基于問題教學法的初中化學翻轉課堂教學實踐

陸鵬宇 殷順高

摘要：在“以學生為中心”與“做中學”的教學理念指導下，借助“科學實驗室”微信公眾平臺，運用翻轉課堂教學模式與問題教學法，以“燃燒與滅火”一課為例，詳細介紹了其具體教學過程，為初中化學提供教學參考。學生通過完成線上、線下教學任務，建構了燃燒與滅火認知模型，學會了設計實驗方案，鍛煉了科學思維和實驗探究能力。

關鍵詞：翻轉課堂；問題教學法；初中化學；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

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2023.10.011

問題教學法有助于促進學生質疑，啟發學生思考，打破程序化的教學模式。然而，在實際教學中，問題教學法存在著一定的局限性。目前，該教學法更多應用于語文[1]、英語[2，3]、思政[4，5]等學科，而在實踐性較強的理科教學方面探索較少。因此，如何將問題教學法應用至初中化學教學，有效發展學生的科學思維與實踐能力，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注和研究的課題，形成了諸多的研究成果，如：發展學生“證據推理與模型認知”學科素養的教學實踐[6]、指向學生辯證思維培養的課堂教學[7]、基于“學習導航”模式的教學實踐[8]、實驗裝置改進[9，10]等。隨著信息技術的發展，翻轉課堂教學模式也備受關注。翻轉課堂具有顛倒課內外教學過程的特性，相對突破了教學時間和空間上的限制，使得學生在兩次知識內化方式的選擇上有了更多的可能，也為課內外開展問題教學法提供了保障。據此，本文基于問題教學法，以“燃燒與滅火”為例，開展初中化學翻轉課堂教學實踐，為同行提供教學參考。

一、教學主題分析

1．教學內容分析

本節課內容來自人教版初中化學九年級上冊第七單元課題1“燃燒與滅火”第1課時。本課時教學內容包括：燃燒條件、滅火原理、滅火器設計與制作等知識點。該部分內容與人們生活實際息息相關，是初中化學學習的重要部分。上承氧氣和二氧化碳的性質等知識，下接燃料的利用和開發、化學反應中的能量變化等課題。

2．課標分析

《義務教育化學課程標準（2022年版）》[11]對本節課的內容要求、學業要求、教學提示見表1。

3．學情分析

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

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

二、教學特色

基于問題教學法的初中化學翻轉課堂教學模式如圖1所示。本次教學具有以下特色：

（1）創新知識傳授方式

課外，教師預先準備好與教學內容相關的問題，發布至“科學實驗室”微信公眾平臺，學生帶著問題，自主學習平臺上的微課資源。微課可以隨時暫停、回放，學生不必擔心漏掉知識點，學習氛圍更加輕松，利于學生進行思考、做筆記、課后復習鞏固等。翻轉課堂為學生提供了充足的一次知識內化時間，也為課內二次內化知識方式的選擇提供了更多的可能。

（2）轉變師生角色

基于問題教學的翻轉課堂教學模式中，教師成為了學生便捷地獲取、利用、處理、應用信息資源的幫手，這意味著學生成為了課堂的中心，學生的角色將由被動的接受者轉變為主動的學習者。課外，教師整理好學習資源和教學問題，發布到“科學實驗室”微信公眾平臺，學生通過自主學習完成學習任務，遇到疑難也可以在平臺上與教師、同學交流討論，完成知識的第一次內化。正式上課之前，教師也會精心準備好有意義的教學問題，學生帶著問題于課內開展協作學習，完成知識的二次內化。

三、教學目標

由于翻轉課堂具有顛倒教學內容的特性，學生在課內外需要經歷兩次不同程度的知識內化過程。因此，翻轉課堂的課內、課外教學目標是不同的。

1．課外教學目標

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，總結其制作步驟，能夠畫出其的結構示意圖。

能夠在“科學實驗室”微信公眾平臺中自主查找燃燒與滅火的相關學習資料，形成自主學習能力，交流討論簡易滅火器的設計方案，能夠完成制作，上傳學習成果。

通過課前微課視頻和資料的學習，認識化學與社會發展的關系及化學學習的重要性。

2．課內教學目標

通過分析自己及他人的滅火器作品，提出改進方向，設計改進方案，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缺點，培養對比、分析的科學思維。

查閱資料，參與滅火器再設計活動，并檢驗其滅火效果，提高防火意識，養成良好的實驗習慣，發展科學探究能力，提高合作、交流、表達能力，體驗化學知識在實踐中的創造性應用。

完成滅火器的更新迭代過程，交流探究過程和結果，體驗科學研究的艱辛，樹立終身學習理念；參與小組評價，培養學生敢于質疑的精神。

四、教學任務與教學流程

本次翻轉課堂教學在落實化學課程標準對“燃燒與滅火”的學業要求基礎上，結合學情分析結果，在課內外設置了不同的情境問題、探究實驗及拓展活動，具體的教學環節和教學流程見表2。其中，以微課及其他相關學習資源為課外教學內容，旨在落實必備基礎知識和技能目標，為課內學習活動的開展提供理論支持。

五、教學實錄

由于篇幅限制，教學實施過程及學生學習成果部分，將著重介紹最具有思維訓練、最具有技能要求的課內教學情況，關于線上教學與課后交流的實施過程及學習成果在教學流程中已有呈現。

1．改進滅火器

【教師】課前，我們在“科學實驗室”微信教學平臺中完成了線上學習任務，建構了燃燒與滅火的認知模型，學習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構圖，總結了設計方案，完成了制作。接下來，我們的主要任務，是改進滅火器，以得到性能更加優良、制作更加簡單、符合綠色化學觀念的滅火器。圖3為教師的課前教學資源建設。圖4呈現了學生的部分線上學習成果。

【提出問題】現在，我們將課前制作的滅火器定義為“一號產品”，請同學們回顧“一號產品”的制作與使用過程。

說一說：

（1）我們遇到了哪些問題？

（2）產生這些問題的原因是什么？

（3）我們可以怎樣改進？

將我們討論的結果，填寫在課堂活動記錄單中。

【學生】小組討論，交流匯報。

【學生匯報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。我們組覺得產生這個問題的原因是放人的小蘇打和白醋太少了，產生的二氧化碳不夠；或者是滅火器體積太大了，產生的壓強不夠。經過討論，我們覺得可以增加塑料內管的個數或者大小，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。

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

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

【教師】聽完同學們的分析匯報，老師感到很高興，同學們能夠運用所學知識，發現問題、分析問題、解決問題，這是一個很大的進步。

2．根據素材改進滅火器

【提供素材】接下來，請同學們閱讀以下材料（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，請同學們分析它們的優缺點。

【學生】小組討論，交流匯報。

【學生匯報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，對于我們學生來說，不容易接觸到。

【學生匯報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。

【學生匯報4】相對比以上五個實驗素材，我們發現，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】結合同學們的兩次分析匯報情況，老師相信同學們的心中已經勾勒出了有自己特色的“新型滅火器”，或許你已經迫不及待地想要開始制作了，但在設計制作之前，請同學們再閱讀以下材料，或許對同學們的選材有所幫助。

【教師】從表3中，你能得到什么信息呢？

【學生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生，且相對安全。

【學生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，畫出其結構圖，完成制作，進行滅火測試。圖6呈現了某小組的討論與制作成果。

【學生匯報1】我們在實驗素材五的基礎上，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，噴射方向穩定，避免了提前反應。

【學生匯報2】我們結合老師給的信息，在實驗素材二的基礎上，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生，優化了制作體驗。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】恭喜同學們完成了“新型滅火器”的制作。這節課就到這里。課后，老師會將同學們的作品：包括滅火器實物、設計圖等學習成果編輯成圖文信息，上傳到“科學實驗室”公眾平臺，同學們的家長也會看到我們的表現。同時，也期待同學們能夠發現更多的問題，提出更多的改進意見。如果同學們能制作出更加優秀的作品，我們也會在公眾號上展示出來，讓大家看到同學們的努力。最后，請同學們清理實驗臺，下課。

六、教學反思與改進建議

1．教學反思

像科學家一樣思考，是全世界科學教育的共同愿景。本次問題教學法指導下的“燃燒與滅火”翻轉課堂教學，借助信息技術的支持，搭建了利于師生、生生互動的“科學實驗室”交流平臺，完成了本節課重難點知識的內化。在課內設計了改進滅火器的教學環節，開展了一系列能夠鍛煉學生科學思維與實驗探究能力的教學活動，讓學生在學習化學知識、技能之后能應用到日常生活中，使學生的科學素養落地。課后，交流、展示、評價學生的學習成果，有助于課后復習鞏固，延長教學時效。同時，課后交流討論環節也有助于教師了解學生在新教學模式下的學習情況，為今后繼續開展相關教學實踐提供理論支持。

在教學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，無法隨時控制反應的發生與停止；課內文獻學習時，部分學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

新課標倡導基于問題、基于項目、基于真實情境的學習，注重運用現代化技術手段，開展探究實踐活動，加強科學思維的鍛煉。因此，在今后的問題式翻轉課堂教學實踐中，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，為學生創造更多的動手機會；另一方面，可以借助信息技術，強化線上討論，嘗試開展線上實驗教學，使翻轉課堂的課內外時間分配更加合理、高效，從而得以在課內設計更加具有挑戰性的學習任務。為培養學生信息獲取能力，教師需要做好課前準備和課后延伸工作，加強文獻閱讀訓練，輔以適當引導。為確保體驗充分，可選擇延長課內課時，或將部分探究實踐放到課外，開設科學社團活動等。

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四、小結

觀察視角的系統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，但本文所建構的觀察視角并不是一成不變的，教師們應當根據項目內容本身、教師個人發展、教研團隊風格的不同，進行觀察點的增補、刪減或將其細化等等，使用起來才能更加得心應手。

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