化学教学中基于“翻转课堂”的合作探究

邱绍方王　辉邹　爽王艾玲（广州市第三中学　广东广州　500；华南师范大学化学与环境学院　广东广州　5063）



化学教学中基于“翻转课堂”的合作探究

邱绍方1王辉2邹爽2王艾玲2
（1广州市第三中学广东广州510120；2华南师范大学化学与环境学院广东广州510631）

摘要：文章阐述了“翻转课堂”教学模式和“三种基于”的合作探究，论述了“翻转课堂”教学模式中的课中知识内化阶段宜根据化学学科特点、教材内容和学生课前自主学习反馈的信息，灵活选择基于项目的学习、基于问题的学习和基于设计的学习等不同合作探究方式。

关键词：化学教学；翻转课堂；合作探究

2007年起源于美国科罗拉多州落基山的林地公园高中的“翻转课堂”教学模式正逐步走进我国基础教育课堂。“翻转课堂”教学模式颠倒了知识传授和知识内化过程，学生有更多的课堂时间进行交流讨论、动手实践。那么，如何在“翻转课堂”教学模式的知识内化阶段，有效融合合作学习与探究学习呢？

一、“翻转课堂”教学模式简介

“翻转课堂”教学模式是一种基于互联网平台的将传统课上教学过程与课下学习活动进行调换的新型教学形式。这种教学模式包括“课前自学、课中内化和课后深化”三个阶段［1］，即首先由教师创建微型教学视频，置于互联网平台上，学生课外利用互联网平台进行自学，并提交相关的认知疑惑，教师网上收集学生的疑惑问题，确定合作探究主题，然后运用相关的策略组织学生对捕获的问题进行交流讨论，最后对超越课程标准的问题进行深化探究，引发创新、创造灵感。

二、“三种基于”的合作探究

美国当代教育改革分析家琳达·达林-哈蒙德教授与布里基·巴伦等7位知名学者提出的“三种基于”的合作探究是以基于探究的学习为根据的，主要包括基于项目的学习、基于问题的学习和基于设计的学习这三种方式，并且结合小组合作学习和基于绩效的评价等体系，致力于以理解性的学和教来帮助学生为现在尚不存在的工作做准备，使他们能在未来新环境中灵活运用所学知识解决新出现的问题［2］。基于项目的学习是让学生参与到完成不断深入的项目活动中，以获得在真实世界中解决实际问题的技能和方法；基于问题的学习是让学生小组合作共同研究类似生活中的具有多种解决办法的问题，以确定他们为解决问题需要学习什么知识、怎样解决问题；基于设计的学习是要求学生应用和理解已学知识设计作品。

三、化学教学中基于“翻转课堂”的合作探究

随着科技的发展，新型工作不断涌现，社会对学生的要求越来越高，要求学生能够胜任学校没有教授的工作，即要求学生具有终身学习的能力，也即学会学习、学会社交。合作学习是一种组织形式，尤其能培养学生的社交能力，探究性学习是学习的真谛，是学生应具备的科学素养，二者都是学生终身应具备的能力。“三种基于”的合作探究将合作学习和探究学习有机融合，特别适合当今教育的需要。“翻转课堂”教学模式的重大变化使课堂上知识内化阶段互动交流的时间大大增加了，同伴之间的讨论和互助机会也多了，但不能穿新鞋，走老路，把学生课外自主学习了的内容再讲一遍或简单采用教师问、学生答的单一互动方式，所以，这个知识内化阶段特别需要进行小组合作学习，协作探究，只是小组分组采用动态分组法，教师根据学生反馈的问题进行分组，将提出同一问题或者类似问题的同学编在一个小组。然后根据所涉及的内容和问题的难度分别选择基于项目的学习、基于问题的学习和基于设计的学习等不同的探究学习方式。

1.基于项目的学习

富有成效的基于项目的学习必须以课程为中心，围绕核心概念或原理设计驱动性问题来组织，重点在于探究或利于知识建构的调查，每个学生都必须积极相互依赖，对项目高度负责，提出的问题要真实，源于社会生活实际或为人们普遍关注。例如，学生通过课前微视频预习浓硫酸的性质后，大多数同学都提出了“浓硫酸与铜反应后的溶液为什么有黑色沉淀物，产物只有硫酸铜、二氧化硫和水吗？”的问题，于是笔者设计了案例1进行合作探究。

案例1：请各小组用给出的实验用品和试剂探究铜与浓硫酸反应的产物。

实验用品和试剂：铁架台、酒精灯、试管、棉花、铜丝、浓硫酸、NaOH溶液、品红溶液。

各小组学生完成探究实验后，小组内同学经过充分讨论、质疑，统一认识后，教师组织小组间同学互动，争论的焦点在非气体产物。

第1小组：产物为硫酸铜、二氧化硫和水，因为反应后试管中的灰黑色悬浊液冷却后倒入蒸馏水中，溶液显蓝色，所产生的气体能使品红溶液褪色。

第2小组：无法判断有没有水生成。

第3小组：产物除了硫酸铜和二氧化硫以外，还应该有氧化铜，因为反应后试管中的溶液静置后有黑色沉淀。

第4小组：不可能有氧化铜，因为反应后试管中的溶液中硫酸过量，氧化铜会溶解在热的浓硫酸中。

第5小组：这种黑色沉淀会不会是硫化铜或者硫化亚铜呢？因为硫化铜和硫化亚铜都不溶于硫酸。

第6小组：也可能是硫化铜和硫化亚铜的混合物。

第7小组：反应后试管中的溶液经过静置，发现溶液的颜色是绿色的，加入蒸馏水中稀释后，仍然是绿色的，而不是蓝色的。

第3、4、12小组附和：我们也发现溶液的颜色是绿色的，加入蒸馏水中稀释后，仍然是绿色的。

第8小组：氯化铜溶液是绿色的，会不会是铜丝不干净，引入了氯元素呢？

第9小组：可以将铜丝在酒精灯火焰上灼烧，然后趁热插入乙醇溶液，反复几次后，用所得的光亮的铜丝再与浓硫酸反应。

教师：第3、4、7、12小组的同学观察仔细，发现反应后溶液的颜色是绿色的，加入蒸馏水中稀释后，仍然是绿色的，而不是蓝色的，他们提出问题后，我们大家仔细观察观察，是不是这样啊？

各小组同学仔细观察后，发现溶液的颜色果真是绿色的，加入蒸馏水中稀释后，仍然是绿色的，而不是蓝色的。

教师：请各小组的同学按照第9小组同学提出的方案进行实验探究。

探究完后，小组之间的互动继续进行。

第10小组：按照第9小组的同学提出的方案进行探究后，发现反应后的溶液中有黑色沉淀，静置后，溶液显蓝色，冷却后加入蒸馏水中，溶液显蓝色。

第11小组：这说明我们前面用的铜丝引入了氯元素，怎样引入的呢？

第5小组：用手拿了铜丝，手上汗液中含有氯元素。

第8小组：盛装浓硫酸的试管干燥前用自来水洗过，引入了氯元素。

教师：我们既然是探究，就不要迷信书本上的描述，书本上描述的问题是抽象问题，是根据原始问题提炼而成的。我们探究，看到的是实实在在的本原现象，自然也就产生了一些本原问题，如铜与浓硫酸反应后，在溶液中产生了黑色沉淀，静置后，溶液显绿色，冷却后，加入蒸馏水稀释后，仍然显绿色。同学们用第9组同学提出的方案除去铜丝表面上的氯元素以后，得出反应后的溶液显蓝色，冷却后加入蒸馏水中，溶液仍显蓝色。说明铜丝表面确实引入了氯元素。现在仍然有两个问题需要大家进一步探究，一是铜与浓硫酸反应后溶液中的黑色沉淀究竟是什么？二是除了大家刚才猜想的引入氯元素的途径以外，还有没有其他途径？这两个问题请各小组课后利用网络查找，看看专家们都进行了哪些探究？

经过网络搜索，同学们发现这些黑色沉淀是硫化铜和硫化亚铜的混合物［3］。铜丝表面氯元素的引入主要是厂家为了防止铜在空气中被腐蚀或增强铜的电绝缘性，在铜的表面加了一层肉眼不易发现的聚氯乙烯薄膜［4］。

2.基于问题的学习

基于问题的学习是基于项目的学习的“近亲”，学生以小组的形式研究有意义的问题，这些问题是像现实生活中那样具有多种解决办法的问题。教师指导学生通过一系列活动来推动小组进程，包括理解问题情节、确定相关事实、生成假设、收集信息、确定知识漏洞、学习外部资源、应用知识以及评价过程等。例如，在学习氯气的性质时，学生通过微视频预习后，对与日常生活密切相关的漂白液和漂白粉非常关心，在反馈的问题中有“漂白液和漂白粉溶于水后，起漂白作用的也是HClO吗？”的问题。于是笔者设计了案例2进行合作探究。

案例2：请设计实验方案探究漂白液中起漂白作用的成分。

某小组经查阅相关资料得知，漂白液的主要成分是NaClO，还含有NaCl、NaOH、HClO和Cl2等。其含量随pH的变化而变化，pH＜2时，溶液主要成分为Cl2（反应ClO-+2H++Cl-⇌Cl2+H2O所产生），pH为4-6时，溶液的主要成分为HClO，pH＞9时，溶液主要成分为NaClO［5］，于是设计了如下实验方案进行了实验验证。

3.基于设计的学习

基于设计的学习要求学生理解并应用相关知识设计作品。设计活动需要不断修改和反复地解决问题，即需要“定义→设计→评价→再设计”的循环过程。设计的任务比较复杂，需要学生加强合作，需要分布式的专业知识，并且大量有价值的认知任务在学习中被使用。设计活动对学生理解复杂的知识特别有帮助，且在设计活动中能够很好地学习和应用科学概念。化学合作探究中的设计可以是设计作品（如设计元素周期表，足球烯模型等）、设计方案（如设计探究葡萄酒中抗氧化剂的种类与含量的方案）和某种新型的配方（这种作品富有创新性，难度比较大，在中学比较少见，主要是将来在工作中发挥自己的才智）。例如，学生课前观看铜锌原电池实验的微视频时，细心的同学发现锌片上也有气泡逸出，通过网络平台反馈给了笔者，于是，笔者设计了案例3进行合作探究。

案例3：探究铜锌原电池（以稀硫酸为电解质溶液）中锌片上产生气泡的原因及解决办法。

第1小组：锌片不纯，含有比锌还原性弱的金属或非金属，发生析氢腐蚀。

第2小组：也可能是锌中含有比锌还原性强的金属，发生析氢腐蚀。

教师：刚才有2个小组提出假设，锌片不纯，有没有实验能够证明锌片不纯呢？

第3小组：可以将锌片用氯化钠溶液浸泡一下，看能不能发生吸氧腐蚀？如果能，说明锌片不纯。

第4小组：用怎样的装置呢？

第5小组：可以用教材上铁的吸氧腐蚀的装置进行实验（如图）。

教师：请各小组按照第3小组的方案，第5小组提出的装置进行探究，验证锌片是不是纯的？

第6小组：实验一段时间后，右侧试管中的导管没有形成一段水柱。

各小组的实验都表明锌片是纯的。

教师：既然锌片是纯的，那么锌片表面为什么会有气泡冒出呢？

第7小组：锌片与稀硫酸溶液中的H+直接发生化学反应放出氢气。

教师：那么有没有办法防止锌片与硫酸溶液中的H+直接发生化学反应呢？

第8小组：可以采用双液原电池，将锌片插入盛硫酸锌溶液的甲烧杯中，铜片插入盛硫酸溶液的乙烧杯中，然后将锌片与铜片通过电流计

用导线连接起来，甲、乙两烧杯用盐桥连通。

教师：请各小组用第8小组的实验方案进行实验。

经过学生实验后，各小组都发现锌片上没有气泡冒出了，然后教师总结评价：单液原电池中，由于锌片与硫酸溶液中的H+直接发生化学反应放出氢气，致使电池效率不高，电流在短时间内就会衰减，双液原电池避免了锌片与稀硫酸的直接接触，电池效率高，能够得到持续稳定的电流。

总之，“三种基于”的合作探究将合作学习和探究学习巧妙地结合在一起，在“翻转课堂”的教学中，学生有更多的时间进行互动探究，根据化学学科的特点、教材的内容及学生的需求，灵活选择“三个基于”的学习，提升学生学习的兴趣，培养学生社交技能和终身学习的能力，以达到切实提高化学课堂教学效益的目的。

参考文献

［1］王春.“翻转课堂”教学模式在化学教学中的应用与思考［J］.化学教学，2015，（11）：34-37

［2］（美）琳达·达林-哈蒙德等著.高效学习：我们所知道的理解性教学［M］.冯锐等，译.上海：华东师范大学出版社，2009：5-12

［3］杨淑梅.铜与浓硫酸反应黑色沉淀的探究［J］.长春师范学院学报（自然科学版），2006，25（5）：61-64

［4］夏立先.对铜与浓硫酸反应溶液呈绿色的实验探究［J］.化学教学，2015，（7）：64-65

［5］陈永忠.次氯酸钠溶液漂白性实质探究［J］.中小学实验与装备，2013，23（3）：8-9

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.03.001

文章编号：1008-0546（2016）03-0002-03

中图分类号：G632.41

文献标识码：B