論證式教學在高中物理概念課中的應用策略

高志鵬 孫獻文

(河南大學物理與電子學院 河南 開封 475004)

教育部2017年頒布的《普通高中物理課程標準》中，科學論證被列為科學思維的要素之一，科學研究中包括問題、證據、解釋、交流等要素，顯然這些要素也與科學論證相互交融、相互促進.科學論證是由一人或多人利用事實證據、理論知識以及邏輯推理，對觀點和主張進行支持和證實的實踐活動，其中包含對他人觀點的回應和反駁.物理學科其自身的特點可以為論證式教學提供豐富的教學資源.有研究顯示，僅有10.91%的教師認為自己在課堂上經常使用論證式教學.出現這樣的現象很重要的原因就是：教師缺乏論證教學的理論指導和相應的實踐策略，因而導致了教學行為的缺失[1].因此,論證式教學在物理課堂上的應用具有廣闊的探索空間，值得引起同行的關注.

1 高中物理概念課教學現狀

在高中物理教學中，對于概念教學逐步引起人們的重視.但也有一些教師不太重視概念課的教學，認為高中生理解能力強，不需要過多講解就能理解.在實際教學中通過大量重復做習題的手段來訓練學生對概念的理解與掌握[2].這其實是一種本末倒置的做法，以題促學加重了學生學業負擔，如果學生對概念理解不到位，做題也是無從下手.而論證式教學方式注重的是學生科學思維的開發，從概念本質、物理意義、實際應用等方面進行論證，讓學生在論證中掌握知識.

2 論證式教學模式的構建

目前國內外應用最廣泛的論證模式為圖爾敏論證模式，此模式把論證分為：資料、主張、理由、支持、限定、反駁6個要素，如圖1所示.

圖1 物理概念課論證式教學模式

資料是論證由之開始的資料和信息；主張是論證過程中形成的結論；理由是說明如何由資料得到主張；支持是用定理、公式等證明所提出的理由；限定是指在某些條件下主張才能成立；反駁是指主張不成立的情況.其中資料、主張、理由是論證必不可少的3個要素，這6個要素在論證過程中呈現得越詳盡，論證最后得出的結論越接近真理.依據圖爾敏論證模式，構建出適合物理概念課教學的論證模式，如圖1所示.

論證式教學流程首先是由教師創設問題情境，學生提出初步主張，然后學生根據論證資料提出理由，教師可對學生的理由提出支持完善論證，鼓勵學生對爭議性問題進行反駁，最后得出最終主張，如圖2所示.通常一個物理概念包含：定義、物理意義、符號、表達式、單位、矢量和標量、狀態量和過程量、適用范圍等.并不是所有知識都可以進行論證，教師要從具有深度性和爭議性的知識點中選擇可以進行論證的內容.

圖2 物理概念課論證式教學流程

3 論證式教學在概念課教學中的應用策略

3.1 創設問題情境 營造論證氛圍

物理概念大多來源于生活實際，為了方便研究從而對物理事實進行抽象，所以問題情境的創設就可以從學生日常比較熟悉的場景中選取.例如在高中物理必修1加速度的教學中，教師可以創設“去4S店買車”的生活情境.在4S店看車的時候，為了對比各種型號汽車的差異，銷售經理通常會介紹汽車的百公里加速時間.家用車一般是7～10 s，豪華車是5～7 s，而跑車可以是3 s以內.教師就可以依據此生活場景創設問題情境，例如“汽車的百公里加速時間體現的是車輛什么性能？”“除了比較時間，還能比較什么？說說你的理由”“小明說汽車跑得快不快與速度有關，你同意他的說法嗎？”這種生活化的問題情境可以調動學生興趣，促進學生主動思考，也使原先枯燥抽象的物理概念生動起來，學生更易掌握概念.

需要注意的是，提出的問題應具有層次性與關聯性，因為學生在論證時需要從資料中提取證據，對自己的觀點闡釋理由，這個過程并非一蹴而就，而是層層遞進的.從學生認知角度來講，先是理解概念的定義、公式、單位，再是理解概念的特點、性質、物理意義，最后是概念的實際應用.所以問題以“問題鏈”的形式提出效果會更好，每個問題環環相扣，且每一環都有論證.學生學習物理概念就像創作一幅畫，問題引導就好比構建這幅畫的輪廓，科學論證就好比是給畫填充色彩，不論缺少哪一項這幅畫都會成為“殘次品”.

3.2 師生交流互動 顯化論證語言

教師在組織學生開展論證之前，首先要在課堂教學中顯化科學論證，即讓學生知道科學論證包含資料、主張、理由、支持、限定、反駁這些基本構成要素，并且要把這些融入教學語言，向學生展示科學論證的過程和方法.這樣學生才可以通過模仿教師的示范過程，知道論證的形式、推理的過程以及證據的使用等，從而發展學生對科學論證的認識，增強學生進行科學論證的意識[3].概念課的教學通常以教師講授為主，教師的話語權遠超于學生.然而平等的話語權是課堂論證的基礎，教師掌控話語權更多的課堂往往很難出現論證.因此，教師在課堂中應放開話語權，多與學生交流互動，為他們提供話語機會，鼓勵學生發表對物理概念的看法和見解，這樣才能促進課堂論證的產生.由于物理概念的抽象性，學生在學習的時候會存在一些困難，教師可以運用一些論證話語引導幫助學生.例如“你的觀點是什么？”“你能找出哪些證據來證明你的觀點？”“能說說你的理由嗎？”“你認為這樣的觀點正確嗎？”“哪些地方你是不贊同的？”“這樣的結論有什么條件限制嗎？”問題要讓學生辨別出主張、證據、理由、反駁、限定等論證元素，引導學生梳理他們的思路后再開始論證.

傳統物理課上，教師大多以“很好”“非常棒”“對”“不對”這類簡單且以結果為導向的話語來對學生的表現作出評價，評價過后師生的交流互動也就隨之結束，很難產生新的論證.如果教師能夠結合學生的主張、理由及證據等進行細致的評價，那么可能會激發學生新的觀點，有可能展開又一輪的論證，以論證為導向的話語評價能夠加強學生對論證的重視程度，從而提高論證效果.

3.3 多種方式并行 豐富論證資料

教師在教授學生概念時，第一步往往是引入概念，然后再讓學生建立概念、理解概念、應用概念.以引入概念為例，引入概念可以通過演示實驗、物理現象、生活經驗、物理故事、推理過程等方式，而這些方式正好可以作為論證資料的載體，引入概念的過程其實也是開展論證的過程.例如引入“慣性”概念教學中，結合乘車錄像引導學生觀察汽車剎車、加速、拐彎時乘客所發生的現象，再通過論證引入“慣性”概念，這里的乘車錄像就是論證資料.又如在引入“壓強”概念時，可用馬德堡半球實驗的故事作為論證資料；在引入“磁場”概念時，可用我國古代的四大發明之一“指南針”作為論證資料，這些就是以物理故事作為論證資料.通常認為論證資料應該由教師提供，學生只是論證活動的參與者.這其實是一個誤區，論證資料也可以由學生來提供.例如論證資料如果是演示實驗，可以由學生來演示；如果資料是數據圖表，可以讓學生設計實驗獲取數據；如果資料是生活經驗，可以請學生進行補充.以學生為主體，不拘泥于形式，才更能發展學生的思維能力.

3.4 主動設疑辨析 提升論證能力

論證過程中，學生對概念可能會有不完善不科學的觀點，教師要善于利用這種“缺陷”，主動“挖坑”給學生設置“陷阱”，組織學生進行辨析，讓學生在反駁與再反駁的過程中不斷加深對概念的理解.例如在講解“靜摩擦力”時，教師提問：“靜摩擦力能不能發生在運動的物體之間？”有學生回答：“手拿杯子來回移動，運動的杯子受靜摩擦力；手拿筆寫字時，筆受到靜摩擦力.”此時甲同學答到：“貨車拉貨時，車上的貨物受靜摩擦力.”乙同學反駁：“貨車上的貨物重力與支持力二力平衡，沒有靜摩擦力.”甲同學再反駁：“當貨車突然加速或減速時，貨物與貨車相對靜止，貨物受靜摩擦力提供加速度，與貨車共速.”教師提出支持：“靜摩擦力中的靜是相對靜止，指的是相互接觸并且有相對運動趨勢的物體之間的摩擦力，因此可以發生在兩個一起運動并且有相對運動趨勢的物體之間.”目前科學論證能力測試將論證過程中有無反駁作為一項重要評分標準，論證出現反駁，并且數量越多質量越高，論證能力也就相對更高.在概念課教學中，這就需要教師了解學生的易錯點、迷惑點，針對性設疑，組織學生反駁辯論.同時這也活躍了課堂氣氛，讓學生的思考由被動變主動，同時也有利于學生思維活躍性、開放性、創新性的發展.

4 結束語

科學論證能力的培養是一個持續的過程，以上策略可以作為論證能力培養的基礎，如同植物生長需要的陽光、雨露、空氣一樣，可以滋潤學生論證能力的成長.除了物理概念課，論證式教學也可以應用在物理規律課、實驗課、習題課等課程類型上.對廣大物理教師來講，還需進一步探索，期待能涌現出越來越多創新靈活、操作易行的論證式課堂教學.