化學教學中基于“翻轉課堂”的合作探究

邱紹方王　輝鄒　爽王艾玲（廣州市第三中學　廣東廣州　500；華南師范大學化學與環境學院　廣東廣州　5063）

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化學教學中基于“翻轉課堂”的合作探究

邱紹方1王輝2鄒爽2王艾玲2
（1廣州市第三中學廣東廣州510120；2華南師范大學化學與環境學院廣東廣州510631）

摘要：文章闡述了“翻轉課堂”教學模式和“三種基于”的合作探究，論述了“翻轉課堂”教學模式中的課中知識內化階段宜根據化學學科特點、教材內容和學生課前自主學習反饋的信息，靈活選擇基于項目的學習、基于問題的學習和基于設計的學習等不同合作探究方式。

關鍵詞：化學教學；翻轉課堂；合作探究

2007年起源于美國科羅拉多州落基山的林地公園高中的“翻轉課堂”教學模式正逐步走進我國基礎教育課堂。“翻轉課堂”教學模式顛倒了知識傳授和知識內化過程，學生有更多的課堂時間進行交流討論、動手實踐。那么，如何在“翻轉課堂”教學模式的知識內化階段，有效融合合作學習與探究學習呢？

一、“翻轉課堂”教學模式簡介

“翻轉課堂”教學模式是一種基于互聯網平臺的將傳統課上教學過程與課下學習活動進行調換的新型教學形式。這種教學模式包括“課前自學、課中內化和課后深化”三個階段［1］，即首先由教師創建微型教學視頻，置于互聯網平臺上，學生課外利用互聯網平臺進行自學，并提交相關的認知疑惑，教師網上收集學生的疑惑問題，確定合作探究主題，然后運用相關的策略組織學生對捕獲的問題進行交流討論，最后對超越課程標準的問題進行深化探究，引發創新、創造靈感。

二、“三種基于”的合作探究

美國當代教育改革分析家琳達·達林-哈蒙德教授與布里基·巴倫等7位知名學者提出的“三種基于”的合作探究是以基于探究的學習為根據的，主要包括基于項目的學習、基于問題的學習和基于設計的學習這三種方式，并且結合小組合作學習和基于績效的評價等體系，致力于以理解性的學和教來幫助學生為現在尚不存在的工作做準備，使他們能在未來新環境中靈活運用所學知識解決新出現的問題［2］。基于項目的學習是讓學生參與到完成不斷深入的項目活動中，以獲得在真實世界中解決實際問題的技能和方法；基于問題的學習是讓學生小組合作共同研究類似生活中的具有多種解決辦法的問題，以確定他們為解決問題需要學習什么知識、怎樣解決問題；基于設計的學習是要求學生應用和理解已學知識設計作品。

三、化學教學中基于“翻轉課堂”的合作探究

隨著科技的發展，新型工作不斷涌現，社會對學生的要求越來越高，要求學生能夠勝任學校沒有教授的工作，即要求學生具有終身學習的能力，也即學會學習、學會社交。合作學習是一種組織形式，尤其能培養學生的社交能力，探究性學習是學習的真諦，是學生應具備的科學素養，二者都是學生終身應具備的能力。“三種基于”的合作探究將合作學習和探究學習有機融合，特別適合當今教育的需要。“翻轉課堂”教學模式的重大變化使課堂上知識內化階段互動交流的時間大大增加了，同伴之間的討論和互助機會也多了，但不能穿新鞋，走老路，把學生課外自主學習了的內容再講一遍或簡單采用教師問、學生答的單一互動方式，所以，這個知識內化階段特別需要進行小組合作學習，協作探究，只是小組分組采用動態分組法，教師根據學生反饋的問題進行分組，將提出同一問題或者類似問題的同學編在一個小組。然后根據所涉及的內容和問題的難度分別選擇基于項目的學習、基于問題的學習和基于設計的學習等不同的探究學習方式。

1.基于項目的學習

富有成效的基于項目的學習必須以課程為中心，圍繞核心概念或原理設計驅動性問題來組織，重點在于探究或利于知識建構的調查，每個學生都必須積極相互依賴，對項目高度負責，提出的問題要真實，源于社會生活實際或為人們普遍關注。例如，學生通過課前微視頻預習濃硫酸的性質后，大多數同學都提出了“濃硫酸與銅反應后的溶液為什么有黑色沉淀物，產物只有硫酸銅、二氧化硫和水嗎？”的問題，于是筆者設計了案例1進行合作探究。

案例1：請各小組用給出的實驗用品和試劑探究銅與濃硫酸反應的產物。

實驗用品和試劑：鐵架臺、酒精燈、試管、棉花、銅絲、濃硫酸、NaOH溶液、品紅溶液。

各小組學生完成探究實驗后，小組內同學經過充分討論、質疑，統一認識后，教師組織小組間同學互動，爭論的焦點在非氣體產物。

第1小組：產物為硫酸銅、二氧化硫和水，因為反應后試管中的灰黑色懸濁液冷卻后倒入蒸餾水中，溶液顯藍色，所產生的氣體能使品紅溶液褪色。

第2小組：無法判斷有沒有水生成。

第3小組：產物除了硫酸銅和二氧化硫以外，還應該有氧化銅，因為反應后試管中的溶液靜置后有黑色沉淀。

第4小組：不可能有氧化銅，因為反應后試管中的溶液中硫酸過量，氧化銅會溶解在熱的濃硫酸中。

第5小組：這種黑色沉淀會不會是硫化銅或者硫化亞銅呢？因為硫化銅和硫化亞銅都不溶于硫酸。

第6小組：也可能是硫化銅和硫化亞銅的混合物。

第7小組：反應后試管中的溶液經過靜置，發現溶液的顏色是綠色的，加入蒸餾水中稀釋后，仍然是綠色的，而不是藍色的。

第3、4、12小組附和：我們也發現溶液的顏色是綠色的，加入蒸餾水中稀釋后，仍然是綠色的。

第8小組：氯化銅溶液是綠色的，會不會是銅絲不干凈，引入了氯元素呢？

第9小組：可以將銅絲在酒精燈火焰上灼燒，然后趁熱插入乙醇溶液，反復幾次后，用所得的光亮的銅絲再與濃硫酸反應。

教師：第3、4、7、12小組的同學觀察仔細，發現反應后溶液的顏色是綠色的，加入蒸餾水中稀釋后，仍然是綠色的，而不是藍色的，他們提出問題后，我們大家仔細觀察觀察，是不是這樣啊？

各小組同學仔細觀察后，發現溶液的顏色果真是綠色的，加入蒸餾水中稀釋后，仍然是綠色的，而不是藍色的。

教師：請各小組的同學按照第9小組同學提出的方案進行實驗探究。

探究完后，小組之間的互動繼續進行。

第10小組：按照第9小組的同學提出的方案進行探究后，發現反應后的溶液中有黑色沉淀，靜置后，溶液顯藍色，冷卻后加入蒸餾水中，溶液顯藍色。

第11小組：這說明我們前面用的銅絲引入了氯元素，怎樣引入的呢？

第5小組：用手拿了銅絲，手上汗液中含有氯元素。

第8小組：盛裝濃硫酸的試管干燥前用自來水洗過，引入了氯元素。

教師：我們既然是探究，就不要迷信書本上的描述，書本上描述的問題是抽象問題，是根據原始問題提煉而成的。我們探究，看到的是實實在在的本原現象，自然也就產生了一些本原問題，如銅與濃硫酸反應后，在溶液中產生了黑色沉淀，靜置后，溶液顯綠色，冷卻后，加入蒸餾水稀釋后，仍然顯綠色。同學們用第9組同學提出的方案除去銅絲表面上的氯元素以后，得出反應后的溶液顯藍色，冷卻后加入蒸餾水中，溶液仍顯藍色。說明銅絲表面確實引入了氯元素。現在仍然有兩個問題需要大家進一步探究，一是銅與濃硫酸反應后溶液中的黑色沉淀究竟是什么？二是除了大家剛才猜想的引入氯元素的途徑以外，還有沒有其他途徑？這兩個問題請各小組課后利用網絡查找，看看專家們都進行了哪些探究？

經過網絡搜索，同學們發現這些黑色沉淀是硫化銅和硫化亞銅的混合物［3］。銅絲表面氯元素的引入主要是廠家為了防止銅在空氣中被腐蝕或增強銅的電絕緣性，在銅的表面加了一層肉眼不易發現的聚氯乙烯薄膜［4］。

2.基于問題的學習

基于問題的學習是基于項目的學習的“近親”，學生以小組的形式研究有意義的問題，這些問題是像現實生活中那樣具有多種解決辦法的問題。教師指導學生通過一系列活動來推動小組進程，包括理解問題情節、確定相關事實、生成假設、收集信息、確定知識漏洞、學習外部資源、應用知識以及評價過程等。例如，在學習氯氣的性質時，學生通過微視頻預習后，對與日常生活密切相關的漂白液和漂白粉非常關心，在反饋的問題中有“漂白液和漂白粉溶于水后，起漂白作用的也是HClO嗎？”的問題。于是筆者設計了案例2進行合作探究。

案例2：請設計實驗方案探究漂白液中起漂白作用的成分。

某小組經查閱相關資料得知，漂白液的主要成分是NaClO，還含有NaCl、NaOH、HClO和Cl2等。其含量隨pH的變化而變化，pH＜2時，溶液主要成分為Cl2（反應ClO-+2H++Cl-?Cl2+H2O所產生），pH為4-6時，溶液的主要成分為HClO，pH＞9時，溶液主要成分為NaClO［5］，于是設計了如下實驗方案進行了實驗驗證。

3.基于設計的學習

基于設計的學習要求學生理解并應用相關知識設計作品。設計活動需要不斷修改和反復地解決問題，即需要“定義→設計→評價→再設計”的循環過程。設計的任務比較復雜，需要學生加強合作，需要分布式的專業知識，并且大量有價值的認知任務在學習中被使用。設計活動對學生理解復雜的知識特別有幫助，且在設計活動中能夠很好地學習和應用科學概念。化學合作探究中的設計可以是設計作品（如設計元素周期表，足球烯模型等）、設計方案（如設計探究葡萄酒中抗氧化劑的種類與含量的方案）和某種新型的配方（這種作品富有創新性，難度比較大，在中學比較少見，主要是將來在工作中發揮自己的才智）。例如，學生課前觀看銅鋅原電池實驗的微視頻時，細心的同學發現鋅片上也有氣泡逸出，通過網絡平臺反饋給了筆者，于是，筆者設計了案例3進行合作探究。

案例3：探究銅鋅原電池（以稀硫酸為電解質溶液）中鋅片上產生氣泡的原因及解決辦法。

第1小組：鋅片不純，含有比鋅還原性弱的金屬或非金屬，發生析氫腐蝕。

第2小組：也可能是鋅中含有比鋅還原性強的金屬，發生析氫腐蝕。

教師：剛才有2個小組提出假設，鋅片不純，有沒有實驗能夠證明鋅片不純呢？

第3小組：可以將鋅片用氯化鈉溶液浸泡一下，看能不能發生吸氧腐蝕？如果能，說明鋅片不純。

第4小組：用怎樣的裝置呢？

第5小組：可以用教材上鐵的吸氧腐蝕的裝置進行實驗（如圖）。

教師：請各小組按照第3小組的方案，第5小組提出的裝置進行探究，驗證鋅片是不是純的？

第6小組：實驗一段時間后，右側試管中的導管沒有形成一段水柱。

各小組的實驗都表明鋅片是純的。

教師：既然鋅片是純的，那么鋅片表面為什么會有氣泡冒出呢？

第7小組：鋅片與稀硫酸溶液中的H+直接發生化學反應放出氫氣。

教師：那么有沒有辦法防止鋅片與硫酸溶液中的H+直接發生化學反應呢？

第8小組：可以采用雙液原電池，將鋅片插入盛硫酸鋅溶液的甲燒杯中，銅片插入盛硫酸溶液的乙燒杯中，然后將鋅片與銅片通過電流計

用導線連接起來，甲、乙兩燒杯用鹽橋連通。

教師：請各小組用第8小組的實驗方案進行實驗。

經過學生實驗后，各小組都發現鋅片上沒有氣泡冒出了，然后教師總結評價：單液原電池中，由于鋅片與硫酸溶液中的H+直接發生化學反應放出氫氣，致使電池效率不高，電流在短時間內就會衰減，雙液原電池避免了鋅片與稀硫酸的直接接觸，電池效率高，能夠得到持續穩定的電流。

總之，“三種基于”的合作探究將合作學習和探究學習巧妙地結合在一起，在“翻轉課堂”的教學中，學生有更多的時間進行互動探究，根據化學學科的特點、教材的內容及學生的需求，靈活選擇“三個基于”的學習，提升學生學習的興趣，培養學生社交技能和終身學習的能力，以達到切實提高化學課堂教學效益的目的。

參考文獻

［1］王春.“翻轉課堂”教學模式在化學教學中的應用與思考［J］.化學教學，2015，（11）：34-37

［2］（美）琳達·達林-哈蒙德等著.高效學習：我們所知道的理解性教學［M］.馮銳等，譯.上海：華東師范大學出版社，2009：5-12

［3］楊淑梅.銅與濃硫酸反應黑色沉淀的探究［J］.長春師范學院學報（自然科學版），2006，25（5）：61-64

［4］夏立先.對銅與濃硫酸反應溶液呈綠色的實驗探究［J］.化學教學，2015，（7）：64-65

［5］陳永忠.次氯酸鈉溶液漂白性實質探究［J］.中小學實驗與裝備，2013，23（3）：8-9

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.001

文章編號：1008-0546（2016）03-0002-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B