资源简介

基于问题教学法的初中化学翻转课堂教学实践——以“燃烧与灭火”为例
一、教学主题分析
1．教学内容分析
本节课内容来自人教版初中化学九年级上册第七单元课题1“燃烧与灭火”第1课时。本课时教学内容包括：燃烧条件、灭火原理、灭火器设计与制作等知识点。该部分内容与人们生活实际息息相关，是初中化学学习的重要部分。上承氧气和二氧化碳的性质等知识，下接燃料的利用和开发、化学反应中的能量变化等课题。
2．课标分析
《义务教育化学课程标准（2022年版）》对本节课的内容要求、学业要求、教学提示见表1。
3．学情分析
技术支持方面：课前，我们通过简单的访谈，了解到授课班级中大部分学生拥有自己的移动设备，极少部分学生尚未拥有自己的移动设备，但该部分学生可以向父母寻求帮助。
知识技能方面：学生在生活中接触过燃烧，了解火灾；课上学习过氧气能够支持燃烧的性质，如硫、碳、铁等物质在氧气中燃烧，对燃烧有一定认识，但不全面。学生在生活中了解过灭火器的种类，课上学习过二氧化碳不支持燃烧的性质，但对于灭火的原理还未形成系统的认识。学生具备基本的实验观察、操作技能。
二、教学特色
基于问题教学法的初中化学翻转课堂教学模式如图1所示。本次教学具有以下特色：
（1）创新知识传授方式
课外，教师预先准备好与教学内容相关的问题，发布至“科学实验室”微信公众平台，学生带着问题，自主学习平台上的微课资源。微课可以随时暂停、回放，学生不必担心漏掉知识点，学习氛围更加轻松，利于学生进行思考、做笔记、课后复习巩固等。翻转课堂为学生提供了充足的一次知识内化时间，也为课内二次内化知识方式的选择提供了更多的可能。
（2）转变师生角色
基于问题教学的翻转课堂教学模式中，教师成为了学生便捷地获取、利用、处理、应用信息资源的帮手，这意味着学生成为了课堂的中心，学生的角色将由被动的接受者转变为主动的学习者。课外，教师整理好学习资源和教学问题，发布到“科学实验室”微信公众平台，学生通过自主学习完成学习任务，遇到疑难也可以在平台上与教师、同学交流讨论，完成知识的第一次内化。正式上课之前，教师也会精心准备好有意义的教学问题，学生带着问题于课内开展协作学习，完成知识的二次内化。
三、教学目标
由于翻转课堂具有颠倒教学内容的特性，学生在课内外需要经历两次不同程度的知识内化过程。因此，翻转课堂的课内、课外教学目标是不同的。
1．课外教学目标
通过查阅资料，了解各类灭火器的工作原理、使用方法、适用范围。通过燃烧系列的探究实验视频与线上讨论，推理得出燃烧的条件及其关系。
通过参与线上交流讨论，分析生活中的灭火实例，归纳其灭火原理。查阅简易灭火器的制作资料，解释该灭火器的灭火原理，总结其制作步骤，能够画出其的结构示意图。
能够在“科学实验室”微信公众平台中自主查找燃烧与灭火的相关学习资料，形成自主学习能力，交流讨论简易灭火器的设计方案，能够完成制作，上传学习成果。
通过课前微课视频和资料的学习，认识化学与社会发展的关系及化学学习的重要性。
2．课内教学目标
通过分析自己及他人的灭火器作品，提出改进方向，设计改进方案，形成实事求是的实验观念。
通过对比分析各素材中灭火器的优缺点，培养对比、分析的科学思维。
查阅资料，参与灭火器再设计活动，并检验其灭火效果，提高防火意识，养成良好的实验习惯，发展科学探究能力，提高合作、交流、表达能力，体验化学知识在实践中的创造性应用。
完成灭火器的更新迭代过程，交流探究过程和结果，体验科学研究的艰辛，树立终身学习理念；参与小组评价，培养学生敢于质疑的精神。
四、教学任务与教学流程
本次翻转课堂教学在落实化学课程标准对“燃烧与灭火”的学业要求基础上，结合学情分析结果，在课内外设置了不同的情境问题、探究实验及拓展活动，具体的教学环节和教学流程见表2。其中，以微课及其他相关学习资源为课外教学内容，旨在落实必备基础知识和技能目标，为课内学习活动的开展提供理论支持。
五、教学实录
由于篇幅限制，教学实施过程及学生学习成果部分，将着重介绍最具有思维训练、最具有技能要求的课内教学情况，关于线上教学与课后交流的实施过程及学习成果在教学流程中已有呈现。
1．改进灭火器
【教师】课前，我们在“科学实验室”微信教学平台中完成了线上学习任务，建构了燃烧与灭火的认知模型，学习了灭火器的灭火原理、使用方法、适用范围、注意事项等，画出了资料中给出的简易灭火器结构图，总结了设计方案，完成了制作。接下来，我们的主要任务，是改进灭火器，以得到性能更加优良、制作更加简单、符合绿色化学观念的灭火器。图3为教师的课前教学资源建设。图4呈现了学生的部分线上学习成果。
【提出问题】现在，我们将课前制作的灭火器定义为“一号产品”，请同学们回顾“一号产品”的制作与使用过程。
说一说：
（1）我们遇到了哪些问题？
（2）产生这些问题的原因是什么？
（3）我们可以怎样改进？
将我们讨论的结果，填写在课堂活动记录单中。
【学生】小组讨论，交流汇报。
【学生汇报1】我们组成员运用资料中介绍的小苏打和白醋制作了简易灭火器，遇到的问题是：制作的灭火器灭火效果不好，没有把火全灭掉。我们组觉得产生这个问题的原因是放人的小苏打和白醋太少了，产生的二氧化碳不够；或者是灭火器体积太大了，产生的压强不够。经过讨论，我们觉得可以增加塑料内管的个数或者大小，这样可以放人更多的小苏打；或者更换更小的塑料外瓶，能够形成更大的压强。
【学生汇报2】我们组有成员制作的灭火器稳定性不好，在移动过程中，药品容易提前混合反应。为了保证其灭火效果，我们组计划继续选用大瓶体，再用绳子把塑料内管吊起来，可以解决稳定性不高的问题。
【学生汇报3】我们使用时发现：用剪刀在瓶盖上打孔而制成的简易喷射口，其形状不规则，喷射方向不好控制。因此，再次设计灭火器的话，我们打算重新设计喷射口，或者优先考虑喷口形状规则的原材料。
【教师】听完同学们的分析汇报，老师感到很高兴，同学们能够运用所学知识，发现问题、分析问题、解决问题，这是一个很大的进步。
2．根据素材改进灭火器
【提供素材】接下来，请同学们阅读以下材料，看看“专家们”是如何改进灭火器的。
【教师】针对以上素材，请同学们分析它们的优缺点。
【学生】小组讨论，交流汇报。
【学生汇报1】素材一、三所运用的药品有：硫酸铝和碳酸氢钠。碳酸氢钠的俗名是小苏打，在生活中随处可见，但硫酸铝一般存在实验室中，对于我们学生来说，不容易接触到。
【学生汇报2】素材四、五用到浓盐酸和碳酸钠，其中，盐酸是强酸，且制作灭火器所需的盐酸浓度较大，在制作过程中存在安全隐患。
【学生汇报3】素材三用到小苏打、醋精、酱油瓶，这些药品和仪器在厨房中就可以备齐，更加贴近生活，我们在家就可以完成制作。但是醋精的酸味太大，制作体验不佳。
【学生汇报4】相对比以上五个实验素材，我们发现，在生活中最容易备齐的仪器药品是塑料瓶（外瓶）、冰冰棒塑料管（内胆）、小苏打。这样的灭火器制作材料简单易得，制作方法和实验操作都相对简单。
【教师】结合同学们的两次分析汇报情况，老师相信同学们的心中已经勾勒出了有自己特色的“新型灭火器”，或许你已经迫不及待地想要开始制作了，但在设计制作之前，请同学们再阅读以下材料，或许对同学们的选材有所帮助。
【教师】从表3中，你能得到什么信息呢？
【学生1】可以用柠檬酸代替白醋和浓盐酸，制作和使用过程不会有酸酸的味道产生，且相对安全。
【学生2】柠檬酸制作灭火器的效果，可能比白醋好，柠檬酸也可以在超市买到，便捷性强。
【教师】那是不是说明，我们也可以用柠檬酸和小苏打，制作更强的灭火器？
【学生】是。
【教师】下面，请开始小组讨论，确定本小组的灭火器改进方案，画出其结构图，完成制作，进行灭火测试。图6呈现了某小组的讨论与制作成果。
【学生汇报1】我们在实验素材五的基础上，从实验药品的选择上进行了改进，选择用柠檬酸代替浓盐酸。再用冰冰棒、洗手液瓶，绳子、小苏打等材料，制作了“新型灭火器”，该灭火器所需材料与药品完全来源于生活，制作简单，实践性强，安全性高，喷射方向稳定，避免了提前反应。
【学生汇报2】我们结合老师给的信息，在实验素材二的基础上，用柠檬酸代替醋精，进行了实验改进，避免了制作过程中酸味的产生，优化了制作体验。同时，考虑到酱油瓶喷口较大，颠倒时有部分气体逸出，使瓶内压强有所减小，影响喷射效果，就模仿素材五，选用洗瓶代替酱油瓶。
【教师】恭喜同学们完成了“新型灭火器”的制作。这节课就到这里。课后，老师会将同学们的作品：包括灭火器实物、设计图等学习成果编辑成图文信息，上传到“科学实验室”公众平台，同学们的家长也会看到我们的表现。同时，也期待同学们能够发现更多的问题，提出更多的改进意见。如果同学们能制作出更加优秀的作品，我们也会在公众号上展示出来，让大家看到同学们的努力。最后，请同学们清理实验台，下课。
六、教学反思与改进建议
1．教学反思
像科学家一样思考，是全世界科学教育的共同愿景。本次问题教学法指导下的“燃烧与灭火”翻转课堂教学，借助信息技术的支持，搭建了利于师生、生生互动的“科学实验室”交流平台，完成了本节课重难点知识的内化。在课内设计了改进灭火器的教学环节，开展了一系列能够锻炼学生科学思维与实验探究能力的教学活动，让学生在学习化学知识、技能之后能应用到日常生活中，使学生的科学素养落地。课后，交流、展示、评价学生的学习成果，有助于课后复习巩固，延长教学时效。同时，课后交流讨论环节也有助于教师了解学生在新教学模式下的学习情况，为今后继续开展相关教学实践提供理论支持。
在教学实施过程中也暴露了一些问题，如对灭火器的改进研究还不够深入，所涉及到的灭火器都为套筒模式，只能一次性使用，无法随时控制反应的发生与停止；课内文献学习时，部分学生不能有效提取参考文献中的有用信息；课堂上探究时间有限等。
2．改进建议
新课标倡导基于问题、基于项目、基于真实情境的学习，注重运用现代化技术手段，开展探究实践活动，加强科学思维的锻炼。因此，在今后的问题式翻转课堂教学实践中，一方面可以尝试改进教科书中的实验，使之更加便捷化、绿色化、直观化，为学生创造更多的动手机会；另一方面，可以借助信息技术，强化线上讨论，尝试开展线上实验教学，使翻转课堂的课内外时间分配更加合理、高效，从而得以在课内设计更加具有挑战性的学习任务。为培养学生信息获取能力，教师需要做好课前准备和课后延伸工作，加强文献阅读训练，辅以适当引导。为确保体验充分，可选择延长课内课时，或将部分探究实践放到课外，开设科学社团活动等。

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