與燃素說理論。


[段落二] 燃素的收集(!?)

1. 請學生思考看看,假設燃素真的存在,我們有可能設計什麼實驗方式去收集?請學生將實驗裝置畫出來。(大部分的人都會畫出火焰與罩子兩種元素。)

2. 歸納燃素的收集一定得有兩個步驟得做:燃燒物質、確保燃素不跑掉而且新的空氣不會跑進去。

3. 介紹這次使用的方法:將待燃燒的物質放於小載盤上,並浮於水面上;物質燃燒時以玻璃燒杯罩著,以防止瓶內空氣與外界的交流。(今天忘了討論到如何檢測燃素,殘念...)

4. 實際操作,學生都觀察到瓶內的水位會上升。詢問為什麼水位上升了,大家都能回答,因為裡面的空氣變少了。

5. 進一步討論,如果說物質燃燒時,空氣變少了,是否表示燃素說其實是正確的?學生搖頭。於是再請學生思考這實驗為何無法以燃素說解釋?學生表示依據燃素說,空氣雖然跑進物質裡,但是會釋放燃素,所以推測瓶內的水位要不就是變低,要不然就是不會改變(至少是一換一的概念)。又有人提,如果空氣真的跑進棉花裡,那棉花是不是應該燒完要變重?

6. 再請學生做一次實驗,量測棉花在這樣的實驗裝置下燃燒,到底會變輕還是變重。(應該會發現棉花仍然是變輕的,不過因為棉花燒完再拿出來的過程中容易沾到水,造成有兩位學生量出來的結果是變重的。)

7. 今天的收斂不夠完美,而且小孩的思考力也快到極限了,應該根據各種實驗的結果都能發現燃素說的解釋並不合理。(但我後來放過他們了,他們的小腦袋感覺也快燒光了。)

                                        圖、小組討論實驗設計。

                           圖、嘗試收集燃素,卻發現瓶內水位上升。

圖、封閉空間燃燒物質時,物質是否會變重?將燒過的棉花拿出來秤重看看。


[段落三] 現代的燃燒概念

1. 請學生分享目前所知燃燒的概念,有學生之前在學校讀過,燃燒三要素分別是物質達到燃點、可燃物與助燃物。

2. 問學生最一開始討論物質為何會燃燒時,都回答因為有空氣,那是什麼空氣都能燃燒嗎?有學生說需要氧氣。

3. 核對學生有沒有實際看過氧氣幫助燃燒的現象?因為多數是完全自學的學生,沒有上過氧氣與二氧化碳的製造,所以這次特別讓學生體驗這個實驗。

3. 準備兩個燒杯,一個燒杯裝有削細的胡蘿蔔絲,加上雙氧水,用以製造氧氣;另一杯裝有檸檬酸水溶液與小蘇打粉,用以製造二氧化碳。

4. 與學生討論胡蘿蔔的用處(我們今天是先從金針菇開始討論,因為有學生做過),藉此複習了「催化劑」的概念。

5. 再請各組用鐵絲製作簡易蠟燭架,方便待會將蠟燭放入燒杯中。

6. 請學生觀察蠟燭放進氧氣瓶與二氧化碳瓶的現象。發現蠟燭在氧氣瓶內會增強火焰亮度;蠟燭放進二氧化碳瓶內則會馬上熄滅。

7. 最後收斂氧氣與二氧化碳對燃燒物質的影響。

                                圖、學生正在收集氧氣與二氧化碳。

#大反思

1. 我滿喜歡前面辯證燃燒理論的過程,學生滿能夠根據實驗結果來進行討論,也意外會有學生想站在油土說與燃素說的立場做辯駁。我想可能是因為這年紀的學生滿喜歡講反話吧?也正因為有這樣的特質,才有機會讓理論的討論變得更有深度,只是這年紀的學生也很容易燒腦到累,哈哈。

2. 實驗的過程還是會有凌亂的狀況,這次先嘗試收斂一點,以編號的方式,讓各組的學生能輪流操作到實驗,不過看起來還是可以再收一點,把實驗步驟拆得更細來做。雖然這樣自由度降低很多,有點像是機器人一樣按步驟操作,但是先建立一些規範,確保在興奮做的同時能注重實驗態度與思考,未來就更能放心放手操作吧。

3. 課程最後,嘗試花了一點時間讓學生靜下來思考這陣子有學到什麼知識、或是科學方法;以及思考自己在學習上還可以做哪些調整。不過突然問這麼深奧抽象的問題,學生都答不出來,以後再持續練習「反思能力」吧。

4. 這次最大的收穫應該在於,不論是目前體制內的學生、或是自學團的學生,其實都是相同的:都該考量學生該年紀的認知程度;學習上也需要有系統地搭建學習架構,從最基礎的開始檢測,直到確認學生可以進行更高層次的操作與討論。