基于论证式教学的物理翻转课堂设计

2017-11-07黄蕙欢马北河黄赛飞谢桂英于耿华

中学物理·高中 2017年9期

黄蕙欢+马北河+黄赛飞+谢桂英+于耿华

摘要：本文探讨了论证式教学策略与翻转课堂的结合，提出了基于论证式教学的物理翻转课堂模式，并且以自由落体一节为例，说明如何在翻转课堂中应用论证式教学策略.

关键词：论证式教学；翻转课堂；自由落体；教学设计

论证式教学在科学教育中是一种有效的教与学的方式和策略，对发展学生的高级思维能力、理解科学的本质、提高学生的科学素养具有独特的作用.而在翻转课堂中，学生是有备而来的，他们是在课前自学的基础上进行了一定思考，是带着收获，带着问题来到课堂中的，这样学生间的交流就言之有据，研讨效果更好.本文将探讨如何在翻转课堂中引入论证式教学.

1 论证式教学的内涵

论证是提出证据反驳不同的观点与主张的过程.而论证教学指的是在科学教育中融入对话论证学习活动的教与学的方式，这一过程围绕着证据与推理、观念与主张、原理与规则、概念与理论进行[1].通常教师会呈现两种竞争解释的场景，让学生选出他支持的理论，并且提出证据来支持该理论.

在科学教育研究中，图尔敏论证模型作为论证式教学模式的基础.它有三个最基本的成分：主张、资料和根据.其完整模式包括另外三个成分：支援、限定和反驳.支援是对主张的支援性陈述.反驳是指阻止从资料或根据得出主张的因素.有些根据对于主张的证明具有一般性，而有些根据则必须附加一定的条件或限制，才能使对方相信[2].所以限定是对主张的适用性进行条件的限制.

论证式教学让学生经历类似科学家的获得资料、提出主张、为主张进行辩驳等过程，从而能够明确概念和规律的建立过程，并且培养学生的推理能力、问题解决能力以及运用科学语言交流与表达的能力.

2 论证式教学在物理翻转课堂中的意义

2.1 提高物理翻转课堂的课上效率

翻转课堂模式中，课堂主要是交流和讨论，给了师生充分对话的时间，但是一些教师在不讲授知识时就对课堂感到无所适从，一些教师认为课前就是看视频，视频帮教师把所有知识讲完，课堂就是给学生做题.[3]在翻转课堂模式下，要怎样利用课堂多出的时间？又怎么开展充分、深入的对话？论证式教学无疑为我们提供了一种提高课堂效率的方法.另一方面，论证式教学在传统课堂无法推广的原因是教师在课堂上忙于传授新知识，没有给学生充分探究和讨论的时间，甚至在实验后结论也是由教师直接给出，而翻转课堂模式给予了论证式教学足够的时间和空间.论证式教学与翻转课堂结合相得益彰.

2.2 发挥物理翻转课堂的学习自主性

翻转课堂来源于“以学生为中心”的教育思想和布鲁姆的“掌握学习”理论，是“以学生为中心”教育思想和“掌握学习”理论在教学实践中的应用.[4]传统课堂大部分是教师一言堂，在翻转课堂模式中教师在课堂的主要作用不再是讲授，而是组织学生对课前预习不懂的地方进行讨论，而論证式教学则鼓励学生提出质疑，寻找证据，进行反驳，形成主张.学生在论证的氛围下，不再是只接受知识灌输、迷信教科书的容器和考试机器，而真正成为学习的主人.所以论证式教学发挥了学生在翻转课堂的主观能动性.

2.3 凸显物理翻转课堂的科学素养

新课程改革要重点突出培养学生的科学素养，科学探究成为物理课堂的主要形式.然而，仍有许多教师对探究存在这样一种错误的观念：学生进行实验就等于科学探究，而忽视了数据的解释、评价等论证的过程.潘瑶珍指出表达概念理解的有效途径——知识的对话（包括解释和论证）是论证在科学教育中的重要性所在[1].一方面，在对话和论证过程中，学生必须将自己的想法在课堂或头脑中进行表述，并在思考的过程中再精练对概念的理解，从而获得对科学观念和本质的认识；另一方面，在论证的过程中，多种不同的主张、理由、证据会出现在学生面前，学生必须运用推理、判断、分析等高阶思维，从而培养推理和解决问题的能力.

3 基于论证式教学的物理翻转课堂模式

实施翻转课堂前，老师需要确定恰当的课题，一般应用论证式教学策略有社会性科学课题和多概念性科学课题[5].社会性课题指可以讨论引发公众争论的科学成果如核能发电是否该推广；可以讨论物理学史，如论亚里士多德的贡献.多概念社会性话题，针对有多种理解的课题如浮沉条件，迷思概念如牛顿第一定律等.

在确定课题后，老师需要选取其中有对抗、值得论证的观点并组织好材料，进行教学设计.课前主要是由教师呈现论证的原材料，如针对学生迷思概念可以在该知识点的微视频以问题方式提出，引发学生认知冲突，激发学生思考，学生在对自主学习资料的研究中初步形成自己的观点，但仍需进一步收集更多的资料和证据来支撑自己的观点.

在课堂上学生进行科学探究，收集证据，围绕观点进行论证，老师和同学都可以对主张进行支援和反驳，并在不断论证过程中明晰概念和增强观点.

结合翻转课堂的模式和论证式教学的元素，提出了如图2所示的基于论证式教学的物理翻转课堂模式.[6-8]

4 基于论证式教学的翻转课堂教学设计

在自由落体这一节课中，学生会有错误的前概念认为重的物体下落得快，在翻转课堂的微视频学习中通过呈现伽利略和亚里士多德的争论，引出学生的前概念，让学生在课堂上通过实验、论证方式纠正错误的观念.下面节选自由落体关于物体下落快慢和物体轻重关系的教学片段对基于论证式教学的物理翻转课堂模式进行说明.

4.1 自主学习，研究资料

学生观看微视频，了解落体运动以及伽利略和亚里士多德的争论，并且设计实验说明物体下落快慢和物体重力的关系.endprint

4.2 科学探究，收集证据

教师引导：通过课前预习，我们知道关于落体运动有两派观点，亚里士多德从生活经验出发，认为重的物体下落得快，伽利略通过逻辑推理得出物体下落快慢和轻重无关.我们能否通过实验来证明谁的观点是正确的？下面时间请同学们设计实验，然后大家来分享一下.

学生开始动手实验，观察实验结果，并得出结论.

4.3 进行论证，形成主张

生1：我将面积一样的金属片和纸片从同一高度释放，金属片先落地，说明重的物体比轻的物体下落得快.（证据、主张）

师：不错，这位同学利用控制变量法设计实验很好.

生2：可是如果将纸片揉成团，这时纸片就比金属片下落得快了，说明轻的有时也比重的下落得快.（证据、主张）

生3：我觉得物体下落和物体重力无关，因为当揉成团的纸片比同样大小一张没揉成团的纸片下落得快，虽然它们质量都是一样的，但是下落快慢也不一样.（证据、主张）

师：既然物体下落和重力无关，那和什么有关呢？

生4：可能是与物体的表面积有关，物体表面积越大，下落速度越慢.（主张）

生5：应该是空气阻力，我们不能忽略物体受到的空气阻力.（反驳）

师：大家觉得谁的观点可能正确？

生6：我觉得是空气阻力，因为其实物体的表面积越大，受到的空气阻力也越大，表面积只是间接因素.（支援）

师：按照这两位同学的说法，说如果没有空气阻力，那么物体下落就一样快？老师这里有一个的玻璃管，里面放入了羽毛和石头.等一下我们把空气抽掉，看一下结果如何.

演示毛钱管实验，羽毛和石头几乎同时落地.（证据）

生：羽毛和石头同时落地.（主张）

生7：羽毛还是比石头慢一点.（反驳）

生8：太快了，看不清.（反驳）

师：幸好老师之前拍摄了一个视频，我们来慢回放看一下……我们发现羽毛和石头几乎同时落地，但是羽毛还是比石头慢一点.那是否说明我们结论不正确？（证据）

生9：不是，因为实验做不到完全真空，如果是完全真空，应该是一样的.（限定）

生10：抽真空前应该补充一个实验作为对照.（证据）

师（故作恍然大悟状）：同学们说得对，没有抽空气前我们能看到石头比羽毛下落得快.但是当抽去空气，羽毛几乎和石头一样快，照这样推理，可以推测在真空环境物体下落应该是一样快.我们在地球很难做到真空，但是在月球上可以认为是真空的，如果在月亮上做实验呢？有没有人课前找过这方面资料？（主张）

生：没有.

师：阿波罗登月的时候，大卫·斯特科走出舱门第一件事，就是一手拿着铁锤，一手拿着羽毛，同时释放.结果如何，你们可以去看相关的记录片.从亚里士多德观察生活中的落体运动，到阿波罗，人类对运动的探索永无止境……（资料）

从以上教学情景可以看出，师生不断组织证据，形成主张，进行论证，中间不断有质疑，通过反驳、支援最后形成一致观点，最后鼓励学生课后去获取更多的资料作为佐证，可以看出论证的课堂是生成的课堂，是开放的课堂，教师在此扮演的是组织者和引导者的角色.

5 思考与建议

5.1 重视在翻转课堂中论证的作用

知识的构建是一个不断思考、对话的过程.翻转课堂的最大特点是给予了学生充分的自主权和保证探究的空间，那么在课堂上就应该有更多的话语权，由于在论证前学生已经有了相当的知识铺垫和自己的思考，所以对于论证环节是有备而来的.在论证的过程中可以不断地把自己的错误认知暴露出来，检验自己在自主学习中的成效，同时可以培养学生的科学态度，帮助学生了解科学的本质.所以应该重视发挥翻转课堂的论证作用.

5.2 开发适合论证式教学的翻转课堂资源

国内对于翻转课堂和论证式教学还不是很熟悉，教师对于什么课题适合翻转，什么时候进行论证还不了解，所以实施起来会有一定困难，因此应该探讨更多适合论证式教学的翻转课堂课题，开发相应的资源和教学设计进行共享.

5.3 融会贯通而非追求固定的模式

论证式教学的实质在于将科学领域的论证引入课堂，强调推理、辩论与质疑，以此促进学生理解科学概念和科学本质，促进学生的思维发展.进行论证式教学的翻转课堂不一定遵循一定的模式，重要的目的是将科学论证的思想融入课堂中，发挥学生自主学习的积极性，实现翻转课堂最好的效果.

参考文献：

[1]潘瑶珍. 基于论证的科学教育[J].全球教育展望，2010，06：82-86.

[2]任红艳，李广洲. 图尔敏论证模型在科学教育中的研究进展[J].外国中小学教育，2012，09：28-34.

[3]毕宁. 中学翻转课堂教学模式效率问题研究[D].西南大學，2015.

[4] 庞忠荣. 翻转课堂研究述评[J].中国教育技术装备，2014，18：56-58.

[5]杜爱慧. 论证式教学：一种有效的探究教学模式[J].教育导刊，2011，09：76-78.

[6]田爱丽，吴志宏. 翻转课堂的特征及其有效实施——以理科教学为例[J].中国教育学刊，2014，08：29-33.

[7]陈会源. 基于微视频的翻转课堂教学模式研究[D].山东师范大学，2015.