【市一等奖】小学科学翻转课堂教学模式的实践—以“自行车胎为什么爆裂”为例

翻转课堂教学模式是学生在课前通过观看视频讲座完成知识学习，课堂则转化为师生互动、答疑解惑的研讨场。常规科学课仅有40分钟，按照传统线性教学流程，教师需完成课堂导入、概念讲解、器材介绍、操作演示等环节，用时常超过15分钟，留给学生分组做实验的时间不足15分钟。为赶进度，探究常流于形式，实验异化为机械操作，学生的科学思维无法得到深度发展。为此，本文借鉴翻转课堂理念，结合小学生认知特点，探索构建翻转课堂教学模式。该模式将知识传授移至课前，通过微课与导学单引导学生自主学习，将课堂时间聚焦于核心概念的辨析与实验探究，能有效解决课时紧缺问题，显著提升学生学习主动性，是实现科学教学减负提质的有效路径。本文以青岛版四年级下册“自行车胎为什么爆裂”一课为例，详细阐述“课前微课导学—课中深度探究—课后生活拓展”的翻转课堂教学实践。

一、翻转课堂“先学后教”的核心价值

在深入实践之前，教师必须厘清“翻转”背后的逻辑。这不仅仅是教学顺序的调整，更是为了解决传统科学教学中长期存在的深层矛盾。

首先，解决“浅层学习”与“深层探究”的时间冲突。科学探究是一个包含提出问题、作出假设、制订计划、收集证据、处理信息、得出结论等多个要素的复杂认知过程。每一个要素的落实都需要时间沉淀。实施“先学后教”，核心在于课堂时空的重构。将简单的、学生能自主探究掌握的陈述性知识制作成微课，让学生在课前完成，课堂上的40分钟便可以被完整地投入“制订实验计划”的讨论和“反复多次实验”的验证中。充裕的时间是学生从浅层“听懂”走向深层“悟透”的基本保障。

其次，解决“统一教学”与“个性化差异”的矛盾。同一班级的学生科学基础和理解能力存在差异。翻转课堂中的微课让学生有了掌控学习进度的权利。理解力较差的学生可以暂停思考或反复观看，这种无压力的重复学习极大地保护了学生的自尊心；而理解力强的学生则可以倍速播放并查阅更多拓展资料。这种“异步学习”方式有效落实了因材施教原则。

最后，解决“被动接受”与“主动建构”的矛盾。新课标强调，科学教学要培养学生的科学思维。在“先学后教”模式下，学生是带着问题进入课堂的，因为通过课前的微课学习和任务单尝试，学生已有一定的知识储备，但同时产生了新的困惑。当学生带着新的困惑走进课堂，其学习动机便从“要我学”转变为“我要解惑”。此时的课堂，不再是教师演独角戏，而是师生共同解决问题。

二、翻转课堂“先学后教”的操作策略

在小学阶段实施翻转课堂，必须构建一套符合小学生心理特点的操作策略。本探究将其总结为“课前资源驱动、课中深度交互、课后生活迁移”三部曲。

（一）课前阶段：资源驱动与支架搭建

课前自学若无高质量引导，学生的“先学”极易流于形式。因此，教师需精心设计两个核心支架：微课与导学单。

首先是微课制作。微课必须遵循“短、精、趣”原则。鉴于小学生注意力难以长久的特点，微课时长应严格控制在5~8分钟以内，一节微课只聚焦一个知识点。形式上，应摒弃枯燥说教，多采用科学魔术、生活趣事或动画模拟导入，以趣味性作为学生点击视频的第一动力。

其次是配套的导学单设计。导学单不应是增加负担的填空试卷，它可包含三个板块：“挑战台”要求学生利用家中材料完成简易小实验，以获取感性经验；“智慧屋”引导学生根据微课内容思考核心问题；“疑问站”专门留出空间让学生记录困惑。

最后利用平台数据进行精准诊断。教师应在课前收集并梳理学生导学单的反馈信息，分析学生学习的难点和共性疑问。课前分析显示大部分学生已掌握的知识点，课堂上坚决不讲；而错误率高、疑问集中的内容，则是课堂教学的重点。

（二）课中阶段：问题导向与深度探究

基础知识已在课前解决，课堂上的40分钟应专注于暴露问题、深度探究和思维碰撞。

第一环节是“以疑定教”。上课伊始，教师应单刀直入，直接投影出课前收集的典型错题或疑问，引发全班讨论。此时，教师不急于给出答案，而是顺势引导学生通过实验寻找证据。

第二环节是“深度探究”。学生根据猜想自主选择器材，即便实验失败，因时间充裕，教师也可鼓励学生检查装置、分析原因并重新尝试。此时，教师可走下讲台，身份转变为“技术顾问”，在关键时刻给予学生点拨。

第三环节是“研讨建构”。实验结束后的汇报，不仅仅是报告数据，更应展示“思维路径”。学生需阐述实验过程中的发现，包括失败的尝试。这种对过程的反思比单纯的结论更有价值。在全班的交流与辩论中，零散的感性认识逐渐上升为理性的科学概念。

（三）课后阶段：生活迁移与实践应用

翻转课堂的终点不是下课，而是生活。因为核心概念已在课堂上解决，课后教师不再布置书面作业，而是布置“微项目”或“微调查”，如让学生观察生活中的相关现象或尝试制作简单的科学模型。此类作业不仅不会增加学生的负担，反而能让学生明白科学是解释世界的钥匙。

三、课例呈现：以“自行车胎为什么爆裂”为例

（一）课前阶段

课前，教师围绕“自行车爆胎”核心现象制作5分钟实景动画微课，直观演示气体受热膨胀的过程，引导学生初步感知温度变化与车胎内部压力的关联。首先，要求学生利用家中的气球、温水和冷水完成一次简易的冷热对比实验，将观察到的气球变化详细记录下来。随后，结合微课与实验体验，让学生思考“夏季车胎为何更易爆裂”“车胎充气量多少与爆是否有关”等问题，对爆胎形成初步认知。最后，学生需梳理并记录自学过程中产生的疑问，如“橡胶材质是否会随温度变化，固体是否也存在热胀冷缩现象”等。教师通过回收导学单完成学情摸排，将学生集中存在的困惑作为课中探究的核心议题。

（二）课中阶段

◎第一环节：以疑定教———聚焦核心问题

上课伊始，教师直接投影出课前收集的典型疑问：车胎爆裂是因为气体膨胀，那车胎本身（固体）会不会膨胀？

师：（指着屏幕）这是很多同学的共同疑问。今天我们就化身“车胎侦探”，一起来破解自行车胎爆裂的秘密。先看一段大家熟悉的生活场景。

（教师播放一段短视频：烈日下，一辆自行车停在操场边，车胎看起来鼓鼓的。一个小学生骑上车，刚骑了几米，“砰”的一声，车胎爆了）

师：如果当时你在现场，你会怎么解释这件事？

生A：肯定是车胎里的空气被晒热了，空气膨胀，把车胎撑爆了。

生B：我同意。这就像被压扁的（无破损）乒乓球放热水里会鼓起来一样。

师：（追问）那如果只把车胎里的空气抽掉，换成水，装满水的车胎放在太阳下会爆吗？

（学生出现分歧：有的说会，有的说不会）

师：看来光靠猜想还不够。今天我们就像科学家一样，通过实验来验证。而且，我们要探究的不仅是气体，还有固体—车胎本身会不会也热胀。

◎第二环节：深度探究——气体、固体、液体

探究一：气体真的会热胀冷缩吗？———验证猜想教师分发材料包：平底烧瓶、橡胶塞、细玻璃管、红墨水、热水、冷水、水槽。

师：请大家参考课本中的实验装置（出示PPT：用插有玻璃管的橡胶塞将平底烧瓶塞紧，倒立将玻璃管插入水槽的水中，用手捂住平底烧瓶），设计实验验证气体是否热胀冷缩。

（学生分组操作，教师巡回指导，约8分钟后，各组汇报现象）

组1：我们用手捂住烧瓶，玻璃管口开始冒气泡；把手松开，水被吸进玻璃管里了。说明气体受热膨胀，遇冷收缩。

组2：我们试了用热水浇烧瓶，气泡冒得更快；用冰水敷，水一下子吸上来很高。

师：很好。这个实验证明了什么？

全班齐答：气体有热胀冷缩的性质！

教师在黑板板书总结：气体→热胀冷缩（已验证）

探究二：固体也会热胀冷缩吗？———认知冲突

师：刚才我们验证了气体。那固体呢？如这个铜球（出示铜球和铁环装置），常温下它能顺利穿过铁环，如果加热它，还能穿过去吗？

（学生猜测不一）

教师演示实验。

·第一步：常温下，铜球轻松穿过铁环。

·第二步：用酒精灯加热铜球（约2分钟），再尝试穿过铁环———铜球卡住了！

·第三步：将加热后的铜球放入冷水中冷却，再尝试———铜球再次穿过铁环。

师：这个现象说明了什么？

生C：说明铜球受热会变大，遇冷会缩小。

生D：固体也会热胀冷缩！

教师在黑板板书总结：固体→热胀冷缩（已验证）

探究三：液体会如何变化呢？———回归生活，拓展认知

师：气体、固体都会热胀冷缩。那液体呢？如水？

生E：水也会吧？烧水的时候水开了会溢出来。

生F：可是水瓶装满水放冰箱，瓶子会裂开，那应该是水结冰变大了，不是热胀，是冷胀。

师：（眼前一亮）非常好！水确实比较特殊———它在4℃以上时热胀冷缩，但在4℃以下到0℃结冰的过程中是热缩冷胀。所以冬天水管会被冻裂，不是因为热胀，而是因为冷胀。

（教师播放一段短视频：一瓶玻璃瓶装饮料放入冰箱冷冻，瓶子爆裂）

师：这就是我们常说的不能把玻璃瓶装的饮料放进冰箱冷冻的原因。

◎第三环节：研讨建构———从现象到规律

师：通过刚才的实验，我们验证了气体、固体都有热胀冷缩的性质，还知道了水有特殊情况。现在回到最初的问题：自行车胎为什么会在夏天爆裂？谁能完整地解释？

生G：主要有两个原因：一是车胎里的空气受热膨胀，体积变大，对车胎的压力增大；二是车胎本身（橡胶）受热也会变软、膨胀，但橡胶膨胀的程度没有空气大，所以主要是气体膨胀把车胎撑爆了。

生H：还有，如果车胎气打得太满，没有预留膨胀的空间，就更容易爆。

师：（赞许地）解释得非常完整！所以夏天给自行车打气，不能打太满，要留一点余地。

教师在黑板板书总结：自行车胎爆裂的原因

·气体（主因）：空气受热膨胀，压力增大

·固体（次因）：橡胶受热变软、轻微膨胀

·人为因素：气打得太满，无膨胀空间

◎第四环节：课堂梳理———知识系统总结

师：这节课，我们从自行车爆胎的生活现象出发，一步步验证了物质的热胀冷缩性质，现在我们一起梳理总结：发现了什么，验证了什么，有哪些特殊的知识点？

生A：我们验证了气体有热胀冷缩的性质，手捂烧瓶、热水浇烧瓶都能让瓶内气体膨胀冒气泡；遇冷则会收缩，水会进入玻璃管。

生B：通过铜球和铁环的实验，我们知道了固体也有热胀冷缩的性质，受热体积变大，遇冷体积变小。

生C：我们还知道了液体中的水很特殊，不是一直热胀冷缩，结冰的时候它的体积会变大，会冷胀。

师：大家总结得非常全面！我们可以把今天的核心知识记下来：气体、固体普遍具有热胀冷缩的性质，自行车夏天爆胎，就是气体热胀冷缩的典型现象。

师：大家还要记住这一重要的生活常识：夏季给自行车充气时，不能充太满，要为气体的热膨胀预留出空间；玻璃瓶装的液体也不能装满，冷冻食品要避开玻璃瓶，防止冷胀导致容器破裂。

（三）课后阶段

课后，教师以知识迁移为目标，设计两项生活化实践任务，替代传统书面作业。学生需在生活中寻找并记录热胀冷缩的实例，如温度计的刻度变化、夏季绷紧的电线、难以开启的罐头瓶盖等，并尝试用课堂所学进行解释。此外，学生要结合本课知识，向家人讲解夏季自行车车胎的正确充气方法，并给出具体的安全建议。

四、实践反思与优化路径