基于“證據意識”培育的高中物理教學設計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148（2025）6-0042-5

擺事實、講證據，善于用事實去支撐觀點是物理教學不可或缺的組成部分。在物理教學過程中，物理概念的建立、物理規律的形成、物理實驗的探究等都要經歷科學論證的過程。這不僅培養了學生證據獲取、處理、使用的能力，也促進了學生對物理概念、規律、發展歷程的理解，提高了學生觀點表達與辨析等能力，促進了學生的深度學習。

普通高中物理課程標準在有關物理核心素養發展水平的要求中也多次提到“證據”，并明確指出學生應“具有使用科學證據的意識和評估科學證據的能力，能運用證據對研究的問題進行描述、解釋和預測”[1]，“證據\"在各個素養維度的具體表述如表1所示，其水平評價標準如表2所示。

從表2可以看出，證據意識的素養水平在科學思維維度上主要表現為能否適時地拿出支撐觀點的證據，在科學探究維度上主要體現在能夠在實驗探究中為實驗結論提供數據的支撐。

培養學生的證據意識，是促進物理教師專業素養提升的必然要求，也是促使學生物理學科核心素養形成的重要保障，更是學生逐步成長為合格公民的迫切需求。在雙新背景下，證據意識應滲透到物理課堂教學的方方面面。本文通過分析學生證據意識不足的現狀，厘清證據意識培養的途徑；通過梳理證據意識在教學中的結構，建立證據課堂教學的設計流程；通過學習證據課堂的案例，探索證據意識培養的落地方式。

1明晰證據意識缺乏的表現，厘清證據 意識培養的途徑

在我們的物理教學中往往因缺少對論證結構的理解，而出現論證不合理的情況，這反映出學生的“證據意識\"不強。具體來說，存在以下三個問題。

一是有證無論。盡管學生掌握了大量的事實證據，但在選擇證據以證明物理結論時，仍表現出無所適從的狀態。這一問題的根源在于，教師在教學過程中未能有效指導學生如何利用已知事實證據進行推理并得出結論。此外，學生在長期的學習過程中過于注重答案的獲取，而忽視了推理過程的重要性，這也導致了他們在面對證據時無法進行有效分析和論證。因此，教師需要重視對推理過程的教學，幫助學生掌握正確的思維方法，從而能夠正確地選擇和使用證據，得出科學的結論。

二是有論無證。在教學設計過程中，教師充分考慮到學生現有的生活經驗和知識儲備，通過精心策劃一系列邏輯清晰、層層遞進的問題，引導學生主動探索并尋找相關證據。然而，在實際的教學過程中，學生往往因過于關注得出結論，而忽視了“證據”對于結論的邏輯推進作用，這種現象被稱為“有論無證”。

三是有據無駁。證據意識包含質疑、假設、求證和反思等環節，其中質疑是證據意識培養的起點。但是，學生在解釋證據的過程中，往往缺乏質疑和反駁的意識。這是因為并非所有的“證據”都是可靠的，有些“證據”只能被視為理由或依據，它們只是主觀的判斷，抑或與經驗事實相悖，導致“有據無駁”。

值得注意的是，“證據\"泛指支持觀點的理由和依據。“證據意識”是指一種對證據作用價值具有覺醒和知曉的心理狀態，并在探究活動中尋求證據、分析證據、表達證據的科學推理能力。證據意識的培養通常包括識別、收集、評估、整合、運用和反思六個方面（表3）。

2梳理證據意識的教學結構，建立課堂教學流程

證據意識培養的教學結構是“質疑”一“假設”—“求證”—“反思”—“質疑\"的循環過程（圖1）。證據意識培養的起始點是“質疑”，結合物理學科的性質與內容，引導學生觀察，鼓勵學生提出疑問；“假設”是證據意識培養的著力點，在具體的教學中，引導學生回顧舊知與經驗，圍繞質疑提出恰當的假設；“求證”是證據意識培養的生長點，通過設計科學的實驗方案，尋找科學的解釋、正確的答案，在尋找的過程中收集、分析證據；“反思”是證據意識培養的增長點，此過程中要深刻思考證據的可靠性，驗證證據的邏輯性。

為了助力學生有效提升證據素養，教師可遵循以下教學流程。第一，為學生設置具體真實的物理情境，結合學生自身的生活經歷、知識基礎以及物理方法，提煉出物理問題。第二，鼓勵學生針對這些物理問題提出質疑，并初步探討問題，得到初步觀點。第三，制訂合適的論證或探究方案，積極尋找物理證據，并運用這些證據來支撐和論證自己的觀點。第四，通過深入討論與辨析，使學生能夠充分交流并確立證據與觀點之間的緊密聯系，進而通過反思與修正，得出科學的結論。第五，在此基礎上引導學生進一步提煉和升華，形成系統的物理概念和規律。并將這些概念和規律重新應用于先前設立的物理情境中，將通過科學論證得出的觀點與物理情境中的事實證據進行一致性驗證，從而使學生能夠運用物理規律解決實際問題。總體而言，設計流程涵蓋了設置情境、提出質疑、尋找證據、深度辨析、觀點提升等多個環節，形成了一個由情境引入、經歷科學論證、獲取物理知識、提升證據素養、解決物理問題的完整閉環（圖2）。

3踐行證據意識課堂教學，總結證據意 識培養經驗

關于證據意識培養的課堂實踐，可遵循漸進式的教學設計原則。在教學片段的推進中，教師應精準把握證據點要素，以實現證據意識“點\"的有效突破。此外，證據意識的培養應滲透到單節教學的各個環節，通過在教學論證過程中深入探尋證據鏈，逐步構建起清晰明確的證據意識“線”。更為重要的是，證據意識的培養需全面整合于單元教學之中，在促進學生形成完整觀念的過程中，構建起全面的證據“面”，從而實現證據意識面的系統構建。無論是片段教學、新課教學，抑或是大單元教學，均要靈活采用契合證據意識培育的課堂教學流程來開展教學。

3.1 在片段教學中實現證據意識點的突破

在“氣體的等溫變化\"新課教學中，判斷不同溫度的等溫線是重要的教學片斷，常規課堂的分組實驗往往在相同室溫環境下進行，這導致大部分學生即使理解等溫關系，也不能深人理解不同溫度的等溫線是不同的[2，即對“溫度越高，等溫線也越高”的結論似懂非懂，出現有論無證的問題。因此，如何讓學生在真實情境中尋找證據點，讓結論有充足的證據是實驗探究的關鍵。教師可在教學中運用氣壓傳感器裝置，現場設置兩組不同溫度的環境，一組為常溫組，另一組為冰水組。通過正確的實驗操作流程，兩組學生均能得到波義耳定律 pV=C 將實驗數據擬合到同坐標系后，兩條溫度不同的等溫線清晰可見（圖3）。常溫組的等溫線明顯高于冰水組的等溫線，以此作為證據便可證明波義耳定律 pV=C 的 C 與溫度有關。

證據意識的片段教學是證據意識培育的基本點所在，需要一線教師在教學中積極抓住培育證據意識的契機，從而提升學生的核心素養。

3.2 在單節教學中實現證據意識鏈的形成

在“動量守恒定律”的新課教學中，為建立動量守恒定律這一物理觀念，教師需要帶領學生尋找多條證據來論證動量守恒定律的正確性與適用性。證據鏈的建立整體思路如下：在新課教學前一節內容中，已經通過實驗發現，當運動的小車與靜止的小車碰撞時，實驗數據滿足動量守恒，這是“動碰靜”的動量守恒表現；除此之外，靜正物體之間相互反彈過程前后的動量是否守恒呢？通過氣墊導軌上靜止物塊受彈簧反彈的實驗演示，得到數據，證明“靜彈靜\"形式下也滿足動量守恒；從碰撞的運動形式來看，如果“動碰動”形式也能滿足動量守恒，則證據鏈可以初步形成。在教學中，教師可采用“短道速滑\"視頻進行真實情境的綜合分析（圖4）。

（ ①-② 為接力前， ③-④ 為接力后）教師：接下來，讓我們通過觀看短道速滑接力比賽視頻來欣賞這種運動情境。注意觀察接力前后兩位中國運動員的運動狀況，他們在交接前后的速度有什么特點？

學生：前方運動員速度增加，后方運動員速度減小。

教師：我們要研究中國隊兩位運動員接力前后整體的總動量是否發生變化，需要測哪些物理量？如何測？

學生：運動員的質量和運動前后的速度。質量可以查詢比賽運動員的信息，但速度較難測量。

教師：老師已經通過搜索引擎獲得運動員的質量。該場比賽運動員分別為范可新和張雨婷，她們的體重可以通過百度介紹得到（圖5）。

2：32 2：33范可新體重多少 白 張雨婷體重多少斤 回全部 視頻 問答 資訊 貼吧 更多三全部視頻 問答 資訊 貼吧 更多三51公斤范可新 張雨婷體重51公斤，是中國女子短道速滑選手，是北京冬奧會男女2000米混合接力冠軍體重55千克（121英磅） 隊成員之一。

教師：關于速度的測量，老師提供一種方法，充分利用視頻信息進行處理。請看圖4，24.8s時刻兩位運動員剛接觸，開始接力。那么，可以取接觸前0.3s，即24.5s時刻運動員已經進入直道準備交接的圖片。如果我們在接力后也取相同的0.3s 時間，那么速度的比較可以直接轉變為距離的比較。

教師：在比較時我們需要將圖片尺寸進行校準，再用統一的標尺來初步測量。老師發現邊上的廣告牌可以被利用起來。將1與2、2與3、3與4都進行尺寸的校準。這樣才能進行合適的距離比較。

教師：校準好以后，我們需要測量接力前0.3s運動員運動的距離。把運動員的胸腔區作為運動員的質心所在，依舊借助邊上的廣告標語進行定位（圖6，下面請同學們根據圖6進行讀數。

教師：通過數據讀取，得到接力前的動量轉換值為 4.3×55+3.75×51=427.75 ，接力后的動量轉換值為 3.6×55+4.45×51=424.95 ，兩數值在誤差允許的范圍內近似相等。

誤差分析：在這次接力前后，中國隊的兩位運動員組成的系統動量是不變的。當然，限于視頻材料的原因，處理過程中的近似處理會有一定的誤差，例如視角的忽略，直道的近似，質心的標定，讀數的誤差等。但這一探究過程教會學生在相似問題的處理中，可以通過轉換測量物理量來

研究物理問題。

以上對“動碰動\"真實情境案例的處理，不僅充實了碰撞過程中的動量守恒證據，同時也為學生解決真實問題提供了思路。

至此，不同碰撞形式的動量守恒案例均得到了證明，在歸納推理的思維引導下初步形成證據鏈，為了進一步完善證據鏈，教師應引導學生以演繹推理的形式在理論上完成動量守恒的推導（圖7）。

3.3 在單元教學中實現證據意識面的構建

單元教學要求教師要對某一大單元的教學內容和素養目標有全面把控，引導學生在認知提升的過程中經歷物理學發展的歷史主要進程，而物理學發展的進程無不是科學家進行實驗探究和科學論證的過程，新的理論離不開證據的充實，甚至需要多維的證據鏈來構建完整的證據面。

《原子結構和波粒二象性》一章的教學是量子力學從無到有，再不斷完善的歷史學習過程，這一章內容的每一小節都體現了科學家在探索新的未知領域時的過程：不斷地根據現象提出間題，進行質疑，設計方案，收集證據，科學界相互論證，從而推動人類物理學的發展。整章內容緊密圍繞普朗克常量 h 介紹量子力學的發展脈絡，并以此為基礎建立量子力學各個理論之間的聯系。在教學過程中，教師應幫助學生圍繞 h 構建證據意識面，教材中的“圖4.5-3一系列理論都和普朗克常量緊密相關”3已經構建了整體的證據結構，教師可以在此基礎上結合每節課內容，在教學中進一步完善證據面（圖8）。

4結語

證據意識的培育是物理課程標準中的基本要求，更是核心素養培育的重要元素。教師在熟悉證據意識培育的途徑和證據課堂結構的基礎上，將證據意識培育的教學流程應用于片段教學、新課教學和大單元教學中，形成證據意識“點”“線”“面\"的培育機制，如此真正促進學生物理核心素養的提升。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]王精國.基于深度學習的“氣體的等溫變化\"教學[J].中學物理教學參考，2023，52（31）：16-19.

[3]人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研究開發中心.普通高中教科書物理選擇性必修第三冊[M].北京：人民教育出版社，2020. （欄目編輯鄧磊）