基于問題教學(xué)法的初中化學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐

陸鵬宇 殷順高

摘要：在“以學(xué)生為中心”與“做中學(xué)”的教學(xué)理念指導(dǎo)下，借助“科學(xué)實驗室”微信公眾平臺，運用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式與問題教學(xué)法，以“燃燒與滅火”一課為例，詳細介紹了其具體教學(xué)過程，為初中化學(xué)提供教學(xué)參考。學(xué)生通過完成線上、線下教學(xué)任務(wù)，建構(gòu)了燃燒與滅火認知模型，學(xué)會了設(shè)計實驗方案，鍛煉了科學(xué)思維和實驗探究能力。

關(guān)鍵詞：翻轉(zhuǎn)課堂；問題教學(xué)法；初中化學(xué)；燃燒與滅火；自制滅火器

文章編號：1008-0546（2023）10-0048-07

中圖分類號：G632.41

文獻標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2023.10.011

問題教學(xué)法有助于促進學(xué)生質(zhì)疑，啟發(fā)學(xué)生思考，打破程序化的教學(xué)模式。然而，在實際教學(xué)中，問題教學(xué)法存在著一定的局限性。目前，該教學(xué)法更多應(yīng)用于語文[1]、英語[2，3]、思政[4，5]等學(xué)科，而在實踐性較強的理科教學(xué)方面探索較少。因此，如何將問題教學(xué)法應(yīng)用至初中化學(xué)教學(xué)，有效發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維與實踐能力，是值得分析與探究的問題。

一直以來，“燃燒與滅火”都是受廣大一線教師關(guān)注和研究的課題，形成了諸多的研究成果，如：發(fā)展學(xué)生“證據(jù)推理與模型認知”學(xué)科素養(yǎng)的教學(xué)實踐[6]、指向?qū)W生辯證思維培養(yǎng)的課堂教學(xué)[7]、基于“學(xué)習(xí)導(dǎo)航”模式的教學(xué)實踐[8]、實驗裝置改進[9，10]等。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式也備受關(guān)注。翻轉(zhuǎn)課堂具有顛倒課內(nèi)外教學(xué)過程的特性，相對突破了教學(xué)時間和空間上的限制，使得學(xué)生在兩次知識內(nèi)化方式的選擇上有了更多的可能，也為課內(nèi)外開展問題教學(xué)法提供了保障。據(jù)此，本文基于問題教學(xué)法，以“燃燒與滅火”為例，開展初中化學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐，為同行提供教學(xué)參考。

一、教學(xué)主題分析

1．教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)課內(nèi)容來自人教版初中化學(xué)九年級上冊第七單元課題1“燃燒與滅火”第1課時。本課時教學(xué)內(nèi)容包括：燃燒條件、滅火原理、滅火器設(shè)計與制作等知識點。該部分內(nèi)容與人們生活實際息息相關(guān)，是初中化學(xué)學(xué)習(xí)的重要部分。上承氧氣和二氧化碳的性質(zhì)等知識，下接燃料的利用和開發(fā)、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化等課題。

2．課標(biāo)分析

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》[11]對本節(jié)課的內(nèi)容要求、學(xué)業(yè)要求、教學(xué)提示見表1。

3．學(xué)情分析

技術(shù)支持方面：課前，我們通過簡單的訪談，了解到授課班級中大部分學(xué)生擁有自己的移動設(shè)備，極少部分學(xué)生尚未擁有自己的移動設(shè)備，但該部分學(xué)生可以向父母尋求幫助。

知識技能方面：學(xué)生在生活中接觸過燃燒，了解火災(zāi)；課上學(xué)習(xí)過氧氣能夠支持燃燒的性質(zhì)，如硫、碳、鐵等物質(zhì)在氧氣中燃燒，對燃燒有一定認識，但不全面。學(xué)生在生活中了解過滅火器的種類，課上學(xué)習(xí)過二氧化碳不支持燃燒的性質(zhì)，但對于滅火的原理還未形成系統(tǒng)的認識。學(xué)生具備基本的實驗觀察、操作技能。

二、教學(xué)特色

基于問題教學(xué)法的初中化學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式如圖1所示。本次教學(xué)具有以下特色：

（1）創(chuàng)新知識傳授方式

課外，教師預(yù)先準(zhǔn)備好與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的問題，發(fā)布至“科學(xué)實驗室”微信公眾平臺，學(xué)生帶著問題，自主學(xué)習(xí)平臺上的微課資源。微課可以隨時暫停、回放，學(xué)生不必擔(dān)心漏掉知識點，學(xué)習(xí)氛圍更加輕松，利于學(xué)生進行思考、做筆記、課后復(fù)習(xí)鞏固等。翻轉(zhuǎn)課堂為學(xué)生提供了充足的一次知識內(nèi)化時間，也為課內(nèi)二次內(nèi)化知識方式的選擇提供了更多的可能。

（2）轉(zhuǎn)變師生角色

基于問題教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，教師成為了學(xué)生便捷地獲取、利用、處理、應(yīng)用信息資源的幫手，這意味著學(xué)生成為了課堂的中心，學(xué)生的角色將由被動的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥膶W(xué)習(xí)者。課外，教師整理好學(xué)習(xí)資源和教學(xué)問題，發(fā)布到“科學(xué)實驗室”微信公眾平臺，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)完成學(xué)習(xí)任務(wù)，遇到疑難也可以在平臺上與教師、同學(xué)交流討論，完成知識的第一次內(nèi)化。正式上課之前，教師也會精心準(zhǔn)備好有意義的教學(xué)問題，學(xué)生帶著問題于課內(nèi)開展協(xié)作學(xué)習(xí)，完成知識的二次內(nèi)化。

三、教學(xué)目標(biāo)

由于翻轉(zhuǎn)課堂具有顛倒教學(xué)內(nèi)容的特性，學(xué)生在課內(nèi)外需要經(jīng)歷兩次不同程度的知識內(nèi)化過程。因此，翻轉(zhuǎn)課堂的課內(nèi)、課外教學(xué)目標(biāo)是不同的。

1．課外教學(xué)目標(biāo)

通過查閱資料，了解各類滅火器的工作原理、使用方法、適用范圍。通過燃燒系列的探究實驗視頻與線上討論，推理得出燃燒的條件及其關(guān)系。

通過參與線上交流討論，分析生活中的滅火實例，歸納其滅火原理。查閱簡易滅火器的制作資料，解釋該滅火器的滅火原理，總結(jié)其制作步驟，能夠畫出其的結(jié)構(gòu)示意圖。

能夠在“科學(xué)實驗室”微信公眾平臺中自主查找燃燒與滅火的相關(guān)學(xué)習(xí)資料，形成自主學(xué)習(xí)能力，交流討論簡易滅火器的設(shè)計方案，能夠完成制作，上傳學(xué)習(xí)成果。

通過課前微課視頻和資料的學(xué)習(xí)，認識化學(xué)與社會發(fā)展的關(guān)系及化學(xué)學(xué)習(xí)的重要性。

2．課內(nèi)教學(xué)目標(biāo)

通過分析自己及他人的滅火器作品，提出改進方向，設(shè)計改進方案，形成實事求是的實驗觀念。

通過對比分析各素材中滅火器的優(yōu)缺點，培養(yǎng)對比、分析的科學(xué)思維。

查閱資料，參與滅火器再設(shè)計活動，并檢驗其滅火效果，提高防火意識，養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣，發(fā)展科學(xué)探究能力，提高合作、交流、表達能力，體驗化學(xué)知識在實踐中的創(chuàng)造性應(yīng)用。

完成滅火器的更新迭代過程，交流探究過程和結(jié)果，體驗科學(xué)研究的艱辛，樹立終身學(xué)習(xí)理念；參與小組評價，培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑的精神。

四、教學(xué)任務(wù)與教學(xué)流程

本次翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)在落實化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)對“燃燒與滅火”的學(xué)業(yè)要求基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)情分析結(jié)果，在課內(nèi)外設(shè)置了不同的情境問題、探究實驗及拓展活動，具體的教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)流程見表2。其中，以微課及其他相關(guān)學(xué)習(xí)資源為課外教學(xué)內(nèi)容，旨在落實必備基礎(chǔ)知識和技能目標(biāo)，為課內(nèi)學(xué)習(xí)活動的開展提供理論支持。

五、教學(xué)實錄

由于篇幅限制，教學(xué)實施過程及學(xué)生學(xué)習(xí)成果部分，將著重介紹最具有思維訓(xùn)練、最具有技能要求的課內(nèi)教學(xué)情況，關(guān)于線上教學(xué)與課后交流的實施過程及學(xué)習(xí)成果在教學(xué)流程中已有呈現(xiàn)。

1．改進滅火器

【教師】課前，我們在“科學(xué)實驗室”微信教學(xué)平臺中完成了線上學(xué)習(xí)任務(wù)，建構(gòu)了燃燒與滅火的認知模型，學(xué)習(xí)了滅火器的滅火原理、使用方法、適用范圍、注意事項等，畫出了資料中給出的簡易滅火器結(jié)構(gòu)圖，總結(jié)了設(shè)計方案，完成了制作。接下來，我們的主要任務(wù)，是改進滅火器，以得到性能更加優(yōu)良、制作更加簡單、符合綠色化學(xué)觀念的滅火器。圖3為教師的課前教學(xué)資源建設(shè)。圖4呈現(xiàn)了學(xué)生的部分線上學(xué)習(xí)成果。

【提出問題】現(xiàn)在，我們將課前制作的滅火器定義為“一號產(chǎn)品”，請同學(xué)們回顧“一號產(chǎn)品”的制作與使用過程。

說一說：

（1）我們遇到了哪些問題？

（2）產(chǎn)生這些問題的原因是什么？

（3）我們可以怎樣改進？

將我們討論的結(jié)果，填寫在課堂活動記錄單中。

【學(xué)生】小組討論，交流匯報。

【學(xué)生匯報1】我們組成員運用資料中介紹的小蘇打和白醋制作了簡易滅火器，遇到的問題是：制作的滅火器滅火效果不好，沒有把火全滅掉。我們組覺得產(chǎn)生這個問題的原因是放人的小蘇打和白醋太少了，產(chǎn)生的二氧化碳不夠；或者是滅火器體積太大了，產(chǎn)生的壓強不夠。經(jīng)過討論，我們覺得可以增加塑料內(nèi)管的個數(shù)或者大小，這樣可以放人更多的小蘇打；或者更換更小的塑料外瓶，能夠形成更大的壓強。

【學(xué)生匯報2】我們組有成員制作的滅火器穩(wěn)定性不好，在移動過程中，藥品容易提前混合反應(yīng)。為了保證其滅火效果，我們組計劃繼續(xù)選用大瓶體，再用繩子把塑料內(nèi)管吊起來，可以解決穩(wěn)定性不高的問題。

【學(xué)生匯報3】我們使用時發(fā)現(xiàn)：用剪刀在瓶蓋上打孔而制成的簡易噴射口，其形狀不規(guī)則，噴射方向不好控制。因此，再次設(shè)計滅火器的話，我們打算重新設(shè)計噴射口，或者優(yōu)先考慮噴口形狀規(guī)則的原材料。

【教師】聽完同學(xué)們的分析匯報，老師感到很高興，同學(xué)們能夠運用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，這是一個很大的進步。

2．根據(jù)素材改進滅火器

【提供素材】接下來，請同學(xué)們閱讀以下材料（圖5），看看“專家們”是如何改進滅火器的。[12-16]

【教師】針對以上素材，請同學(xué)們分析它們的優(yōu)缺點。

【學(xué)生】小組討論，交流匯報。

【學(xué)生匯報1】素材一、三所運用的藥品有：硫酸鋁和碳酸氫鈉。碳酸氫鈉的俗名是小蘇打，在生活中隨處可見，但硫酸鋁一般存在實驗室中，對于我們學(xué)生來說，不容易接觸到。

【學(xué)生匯報2】素材四、五用到濃鹽酸和碳酸鈉，其中，鹽酸是強酸，且制作滅火器所需的鹽酸濃度較大，在制作過程中存在安全隱患。

【學(xué)生匯報3】素材三用到小蘇打、醋精、醬油瓶，這些藥品和儀器在廚房中就可以備齊，更加貼近生活，我們在家就可以完成制作。但是醋精的酸味太大，制作體驗不佳。

【學(xué)生匯報4】相對比以上五個實驗素材，我們發(fā)現(xiàn)，在生活中最容易備齊的儀器藥品是塑料瓶（外瓶）、冰冰棒塑料管（內(nèi)膽）、小蘇打。這樣的滅火器制作材料簡單易得，制作方法和實驗操作都相對簡單。

【教師】結(jié)合同學(xué)們的兩次分析匯報情況，老師相信同學(xué)們的心中已經(jīng)勾勒出了有自己特色的“新型滅火器”，或許你已經(jīng)迫不及待地想要開始制作了，但在設(shè)計制作之前，請同學(xué)們再閱讀以下材料，或許對同學(xué)們的選材有所幫助。

【教師】從表3中，你能得到什么信息呢？

【學(xué)生1】可以用檸檬酸代替白醋和濃鹽酸，制作和使用過程不會有酸酸的味道產(chǎn)生，且相對安全。

【學(xué)生2】檸檬酸制作滅火器的效果，可能比白醋好，檸檬酸也可以在超市買到，便捷性強。

【教師】那是不是說明，我們也可以用檸檬酸和小蘇打，制作更強的滅火器？

【學(xué)生】是。

【教師】下面，請開始小組討論，確定本小組的滅火器改進方案，畫出其結(jié)構(gòu)圖，完成制作，進行滅火測試。圖6呈現(xiàn)了某小組的討論與制作成果。

【學(xué)生匯報1】我們在實驗素材五的基礎(chǔ)上，從實驗藥品的選擇上進行了改進，選擇用檸檬酸代替濃鹽酸。再用冰冰棒、洗手液瓶，繩子、小蘇打等材料，制作了“新型滅火器”，該滅火器所需材料與藥品完全來源于生活，制作簡單，實踐性強，安全性高，噴射方向穩(wěn)定，避免了提前反應(yīng)。

【學(xué)生匯報2】我們結(jié)合老師給的信息，在實驗素材二的基礎(chǔ)上，用檸檬酸代替醋精，進行了實驗改進，避免了制作過程中酸味的產(chǎn)生，優(yōu)化了制作體驗。同時，考慮到醬油瓶噴口較大，顛倒時有部分氣體逸出，使瓶內(nèi)壓強有所減小，影響噴射效果，就模仿素材五，選用洗瓶代替醬油瓶。

【教師】恭喜同學(xué)們完成了“新型滅火器”的制作。這節(jié)課就到這里。課后，老師會將同學(xué)們的作品：包括滅火器實物、設(shè)計圖等學(xué)習(xí)成果編輯成圖文信息，上傳到“科學(xué)實驗室”公眾平臺，同學(xué)們的家長也會看到我們的表現(xiàn)。同時，也期待同學(xué)們能夠發(fā)現(xiàn)更多的問題，提出更多的改進意見。如果同學(xué)們能制作出更加優(yōu)秀的作品，我們也會在公眾號上展示出來，讓大家看到同學(xué)們的努力。最后，請同學(xué)們清理實驗臺，下課。

六、教學(xué)反思與改進建議

1．教學(xué)反思

像科學(xué)家一樣思考，是全世界科學(xué)教育的共同愿景。本次問題教學(xué)法指導(dǎo)下的“燃燒與滅火”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，借助信息技術(shù)的支持，搭建了利于師生、生生互動的“科學(xué)實驗室”交流平臺，完成了本節(jié)課重難點知識的內(nèi)化。在課內(nèi)設(shè)計了改進滅火器的教學(xué)環(huán)節(jié)，開展了一系列能夠鍛煉學(xué)生科學(xué)思維與實驗探究能力的教學(xué)活動，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識、技能之后能應(yīng)用到日常生活中，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)落地。課后，交流、展示、評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，有助于課后復(fù)習(xí)鞏固，延長教學(xué)時效。同時，課后交流討論環(huán)節(jié)也有助于教師了解學(xué)生在新教學(xué)模式下的學(xué)習(xí)情況，為今后繼續(xù)開展相關(guān)教學(xué)實踐提供理論支持。

在教學(xué)實施過程中也暴露了一些問題，如對滅火器的改進研究還不夠深入，所涉及到的滅火器都為套筒模式，只能一次性使用，無法隨時控制反應(yīng)的發(fā)生與停止；課內(nèi)文獻學(xué)習(xí)時，部分學(xué)生不能有效提取參考文獻中的有用信息；課堂上探究時間有限等。

2．改進建議

新課標(biāo)倡導(dǎo)基于問題、基于項目、基于真實情境的學(xué)習(xí)，注重運用現(xiàn)代化技術(shù)手段，開展探究實踐活動，加強科學(xué)思維的鍛煉。因此，在今后的問題式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐中，一方面可以嘗試改進教科書中的實驗，使之更加便捷化、綠色化、直觀化，為學(xué)生創(chuàng)造更多的動手機會；另一方面，可以借助信息技術(shù)，強化線上討論，嘗試開展線上實驗教學(xué)，使翻轉(zhuǎn)課堂的課內(nèi)外時間分配更加合理、高效，從而得以在課內(nèi)設(shè)計更加具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)。為培養(yǎng)學(xué)生信息獲取能力，教師需要做好課前準(zhǔn)備和課后延伸工作，加強文獻閱讀訓(xùn)練，輔以適當(dāng)引導(dǎo)。為確保體驗充分，可選擇延長課內(nèi)課時，或?qū)⒉糠痔骄繉嵺`放到課外，開設(shè)科學(xué)社團活動等。

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四、小結(jié)

觀察視角的系統(tǒng)化有助于增強聽評課的可操作性，進而達到以評促教的效果，但本文所建構(gòu)的觀察視角并不是一成不變的，教師們應(yīng)當(dāng)根據(jù)項目內(nèi)容本身、教師個人發(fā)展、教研團隊風(fēng)格的不同，進行觀察點的增補、刪減或?qū)⑵浼毣鹊?，使用起來才能更加得心?yīng)手。

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