基于論證式教學(xué)的物理翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)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(xué)策略與翻轉(zhuǎn)課堂的結(jié)合，提出了基于論證式教學(xué)的物理翻轉(zhuǎn)課堂模式，并且以自由落體一節(jié)為例，說明如何在翻轉(zhuǎn)課堂中應(yīng)用論證式教學(xué)策略.

關(guān)鍵詞： 論證式教學(xué)； 翻轉(zhuǎn)課堂；自由落體；教學(xué)設(shè)計

論證式教學(xué)在科學(xué)教育中是一種有效的教與學(xué)的方式和策略，對發(fā)展學(xué)生的高級思維能力、理解科學(xué)的本質(zhì)、提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有獨特的作用.而在翻轉(zhuǎn)課堂中，學(xué)生是有備而來的，他們是在課前自學(xué)的基礎(chǔ)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(xué)生間的交流就言之有據(jù)，研討效果更好.本文將探討如何在翻轉(zhuǎn)課堂中引入論證式教學(xué).

1 論證式教學(xué)的內(nèi)涵

論證是提出證據(jù)反駁不同的觀點與主張的過程.而論證教學(xué)指的是在科學(xué)教育中融入對話論證學(xué)習活動的教與學(xué)的方式，這一過程圍繞著證據(jù)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(xué)生選出他支持的理論，并且提出證據(jù)來支持該理論.

在科學(xué)教育研究中，圖爾敏論證模型作為論證式教學(xué)模式的基礎(chǔ).它有三個最基本的成分：主張、資料和根據(jù).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(jù)得出主張的因素.有些根據(jù)對于主張的證明具有一般性，而有些根據(jù)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(xué)讓學(xué)生經(jīng)歷類似科學(xué)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(xué)生的推理能力、問題解決能力以及運用科學(xué)語言交流與表達的能力.

2 論證式教學(xué)在物理翻轉(zhuǎn)課堂中的意義

2.1 提高物理翻轉(zhuǎn)課堂的課上效率

翻轉(zhuǎn)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(xué)生做題.[3]在翻轉(zhuǎn)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(xué)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(xué)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(xué)生充分探究和討論的時間，甚至在實驗后結(jié)論也是由教師直接給出，而翻轉(zhuǎn)課堂模式給予了論證式教學(xué)足夠的時間和空間.論證式教學(xué)與翻轉(zhuǎn)課堂結(jié)合相得益彰.

2.2 發(fā)揮物理翻轉(zhuǎn)課堂的學(xué)習自主性

翻轉(zhuǎn)課堂來源于“以學(xué)生為中心”的教育思想和布魯姆的“掌握學(xué)習”理論，是“以學(xué)生為中心”教育思想和“掌握學(xué)習”理論在教學(xué)實踐中的應(yīng)用.[4]傳統(tǒng)課堂大部分是教師一言堂，在翻轉(zhuǎn)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(xué)生對課前預(yù)習不懂的地方進行討論，而論證式教學(xué)則鼓勵學(xué)生提出質(zhì)疑，尋找證據(jù)，進行反駁，形成主張.學(xué)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(xué)習的主人.所以論證式教學(xué)發(fā)揮了學(xué)生在翻轉(zhuǎn)課堂的主觀能動性.

2.3 凸顯物理翻轉(zhuǎn)課堂的科學(xué)素養(yǎng)

新課程改革要重點突出培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，科學(xué)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(xué)生進行實驗就等于科學(xué)探究，而忽視了數(shù)據(jù)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(xué)教育中的重要性所在[1].一方面，在對話和論證過程中，學(xué)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(xué)觀念和本質(zhì)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(jù)會出現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)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(xué)的物理翻轉(zhuǎn)課堂模式

實施翻轉(zhuǎn)課堂前，老師需要確定恰當?shù)恼n題，一般應(yīng)用論證式教學(xué)策略有社會性科學(xué)課題和多概念性科學(xué)課題[5].社會性課題指可以討論引發(fā)公眾爭論的科學(xué)成果如核能發(fā)電是否該推廣；可以討論物理學(xué)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(xué)設(shè)計.課前主要是由教師呈現(xiàn)論證的原材料，如針對學(xué)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(xué)生認知沖突，激發(fā)學(xué)生思考，學(xué)生在對自主學(xué)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(jù)來支撐自己的觀點.

在課堂上學(xué)生進行科學(xué)探究，收集證據(jù)，圍繞觀點進行論證，老師和同學(xué)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(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂的模式和論證式教學(xué)的元素，提出了如圖2所示的基于論證式教學(xué)的物理翻轉(zhuǎn)課堂模式.[6-8]

4 基于論證式教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計

在自由落體這一節(jié)課中，學(xué)生會有錯誤的前概念認為重的物體下落得快，在翻轉(zhuǎn)課堂的微視頻學(xué)習中通過呈現(xiàn)伽利略和亞里士多德的爭論，引出學(xué)生的前概念，讓學(xué)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(guān)于物體下落快慢和物體輕重關(guān)系的教學(xué)片段對基于論證式教學(xué)的物理翻轉(zhuǎn)課堂模式進行說明.

4.1 自主學(xué)習，研究資料

學(xué)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(shè)計實驗說明物體下落快慢和物體重力的關(guān)系.endprint

4.2 科學(xué)探究，收集證據(jù)

教師引導(dǎo)：通過課前預(yù)習，我們知道關(guān)于落體運動有兩派觀點，亞里士多德從生活經(jīng)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(guān).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(xué)們設(shè)計實驗，然后大家來分享一下.

學(xué)生開始動手實驗，觀察實驗結(jié)果，并得出結(jié)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(jù)、主張）

師：不錯，這位同學(xué)利用控制變量法設(shè)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(jù)、主張）

生3：我覺得物體下落和物體重力無關(guān)，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(zhì)量都是一樣的，但是下落快慢也不一樣.（證據(jù)、主張）

師：既然物體下落和重力無關(guān)，那和什么有關(guān)呢？

生4：可能是與物體的表面積有關(guān)，物體表面積越大，下落速度越慢.（主張）

生5：應(yīng)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(xué)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(jié)果如何.

演示毛錢管實驗，羽毛和石頭幾乎同時落地.（證據(jù)）

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(jié)論不正確？（證據(jù)）

生9：不是，因為實驗做不到完全真空，如果是完全真空，應(yīng)該是一樣的.（限定）

生10：抽真空前應(yīng)該補充一個實驗作為對照.（證據(jù)）

師（故作恍然大悟狀）：同學(xué)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(yīng)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?zāi)兀坑袥]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(jié)果如何，你們可以去看相關(guān)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(xué)情景可以看出，師生不斷組織證據(jù)，形成主張，進行論證，中間不斷有質(zhì)疑，通過反駁、支援最后形成一致觀點， 最后鼓勵學(xué)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(dǎo)者的角色.

5 思考與建議

5.1 重視在翻轉(zhuǎn)課堂中論證的作用

知識的構(gòu)建是一個不斷思考、對話的過程.翻轉(zhuǎn)課堂的最大特點是給予了學(xué)生充分的自主權(quán)和保證探究的空間，那么在課堂上就應(yīng)該有更多的話語權(quán)，由于在論證前學(xué)生已經(jīng)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(xué)習中的成效，同時可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度，幫助學(xué)生了解科學(xué)的本質(zhì).所以應(yīng)該重視發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂的論證作用.

5.2 開發(fā)適合論證式教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂資源

國內(nèi)對于翻轉(zhuǎn)課堂和論證式教學(xué)還不是很熟悉，教師對于什么課題適合翻轉(zhuǎn)，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(yīng)該探討更多適合論證式教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂課題，開發(fā)相應(yīng)的資源和教學(xué)設(shè)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(xué)的實質(zhì)在于將科學(xué)領(lǐng)域的論證引入課堂，強調(diào)推理、辯論與質(zhì)疑，以此促進學(xué)生理解科學(xué)概念和科學(xué)本質(zhì)，促進學(xué)生的思維發(fā)展.進行論證式教學(xué)的翻轉(zhuǎn)課堂不一定遵循一定的模式，重要的目的是將科學(xué)論證的思想融入課堂中，發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習的積極性，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂最好的效果.

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