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摘要：以“探究钠燃烧实验中黑色产物的成因”为例，探索了在翻转课堂模式下将科学探究的主要环节置于课前和课中进行，以有利于提升科学探究的品质，促进师生交往、积极互动，拓展课堂的开放性。
关键词：翻转课堂；科学探究；控制变量；钠燃烧
文章编号：1005–6629（2015）2–0036–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
翻转课堂，是指在信息化环境中，教师提供以微课为主要形式的学习资源，学生在上课前学习微课并完成进阶练习或相关任务，师生在课堂上一起完成作业答疑、协作探究和互动交流等活动的一种新型的教学模式。在翻转课堂中，教学组织形式从“课堂授课听讲 课后完成作业”转变为“课前自主学习 课堂协作探究”。从教学设计的角度看，翻转课堂是一种在线教学和课堂教学相结合的混合式教学设计[1，2]。我们认为，作为理科课程的翻转课堂，不仅要关注知识的传授（微课学习知识点，课堂上巩固强化知识），更要关注让学生通过科学探究获取知识。翻转课堂的教学中如果都是知识传授型教学模式，那科学探究就会被淡化。而化学学科有很多知识是通过探究获得的，高中化学课程标准也指出：“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。”为此，在翻转课堂课题研究中，我们探索了知识传授型、科学探究型和习题训练型三种翻转课堂教学模式。
科学探究的基本过程主要有提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、观察现象、结论与解释等要素构成，而表达与交流、反思与评价则渗透在上述各要素的发生过程中。传统课堂上，面对一个真实的探究过程，要在短短的一堂课中完成探究的全过程，通常很难实现。即使是勉强完成，也可能是点到为止，学生很难发生高品质的思维活动和高质量的交往与互动。在翻转课堂教学模式下，学生有更多的时间在课前围绕微课提出的问题完成部分探究过程（如提出假设、设计实验等），课堂上则能围绕核心问题在互动基础上进行余下的探究活动。本文拟以“探究钠燃烧实验中黑色产物的成因”为例，研究基于翻转课堂的科学探究基本模式。
1 微课的设计及教学基本思路
本节课的教学对象是已学过钠的相关知识的高二学生，学生在学习《化学1》时都知道钠燃烧时生成淡黄色过氧化钠的事实，但实际上钠燃烧时还有大量的黑色物质出现（详见人教版教科书插图）。本课题设计的意图是让学生通过科学探究来解决这一认知冲突。
1.1 课前——观看微课、设计实验方案
学生在课前观看教师制作的微课（见表1），观察到钠燃烧后产物中有较多的黑色物质。为探究黑色物质是什么，学生根据教师在微课中提出的4个假设，自主地上网查询相关信息，设计实验方案。
1.2 课堂——完成科学探究
1.2.1 交流、研讨、完善实验方案
学生以小组为单位交流、研讨各自设计的实验方案，然后各组在班级交流。全班同学针对4个假设逐一讨论相关的方案，最后在教师的指导下形成共识。
1.2.2 进行实验、观察现象、结论与解释
学生分组各完成一个假设的验证实验。各小组在班级汇报交流各自的实验现象、结论与解释。
本节翻转课堂的科学探究过程中各要素及其行为主体结构如下：
在交流与互动的过程中，教师针对性地引导学生对相关方案进行分析和评价，如针对假设3，学生共提出三种方案：
方案1：将除去表层的钠置于玻璃管中，通入二氧化碳气体后，点燃金属钠，观察产物颜色。
方案2：将除去表层的钠分别置于玻璃管中，将空气和纯氧分别通入试管中，点燃金属钠，比较燃烧后产物颜色。
方案3：将除去表层的钠分别置于玻璃管中，将空气和除去二氧化碳的空气（将空气通入碱石灰）分别通入试管中，点燃金属钠，比较燃烧后产物颜色。
教师根据上述方案，提出如下问题让学生反思和评价：
验证假设3的三个方案中，哪些方案不合理？哪个方案最优？说明理由。
学生分组讨论后，对这三个方案进行了如下评价：
方案1只能证明Na能在纯的CO2中燃烧，但并不能表明Na能和浓度约为0.03%的空气中的CO2反应。该方案存在的问题是没有控制好实验的变量，方案中出现了气体成分和浓度都不同的两个变量。
方案2也没有控制好实验的变量。纯氧和空气比较，除了不含二氧化碳外，其氧气的浓度也不同，出现了气体成分和浓度都不同的两个变量。
方案3较好地控制了实验的变量——两种气体中唯一不同的是二氧化碳含量。如果黑色产物明显减少，则表明黑色产物与CO2有关。
关键词：翻转课堂；科学探究；控制变量；钠燃烧
文章编号：1005–6629（2015）2–0036–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
翻转课堂，是指在信息化环境中，教师提供以微课为主要形式的学习资源，学生在上课前学习微课并完成进阶练习或相关任务，师生在课堂上一起完成作业答疑、协作探究和互动交流等活动的一种新型的教学模式。在翻转课堂中，教学组织形式从“课堂授课听讲 课后完成作业”转变为“课前自主学习 课堂协作探究”。从教学设计的角度看，翻转课堂是一种在线教学和课堂教学相结合的混合式教学设计[1，2]。我们认为，作为理科课程的翻转课堂，不仅要关注知识的传授（微课学习知识点，课堂上巩固强化知识），更要关注让学生通过科学探究获取知识。翻转课堂的教学中如果都是知识传授型教学模式，那科学探究就会被淡化。而化学学科有很多知识是通过探究获得的，高中化学课程标准也指出：“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学研究的过程，激发学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。”为此，在翻转课堂课题研究中，我们探索了知识传授型、科学探究型和习题训练型三种翻转课堂教学模式。
科学探究的基本过程主要有提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、观察现象、结论与解释等要素构成，而表达与交流、反思与评价则渗透在上述各要素的发生过程中。传统课堂上，面对一个真实的探究过程，要在短短的一堂课中完成探究的全过程，通常很难实现。即使是勉强完成，也可能是点到为止，学生很难发生高品质的思维活动和高质量的交往与互动。在翻转课堂教学模式下，学生有更多的时间在课前围绕微课提出的问题完成部分探究过程（如提出假设、设计实验等），课堂上则能围绕核心问题在互动基础上进行余下的探究活动。本文拟以“探究钠燃烧实验中黑色产物的成因”为例，研究基于翻转课堂的科学探究基本模式。
1 微课的设计及教学基本思路
本节课的教学对象是已学过钠的相关知识的高二学生，学生在学习《化学1》时都知道钠燃烧时生成淡黄色过氧化钠的事实，但实际上钠燃烧时还有大量的黑色物质出现（详见人教版教科书插图）。本课题设计的意图是让学生通过科学探究来解决这一认知冲突。
1.1 课前——观看微课、设计实验方案
学生在课前观看教师制作的微课（见表1），观察到钠燃烧后产物中有较多的黑色物质。为探究黑色物质是什么，学生根据教师在微课中提出的4个假设，自主地上网查询相关信息，设计实验方案。
1.2 课堂——完成科学探究
1.2.1 交流、研讨、完善实验方案
学生以小组为单位交流、研讨各自设计的实验方案，然后各组在班级交流。全班同学针对4个假设逐一讨论相关的方案，最后在教师的指导下形成共识。
1.2.2 进行实验、观察现象、结论与解释
学生分组各完成一个假设的验证实验。各小组在班级汇报交流各自的实验现象、结论与解释。
本节翻转课堂的科学探究过程中各要素及其行为主体结构如下：
在交流与互动的过程中，教师针对性地引导学生对相关方案进行分析和评价，如针对假设3，学生共提出三种方案：
方案1：将除去表层的钠置于玻璃管中，通入二氧化碳气体后，点燃金属钠，观察产物颜色。
方案2：将除去表层的钠分别置于玻璃管中，将空气和纯氧分别通入试管中，点燃金属钠，比较燃烧后产物颜色。
方案3：将除去表层的钠分别置于玻璃管中，将空气和除去二氧化碳的空气（将空气通入碱石灰）分别通入试管中，点燃金属钠，比较燃烧后产物颜色。
教师根据上述方案，提出如下问题让学生反思和评价：
验证假设3的三个方案中，哪些方案不合理？哪个方案最优？说明理由。
学生分组讨论后，对这三个方案进行了如下评价：
方案1只能证明Na能在纯的CO2中燃烧，但并不能表明Na能和浓度约为0.03%的空气中的CO2反应。该方案存在的问题是没有控制好实验的变量，方案中出现了气体成分和浓度都不同的两个变量。
方案2也没有控制好实验的变量。纯氧和空气比较，除了不含二氧化碳外，其氧气的浓度也不同，出现了气体成分和浓度都不同的两个变量。
方案3较好地控制了实验的变量——两种气体中唯一不同的是二氧化碳含量。如果黑色产物明显减少，则表明黑色产物与CO2有关。