科學翻轉課堂開發學生優勢智能的實踐探索

黃恒安

翻轉課堂的核心理念是“課外知識傳授，課堂知識內化”，通常操作是，教師先通過微課方式將知識的傳授放到課前由學生自主學習，再根據學生微課學習情況設計課堂教學內容，組織開展課堂教學活動，引導學生在課堂活動中實現知識的內化與運用，全面培養學科素養。秉承我校自信教育和優勢智能開發的一貫理念，憑借在現代信息技術方面的優勢，我校科學學科率先試水翻轉課堂教學改革，并結合學科特點相機開發學生的優勢智能，先后為我校全體教師貢獻了多節翻轉課堂展示課，包括《一天的食物》《我們是怎樣聽到聲音的》《神奇的小電動機》等。下面我們以《晝夜交替現象》的教學為例，談談我校科學課在翻轉課堂中開發學生優勢智能的操作策略。

一、基于教材和學情分析確定課堂教學目標和教學策略

《晝夜交替現象》出自小學科學教科版五年級下冊“地球的運動”單元第一課。“地球的運動”是小學段首次涉及“地球和宇宙”領域之“宇宙”方面的知識，全部8節課都是圍繞“地球的運動”這個主題展開：第一課重在從最常見的天文現象——晝夜交替現象入手，引導學生自主提出地球運動的各種猜想；后面七節課重點引導學生學習如何不斷尋找科學證據來證明自己的猜想。晝夜交替是地球上最常見的自然現象之一，它產生的原因早有定論，即地球在圍轉太陽公轉的同時自轉，但本課教學并不需要告訴學生這個定論，而是要引導學生學會提出問題、圍繞問題做出猜想，像科學家一樣去經歷實踐探索、搜集證據、不斷發現真理的探究過程，掌握科學探究的一般方法，相機開發學生的學科優勢智能，培養科學素養。

課堂中的科學探究活動通常包括“提出問題”“做出假設”“搜集證據—模擬實驗”“找規律，得出結論”“知識檢測，總結拓展”五個分層遞進的教學環節。“提出問題”的關鍵在于聚焦核心問題；“做出假設”重在引導學生對核心問題展開深入思考，提出自己的觀點和假設，在交流中對他人的觀點提出質疑并接受他人的質疑；“搜集證據——模擬實驗”要求學生學會制訂合理的模擬實驗方案并實施實驗，搜集相關證據驗證自己提出的假說；“找規律，得出結論”則是從搜集到的證據中尋找規律性的東西，經過系統總結得出結論；“知識檢測，總結拓展”是檢測知識掌握情況的重要環節，旨在運用拓展性問題來檢測學生是否真正掌握本課關鍵知識，并引發學生進一步的思考，為下一課的教學埋下伏筆。以上科學探究活動，不僅有利于開發學生的邏輯數學智能、空間智能，還能開發學生的語言智能、自我認知智能等。

五年級的學生對晝夜交替現象都有一定的知識和經驗積累，而且對探究現象背后的原理充滿興趣，因此，在本課中，我們將撇開科學定論不提，直接把“探究地球和太陽怎樣運動才可能產生晝夜交替現象”作為學習目標，并將該目標分解為“提出晝夜交替現象的猜想”“解釋晝夜交替現象的猜想”兩個關鍵的科學探究任務，以探究性學習方式為主，通過課前自主學習探究和課中合作探究落實翻轉課堂“課外知識傳授，課堂知識內化”的學習目標，發展學生的科學思維。

二、通過課前微課和任務探究，落實學生的個性化學習，初步開發學生的優勢智能

在翻轉課堂教學模式下，科學教師須在課前為學生準備兩樣重要的學習材料，一是微課視頻，二是自主探究任務卡，二者互為支撐。微課視頻是支持學生課前高效自主學習的重要材料，制作完成后可發布到優酷網，并生成二維碼張貼在自主探究任務卡上，供學生微信掃描后自主觀看（正常播放、暫停、快進、回放、重播等）學習；自主探究任務卡作為微課視頻的配套學習材料，以任務驅動的方式，指導學生明晰微課學習的重點，并圍繞任務展開自主探究。本課是本單元第一課，基礎性較強，探究任務較重，將自主探究移至課前，可有效彌補學生優勢智能差異性導致的學習難度差異，確保課堂探究的進度統一和探究實效。

在本課中，為了給學生準備優質的微課學習資料，我們通過互聯網搜集了大量視聽素材，精心剪輯，并編寫了旁白腳本，最終錄音合成為一節時長僅為2分53秒的微課視頻（可掃描圖1中的二維碼自主觀看）。課雖微，但內容張力很大，包含了本單元課程內容的導入、本課重要科學概念和理論方法的解說（如相對圓周運動的解釋、科學家有關晝夜交替現象猜想的理論學說、示意圖的繪制方法等）、課前探究任務的布置等豐富的信息，且內容呈現方式多樣，音、像、圖、文結合，既可以訓練學生獲取信息的能力，又可以有效開發學生的優勢智能。比如視頻中提到了哥白尼的日心說概念，卻沒有進一步解釋日心說的內涵，因為地、日相對運動的知識不是本課教學重點，學有余力的學生可以運用適當的方式自主查閱視頻中包含的更多相關信息。

微課學習可以為學生科學猜想打下科學知識的基礎，以知識為基礎發展猜想，可以支撐學生自主發展邏輯數學智能和空間智能等多元智能。本課自主探究任務卡（如圖1）重在引導學生學會用科學的眼光觀察和思考微課視頻中所講述的各種自然現象，用心參與其中設計的科學探究活動，最終用寫繪的方式自主完成晝夜交替現象科學探究之“做出假設”即猜想任務。這是一項融合了科學猜想和繪畫技巧的探究任務，“思”是“寫”和“繪”的核心，需要學生綜合調動邏輯數學智能、自然認知智能、空間智能、身體動覺智能乃至音樂智能等，方能以寫繪的方式完成自我優勢智能的開發。為了幫助學生完成自主猜想，視頻給出了地球和太陽相對運動的六種可能性，并簡單教授了繪制示意圖的方法，只是在讓學生用寫、繪的方式表述地、日相對運動時稍稍增加了難度。因為學生之間的空間想象力和繪畫技能差異較大，完成該任務耗時不一，所以在傳統的課堂中，教師常常無從下手指導，教學效果極不理想。在翻轉課堂中，把這個任務放到課前供學生自主研習、仔細打磨，能力薄弱的學生可以多花一些時間完成任務，確保進入課堂后有充分的準備，提高學習自信。

通常情況下，學生完成微課學習和探究任務后，會在教師限定的時間內提交自主探究任務卡，供教師作學情分析、評價和課堂探究任務卡的設計之用。在本課中，全班50名學生全部完成了該項任務，基本情況如下：學生做出的猜想包含了6種晝夜交替現象的假說，其中4種為主流觀點，包括“地球圍繞太陽轉，同時自轉”“地球自轉”“太陽圍繞地球轉”“地球圍繞太陽轉”，持“地球和太陽互相轉”“地球圍繞太陽轉，太陽自轉”這2種觀點的學生各有1名；學生繪圖表達地、日相對運動的作品差距較大，有繪畫技巧即空間智能的差異，也有用心程度的不同。教師從作品的科學性、新穎性、觀賞性綜合考量，對每個學生的作品給出了初評意見。

三、承接課前自主探究，在翻轉課堂的課堂活動中用小組合作模擬實驗強化科學探究的趣味性，引領全體學生逐漸深入科學探究的神圣殿堂，切實發展邏輯數學智能、空間智能和身體動覺智能，相機開發自我優勢智能

課堂科學探究重在落實全體學生的知識內化。本課課堂科學探究以學生課前自主學習、自主探究為前提，課前探究亦是知識內化的重要組成部分，不同的是，課前探究重在做出猜想，課堂探究重在通過實驗驗證猜想。在本課中，課本僅安排了一項實物模擬實驗，我們分析，課本實驗所用材料不利于學生知識的內化和優勢智能的開發，為了落實翻轉課堂“以生為本”“以學定教”和我校培養學生自信、開發學生優勢智能的基本教學思想，結合小組探究的課堂組織形式，我們精心設計了豐富多彩的課堂探究活動，為學生準備了如下模擬實驗材料，包括教學課件、計算機模擬晝夜交替假說的視頻、一頂用來扮演太陽的紅色帽子、一頂用來扮演地球的藍色帽子、每組一個無支架地球儀和一個由老師控制的遙控球燈、每組一張小組合作探究任務卡等。我們決定以模擬實驗活動為重點，引領學生在課堂中經歷科學探究的過程，切實發展邏輯數學智能、空間智能、身體動覺智能等多元智能，相機強化學生的優勢智能。

（一）提出問題與做出假設

在本課中，“提出問題”和“做出假設”兩個環節其實在課前的學習、探究中已經落實，學生不僅做出了自己的假設，還用文字和繪圖兩種方式表達了這種假設，進入課堂以后，教師在簡單反饋學生課前學習成果之后，便可快速將學生引向組內分享、交流，組織學生展開小組合作探究活動了。

師：課前老師認真研究了咱們班每一名同學的自主探究任務完成情況，發現有的同學學習特別認真、任務完成得特別好。大家都打開自己的作品（上課時已發回到學生手上），看看上面有沒有表揚印章。有兩枚表揚印章的，代表老師對該作品“特別滿意”，說明該作品不僅清晰地表述了太陽和地球的相對運動，而且繪畫作品簡潔、形象、美觀，我們班共有15名同學獲得兩枚表揚印章；上面有1枚表揚印章的，代表老師對該作品“比較滿意”，共有26名同學獲得一枚表揚印章。沒有表揚印章的是需要加油的，有9名同學。老師從“特別滿意”的作品中挑出了4件觀點各不相同的作品（課件依次呈現圖2所示的4幅作品，學生發出驚嘆聲），它們的作者分別是施楊紫嫣、童心怡、林桌穎和余幸澤。下面我們掌聲有請他們上臺來跟大家分享一下他們的觀點！（生鼓掌）

4名學生依次上臺介紹自己的觀點和作品（過程略），教師板書羅列4人的觀點及與他們持相同觀點的人數如下。

施楊紫嫣的假說1：地球圍繞太陽轉，地球同時自轉。持相同觀點者22人。

童心怡的假說2：地球自轉。持相同觀點者8人。

林桌穎的假說3：地球圍繞太陽轉。持相同觀點者10人。

余幸澤的假說4：太陽圍繞地球轉。持相同觀點者8人。

讓學生“現身說法”，不僅體現了以學生為主體的教學思想，而且通過樹立學生身邊的典型，可以對學生形成積極的激勵作用，讓學生進一步明晰好作品的標準并向同學看齊。此外本班還有兩個學生分別提出了“地球和太陽互相轉”“地球圍繞太陽轉，太陽自轉”的假說，雖然畫的不是很好，但觀點有創意，教師亦給予了恰當的關注，表揚了學生善于“從不同角度思考問題”。鑒于本課教學重點在于完善學生的認知構建，教給學生科學探究的方法，教師不再安排兩名學生上臺解說自己的觀點，而是給學生課后自主探究指明了方向、留下了空間，“就讓我們先學會驗證假說的方法，課后再來驗證其他的猜想吧”。

接下來的組內分享，旨在讓學生初步建立起“晝夜交替現象有多種可能的解釋”這個科學概念，同時協調發展多元智能，包括空間智能、語言智能、交際智能和邏輯數學智能等。之后教師簡單總結學生的自主學習和交流的情況，特別表揚了小組交流比較認真的學習小組。

（二）搜集證據—模擬實驗

模擬實驗是本課最重要的科學探究活動，目的是搜集證據，驗證假說是否成立。作為科學探究實驗的一種，模擬實驗不同于真實實驗，它具有模擬性、仿真性。為了保證實驗效果，模擬實驗對實驗材料的選擇、實驗環境的創設有一定要求。在本課中，我們設計了3項模擬實驗，分兩個階段實施。第一階段是實物模擬實驗，將學生分為8個組，每組6—7人，各組分工合作用球燈和地球儀為實驗工具，依次對4種主流假說進行模擬實驗，之后派代表匯報本組實驗結論。第二階段是探究表演模擬實驗和計算機模擬實驗：前者選擇一個組派代表上臺表演，其余學生觀摩表演并進行評價；后者由教師事先設計好計算機課件，選學生上臺現場操作，演示給全班學生觀看。學生在實物模擬實驗中難免出現操作錯誤，導致8個組模擬實驗的結論未必完全一致，因此有必要在教師指導、全班學生見證下，對有爭議的假說進行再次實驗驗證，并啟用學生特別感興趣的探究表演模擬實驗和計算機模擬實驗兩種模擬實驗方式，代替之前的實物模擬實驗，讓學生真正明白實驗結果的可靠性對于科學探究的重要意義，以利于知識的充分內化。

1.實物模擬實驗

實物模擬實驗的實驗材料應盡可能與真實物體具有相似的特征。在本課中，教材原本的設計是用手電筒模擬太陽、用乒乓球模擬地球，我們認為，這兩種材料在實驗中容易產生干擾信息，于是就改用球燈模擬太陽、改用地球儀模擬地球，這樣一來，學生便不再糾結于器材的種種不足（外形和發光方式等），可以集中注意力去解決所要探究的實驗主題了。

師：我們提出了多種假說，怎么來證明這些假說呢？

生：做實驗。

師：沒錯。今天老師給大家介紹一種新的實驗方法，一起來讀讀吧。（課件呈現模擬實驗概念，如圖3；生讀）接下來我們就通過分組模擬實驗來搜集數據，證明我們的觀點。實驗要求是——（課件呈現圖4的“實驗要求”，生讀）注意，實驗完成后要填寫實驗圖表。（實驗圖表上打出了4種假說的圖示，各組在完成實驗后可在對應的假說圖示旁打“√”表示成立，打表示不成立）現在請各組上來一名同學領取實驗器材，球燈亮起時實驗開始，時間為5分鐘。完成實驗后再把器材放回原處。（師依次關閉教室燈、打開各組球燈、打開倒計時器、巡堂）

教室突然暗下來，學生分組圍坐在明亮的球燈下實施科學探究，心中隱隱有些小歡喜；與此同時，《深邃的宇宙》背景音樂緩緩響起，多媒體大屏幕上出現了一幀幀宇宙空間的圖片，將學生的思緒慢慢帶入了茫茫的宇宙中……學生在模擬實驗的過程中觀察到：球燈的光照射到地球儀上以后，會在地球儀的向燈面和背燈面分別形成亮面和暗面；當球燈與地球儀相對運動時，地球儀上的同一個地點比如廣西這個區域會出現明暗交替的現象，剛好可以模擬晝夜交替，驗證自己的假說。學生動手操作，思維活躍，順利建構起自己的科學解釋概念，有效發展了自然認知智能、空間智能和邏輯數學智能。

師：時間到！老師發現各組都完成了實驗，很好。特別表揚第3、第4和第6組，實驗習慣很好，所有材料都整齊地放回了原處。（未得到表揚的學習小組迅速收拾好實驗器材并放回原處）好，我們先看看第一個假說“地球圍繞太陽轉，同時自轉”，實驗結果認為該假說成立的，請小組長舉下手。（8個小組長同時舉手，師在假說1的板書后打“√”）第二個假說“地球圍繞太陽轉”，實驗結果認為該假說成立的，請小組長舉手。（6個小組長同時舉手）6個成立，2個不成立，沒有達成一致。（在假說2的板書后打“？”號）第三個假說“太陽圍繞地球轉”，實驗結果認為成立的，請小組長舉手。（4個小組長同時舉手）也沒有達成一致。（在假說3的板書后打“？”號）第四個假說“地球自轉”，實驗結果認為成立的，請小組長舉手。（7個小組長同時舉手，師在假說4的板書后打“？”號）奇怪了，我們用同樣的材料做同樣的實驗，只有第一個假說結果一致，其他3種假說的驗證結果居然都不一樣，怎么辦呢？

生：再做一次實驗。

從課前自主觀看微課學習、通過寫繪表達“地球和太陽怎樣運動才可能產生晝夜交替現象”的猜想，到課堂組內分享猜想成果、小組實物模擬實驗并相互評價，無不體現了翻轉課堂“把更多的自由思考和討論時間留給學生”的教學思想，充分突顯了學生學習的主體地位。在這個過程中，學生學習小組為了完成實驗，每一個成員都會自覺調動自己的語言智能、交際智能、身體動覺智能、邏輯數學智能等積極參與思考、交流、討論、想象、操作等學習活動，相機發展各自的優勢智能。

2.探究表演模擬實驗和計算機模擬實驗

師：好，再做一次驗證實驗！為了讓大家看得更清楚，我們換一種方法，用探究表演來模擬、驗證大家做出的假說。請看實驗要求（見圖5）。為了保證公平，老師將請出“班級優化大師”（一種隨機抽號軟件）隨機抽取4個小組，請4組同學依次上臺展示4種假說中的一種。（抽號過程略）好，現在抽到的是第一組、第三組、第四組、第八組。先請第一組派兩名同學上臺，表演假說1中的“地球圍繞太陽轉，同時自轉”，其他同學注意觀察表演過程中有沒有出現晝夜交替現象。

第一組兩名學生走上講臺，一生戴紅色帽子模擬太陽，一生戴藍色帽子模擬地球，“地球”左右手分別持“晝”字牌和“夜”字牌。聽到教師的“開始”口令后二人進入表演狀態：“地球”按假說的描述開始圍繞“太陽”公轉，同時自轉，并在轉圈的過程中交替舉起“晝”字牌和“夜”字牌。臺上學生表演投入，臺下學生觀察認真：臺上學生轉到晝夜交替點更換“晝”“夜”字牌時，臺下的學生也能立即喊出來。接下來，教師啟用了計算機建模模擬的方法引導學生搜集證據，仍然請學生來操作計算機模擬動畫。學生通過觀察計算機模擬視頻，再次發現了假說1中真實出現了晝夜交替現象。于是，集體驗證假說1成立。

之后是第三組表演假說2“地球圍繞太陽轉”。“太陽”不動。“地球”圍繞“太陽”轉圈且始終面向“太陽”，因此左手的“晝”字牌始終舉起，而“夜”字牌始終垂放在身體一側。表演完畢，臺下第5組有學生提出質疑。

生：老師，我覺得第三組的表演不對！

師：你的意思是？

生：按照假說，地球只能圍繞太陽轉，不能自轉。可是表演地球的××同學始終面向“太陽”，相當于“地球”在公轉的同時已經在緩慢自轉了。

師：你觀察得很仔細，思考也很縝密，真是咱們班的小科學家！請你上來和老師一起演示一下好嗎？

學生上臺表演地球，繞著“太陽”老師轉圈，始終面向黑板，保證“地球”不自轉。臺下學生恍然大悟，發現這次演示同樣產生了晝夜交替現象。

師：那么請問，假說2“地球圍繞太陽轉”成立嗎？

生：（齊答）成立！

最后，第四和第八組也先后運用了探究表演模擬實驗和計算機模擬實驗兩種方法分別驗證了假說3和假說4，并證實了兩個假說成立。從以上過程可以看出，提出質疑的學生在自然認知智能、身體動覺智能和空間智能方面存在相對優勢，而其他同學的相關智能有待改善。

其實探究表演模擬實驗和計算機模擬實驗并未在教材中出現，它是我們基于翻轉課堂理念和科學課的學科需要自行設計的：由于學生課前已經完成了科學知識的自主學習，課堂教學的重點便是知識的內化了；而針對同一問題采用不同的探究式學習方式，不僅是知識內化的有效手段，而且是學法創新和優勢智能開發的需要。在以上科學探究活動中，學生的自然認知智能、身體動覺智能、邏輯數學智能、空間智能、語言智能、交際智能等都得到了不同程度的強化，而自然認知智能、身體動覺智能和空間智能上的弱勢也得到了一定程度的改善。從實施的過程看，學生探究表演模擬實驗的參與程度很高，不管是表演者還是觀察者都處在積極的思維狀態；而當計算機模擬實驗時，學生又充滿了好奇，調動身體感知覺，“設身處地”感受到了“高科技”手段在解決宇宙科學知識中的探究性問題方面所具備的獨特優勢。

（三）找規律，得出結論

結束了熱鬧的探究，接下來便是安靜地思考，認真總結科學規律了。

師：下面是一個特殊的挑戰任務。請同學們仔細觀察并思考這4種假說有什么共同的特點。

生：（多數學生或獨自思考或相互討論，幾個優秀學生很快發現了規律，舉手回答）都在動。

師：對，都在動。誰能說得更具體一點？

生：我們小組發現，當地球和太陽都在轉動時，就有可能產生晝夜交替現象。

師：真聰明，這么快就被你們找到規律了。用科學術語準確地描述應該是，太陽與地球在做“相對圓周運動”時，就“有可能”產生晝夜交替現象。

三個模擬實驗的實施效果是顯著的。基于模擬探究，學生不僅能夠用科學語言描述現象，能用基于證據的思維表述觀點，能對他人的觀點和實驗做出恰當的評價和質疑，能按要求準備和操作教學材料，能反思和修正自己對科學概念的自我認知，而且能夠透過現象發現“動”的本質。教師的總結提升則如水到渠成。由此可見，翻轉課堂模式下的科學課，不僅能夠保障學生學習的主體地位，有效捍衛科學學科的本質特征，而且可以更加有效地促進學生優勢智能的開發，促進教學目標的達成和學生科學素養的提升。

（四）知識檢測，總結拓展

在這個環節，教師先后出示了三道檢測題“挑戰”學生：前兩道題是只有兩個選項的單項選擇題，第三道題是判斷題“只有一種假說能證明晝夜交替現象成立”，要求學生思考后作答。三道題學生全部順利過關。順著第三道題的內容，教師引出了如下拓展內容：在現有證據下，我們今天驗證的4種假說都能成立。可是，科學事實是唯一的，這4個假說中只能有一個是真實的，這需要同學們以后搜集更多的證據來發現它。

課堂戛然而止，留下了一個懸念，為下一課的探究學習做好了鋪墊。

[本文是廣西教育科學“十三五”規劃A類課題“互聯網+教育背景下運用翻轉課堂理念開發小學生優勢智能的實踐研究”（2017A005）和南寧市教育科學“十三五”規劃重點課題“核心素養教育背景下小學科學‘翻轉課堂教學有效性的評價策略研究”（2017B078）的研究成果]

（責編 白聰敏）