基于論證式教學的物理翻轉課堂設計

黃蕙歡+馬北河+黃賽飛+謝桂英+于耿華

摘 要： 本文探討了論證式教學策略與翻轉課堂的結合，提出了基于論證式教學的物理翻轉課堂模式，并且以自由落體一節(jié)為例，說明如何在翻轉課堂中應用論證式教學策略.

關鍵詞： 論證式教學； 翻轉課堂；自由落體；教學設計

論證式教學在科學教育中是一種有效的教與學的方式和策略，對發(fā)展學生的高級思維能力、理解科學的本質、提高學生的科學素養(yǎng)具有獨特的作用.而在翻轉課堂中，學生是有備而來的，他們是在課前自學的基礎上進行了一定思考，是帶著收獲，帶著問題來到課堂中的，這樣學生間的交流就言之有據，研討效果更好.本文將探討如何在翻轉課堂中引入論證式教學.

1 論證式教學的內涵

論證是提出證據反駁不同的觀點與主張的過程.而論證教學指的是在科學教育中融入對話論證學習活動的教與學的方式，這一過程圍繞著證據與推理、觀念與主張、原理與規(guī)則、概念與理論進行[1].通常教師會呈現(xiàn)兩種競爭解釋的場景，讓學生選出他支持的理論，并且提出證據來支持該理論.

在科學教育研究中，圖爾敏論證模型作為論證式教學模式的基礎.它有三個最基本的成分：主張、資料和根據.其完整模式包括另外三個成分：支援、限定和反駁.支援是對主張的支援性陳述.反駁是指阻止從資料或根據得出主張的因素.有些根據對于主張的證明具有一般性，而有些根據則必須附加一定的條件或限制，才能使對方相信[2].所以限定是對主張的適用性進行條件的限制.

論證式教學讓學生經歷類似科學家的獲得資料、提出主張、為主張進行辯駁等過程，從而能夠明確概念和規(guī)律的建立過程，并且培養(yǎng)學生的推理能力、問題解決能力以及運用科學語言交流與表達的能力.

2 論證式教學在物理翻轉課堂中的意義

2.1 提高物理翻轉課堂的課上效率

翻轉課堂模式中，課堂主要是交流和討論，給了師生充分對話的時間，但是一些教師在不講授知識時就對課堂感到無所適從，一些教師認為課前就是看視頻，視頻幫教師把所有知識講完，課堂就是給學生做題.[3]在翻轉課堂模式下，要怎樣利用課堂多出的時間？又怎么開展充分、深入的對話？論證式教學無疑為我們提供了一種提高課堂效率的方法.另一方面，論證式教學在傳統(tǒng)課堂無法推廣的原因是教師在課堂上忙于傳授新知識，沒有給學生充分探究和討論的時間，甚至在實驗后結論也是由教師直接給出，而翻轉課堂模式給予了論證式教學足夠的時間和空間.論證式教學與翻轉課堂結合相得益彰.

2.2 發(fā)揮物理翻轉課堂的學習自主性

翻轉課堂來源于“以學生為中心”的教育思想和布魯姆的“掌握學習”理論，是“以學生為中心”教育思想和“掌握學習”理論在教學實踐中的應用.[4]傳統(tǒng)課堂大部分是教師一言堂，在翻轉課堂模式中教師在課堂的主要作用不再是講授，而是組織學生對課前預習不懂的地方進行討論，而論證式教學則鼓勵學生提出質疑，尋找證據，進行反駁，形成主張.學生在論證的氛圍下，不再是只接受知識灌輸、迷信教科書的容器和考試機器，而真正成為學習的主人.所以論證式教學發(fā)揮了學生在翻轉課堂的主觀能動性.

2.3 凸顯物理翻轉課堂的科學素養(yǎng)

新課程改革要重點突出培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，科學探究成為物理課堂的主要形式.然而，仍有許多教師對探究存在這樣一種錯誤的觀念：學生進行實驗就等于科學探究，而忽視了數(shù)據的解釋、評價等論證的過程.潘瑤珍指出表達概念理解的有效途徑——知識的對話（包括解釋和論證）是論證在科學教育中的重要性所在[1].一方面，在對話和論證過程中，學生必須將自己的想法在課堂或頭腦中進行表述，并在思考的過程中再精練對概念的理解，從而獲得對科學觀念和本質的認識；另一方面，在論證的過程中，多種不同的主張、理由、證據會出現(xiàn)在學生面前，學生必須運用推理、判斷、分析等高階思維，從而培養(yǎng)推理和解決問題的能力.

3 基于論證式教學的物理翻轉課堂模式

實施翻轉課堂前，老師需要確定恰當?shù)恼n題，一般應用論證式教學策略有社會性科學課題和多概念性科學課題[5].社會性課題指可以討論引發(fā)公眾爭論的科學成果如核能發(fā)電是否該推廣；可以討論物理學史，如論亞里士多德的貢獻.多概念社會性話題，針對有多種理解的課題如浮沉條件，迷思概念如牛頓第一定律等.

在確定課題后，老師需要選取其中有對抗、值得論證的觀點并組織好材料，進行教學設計.課前主要是由教師呈現(xiàn)論證的原材料，如針對學生迷思概念可以在該知識點的微視頻以問題方式提出，引發(fā)學生認知沖突，激發(fā)學生思考，學生在對自主學習資料的研究中初步形成自己的觀點，但仍需進一步收集更多的資料和證據來支撐自己的觀點.

在課堂上學生進行科學探究，收集證據，圍繞觀點進行論證，老師和同學都可以對主張進行支援和反駁，并在不斷論證過程中明晰概念和增強觀點.

結合翻轉課堂的模式和論證式教學的元素，提出了如圖2所示的基于論證式教學的物理翻轉課堂模式.[6-8]

4 基于論證式教學的翻轉課堂教學設計

在自由落體這一節(jié)課中，學生會有錯誤的前概念認為重的物體下落得快，在翻轉課堂的微視頻學習中通過呈現(xiàn)伽利略和亞里士多德的爭論，引出學生的前概念，讓學生在課堂上通過實驗、論證方式糾正錯誤的觀念.下面節(jié)選自由落體關于物體下落快慢和物體輕重關系的教學片段對基于論證式教學的物理翻轉課堂模式進行說明.

4.1 自主學習，研究資料

學生觀看微視頻，了解落體運動以及伽利略和亞里士多德的爭論，并且設計實驗說明物體下落快慢和物體重力的關系.endprint

4.2 科學探究，收集證據

教師引導：通過課前預習，我們知道關于落體運動有兩派觀點，亞里士多德從生活經驗出發(fā)，認為重的物體下落得快，伽利略通過邏輯推理得出物體下落快慢和輕重無關.我們能否通過實驗來證明誰的觀點是正確的？下面時間請同學們設計實驗，然后大家來分享一下.

學生開始動手實驗，觀察實驗結果，并得出結論.

4.3 進行論證，形成主張

生1：我將面積一樣的金屬片和紙片從同一高度釋放，金屬片先落地，說明重的物體比輕的物體下落得快.（證據、主張）

師：不錯，這位同學利用控制變量法設計實驗很好.

生2：可是如果將紙片揉成團，這時紙片就比金屬片下落得快了，說明輕的有時也比重的下落得快.（證據、主張）

生3：我覺得物體下落和物體重力無關，因為當揉成團的紙片比同樣大小一張沒揉成團的紙片下落得快，雖然它們質量都是一樣的，但是下落快慢也不一樣.（證據、主張）

師：既然物體下落和重力無關，那和什么有關呢？

生4：可能是與物體的表面積有關，物體表面積越大，下落速度越慢.（主張）

生5：應該是空氣阻力，我們不能忽略物體受到的空氣阻力.（反駁）

師：大家覺得誰的觀點可能正確？

生6：我覺得是空氣阻力，因為其實物體的表面積越大，受到的空氣阻力也越大，表面積只是間接因素.（支援）

師：按照這兩位同學的說法，說如果沒有空氣阻力，那么物體下落就一樣快？老師這里有一個的玻璃管，里面放入了羽毛和石頭.等一下我們把空氣抽掉，看一下結果如何.

演示毛錢管實驗，羽毛和石頭幾乎同時落地.（證據）

生：羽毛和石頭同時落地.（主張）

生7：羽毛還是比石頭慢一點.（反駁）

生8：太快了，看不清.（反駁）

師：幸好老師之前拍攝了一個視頻，我們來慢回放看一下……我們發(fā)現(xiàn)羽毛和石頭幾乎同時落地，但是羽毛還是比石頭慢一點.那是否說明我們結論不正確？（證據）

生9：不是，因為實驗做不到完全真空，如果是完全真空，應該是一樣的.（限定）

生10：抽真空前應該補充一個實驗作為對照.（證據）

師（故作恍然大悟狀）：同學們說得對，沒有抽空氣前我們能看到石頭比羽毛下落得快.但是當抽去空氣，羽毛幾乎和石頭一樣快，照這樣推理，可以推測在真空環(huán)境物體下落應該是一樣快.我們在地球很難做到真空，但是在月球上可以認為是真空的，如果在月亮上做實驗呢？有沒有人課前找過這方面資料？（主張）

生：沒有.

師：阿波羅登月的時候，大衛(wèi)·斯特科走出艙門第一件事，就是一手拿著鐵錘，一手拿著羽毛，同時釋放.結果如何，你們可以去看相關的記錄片.從亞里士多德觀察生活中的落體運動，到阿波羅，人類對運動的探索永無止境……（資料）

從以上教學情景可以看出，師生不斷組織證據，形成主張，進行論證，中間不斷有質疑，通過反駁、支援最后形成一致觀點， 最后鼓勵學生課后去獲取更多的資料作為佐證，可以看出論證的課堂是生成的課堂，是開放的課堂，教師在此扮演的是組織者和引導者的角色.

5 思考與建議

5.1 重視在翻轉課堂中論證的作用

知識的構建是一個不斷思考、對話的過程.翻轉課堂的最大特點是給予了學生充分的自主權和保證探究的空間，那么在課堂上就應該有更多的話語權，由于在論證前學生已經有了相當?shù)闹R鋪墊和自己的思考，所以對于論證環(huán)節(jié)是有備而來的.在論證的過程中可以不斷地把自己的錯誤認知暴露出來，檢驗自己在自主學習中的成效，同時可以培養(yǎng)學生的科學態(tài)度，幫助學生了解科學的本質.所以應該重視發(fā)揮翻轉課堂的論證作用.

5.2 開發(fā)適合論證式教學的翻轉課堂資源

國內對于翻轉課堂和論證式教學還不是很熟悉，教師對于什么課題適合翻轉，什么時候進行論證還不了解，所以實施起來會有一定困難，因此應該探討更多適合論證式教學的翻轉課堂課題，開發(fā)相應的資源和教學設計進行共享.

5.3 融會貫通而非追求固定的模式

論證式教學的實質在于將科學領域的論證引入課堂，強調推理、辯論與質疑，以此促進學生理解科學概念和科學本質，促進學生的思維發(fā)展.進行論證式教學的翻轉課堂不一定遵循一定的模式，重要的目的是將科學論證的思想融入課堂中，發(fā)揮學生自主學習的積極性，實現(xiàn)翻轉課堂最好的效果.

參考文獻：

[1]潘瑤珍. 基于論證的科學教育[J].全球教育展望，2010，06：82-86.

[2]任紅艷，李廣洲. 圖爾敏論證模型在科學教育中的研究進展[J].外國中小學教育，2012，09：28-34.

[3]畢寧. 中學翻轉課堂教學模式效率問題研究[D].西南大學，2015.

[4] 龐忠榮. 翻轉課堂研究述評[J].中國教育技術裝備，2014，18：56-58.

[5]杜愛慧. 論證式教學：一種有效的探究教學模式[J].教育導刊，2011，09：76-78.

[6]田愛麗，吳志宏. 翻轉課堂的特征及其有效實施——以理科教學為例[J].中國教育學刊，2014，08：29-33.

[7]陳會源. 基于微視頻的翻轉課堂教學模式研究[D].山東師范大學，2015.

[8]李海龍，鄧敏杰，梁存良. 基于任務的翻轉課堂教學模式設計與應用[J].現(xiàn)代教育技術，2013，09：46-51.endprint