論證式教學(xué)在高中物理概念課中的應(yīng)用策略

高志鵬 孫獻(xiàn)文

(河南大學(xué)物理與電子學(xué)院 河南 開(kāi)封 475004)

教育部2017年頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中，科學(xué)論證被列為科學(xué)思維的要素之一，科學(xué)研究中包括問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流等要素，顯然這些要素也與科學(xué)論證相互交融、相互促進(jìn).科學(xué)論證是由一人或多人利用事實(shí)證據(jù)、理論知識(shí)以及邏輯推理，對(duì)觀點(diǎn)和主張進(jìn)行支持和證實(shí)的實(shí)踐活動(dòng)，其中包含對(duì)他人觀點(diǎn)的回應(yīng)和反駁.物理學(xué)科其自身的特點(diǎn)可以為論證式教學(xué)提供豐富的教學(xué)資源.有研究顯示，僅有10.91%的教師認(rèn)為自己在課堂上經(jīng)常使用論證式教學(xué).出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象很重要的原因就是：教師缺乏論證教學(xué)的理論指導(dǎo)和相應(yīng)的實(shí)踐策略，因而導(dǎo)致了教學(xué)行為的缺失[1].因此,論證式教學(xué)在物理課堂上的應(yīng)用具有廣闊的探索空間，值得引起同行的關(guān)注.

1 高中物理概念課教學(xué)現(xiàn)狀

在高中物理教學(xué)中，對(duì)于概念教學(xué)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(xué)，認(rèn)為高中生理解能力強(qiáng)，不需要過(guò)多講解就能理解.在實(shí)際教學(xué)中通過(guò)大量重復(fù)做習(xí)題的手段來(lái)訓(xùn)練學(xué)生對(duì)概念的理解與掌握[2].這其實(shí)是一種本末倒置的做法，以題促學(xué)加重了學(xué)生學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，如果學(xué)生對(duì)概念理解不到位，做題也是無(wú)從下手.而論證式教學(xué)方式注重的是學(xué)生科學(xué)思維的開(kāi)發(fā)，從概念本質(zhì)、物理意義、實(shí)際應(yīng)用等方面進(jìn)行論證，讓學(xué)生在論證中掌握知識(shí).

2 論證式教學(xué)模式的構(gòu)建

目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)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(gè)要素，如圖1所示.

圖1 物理概念課論證式教學(xué)模式

資料是論證由之開(kāi)始的資料和信息；主張是論證過(guò)程中形成的結(jié)論；理由是說(shuō)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(gè)要素，這6個(gè)要素在論證過(guò)程中呈現(xiàn)得越詳盡，論證最后得出的結(jié)論越接近真理.依據(jù)圖爾敏論證模式，構(gòu)建出適合物理概念課教學(xué)的論證模式，如圖1所示.

論證式教學(xué)流程首先是由教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，學(xué)生提出初步主張，然后學(xué)生根據(jù)論證資料提出理由，教師可對(duì)學(xué)生的理由提出支持完善論證，鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)爭(zhēng)議性問(wèn)題進(jìn)行反駁，最后得出最終主張，如圖2所示.通常一個(gè)物理概念包含：定義、物理意義、符號(hào)、表達(dá)式、單位、矢量和標(biāo)量、狀態(tài)量和過(guò)程量、適用范圍等.并不是所有知識(shí)都可以進(jìn)行論證，教師要從具有深度性和爭(zhēng)議性的知識(shí)點(diǎn)中選擇可以進(jìn)行論證的內(nèi)容.

圖2 物理概念課論證式教學(xué)流程

3 論證式教學(xué)在概念課教學(xué)中的應(yīng)用策略

3.1 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境 營(yíng)造論證氛圍

物理概念大多來(lái)源于生活實(shí)際，為了方便研究從而對(duì)物理事實(shí)進(jìn)行抽象，所以問(wèn)題情境的創(chuàng)設(shè)就可以從學(xué)生日常比較熟悉的場(chǎng)景中選取.例如在高中物理必修1加速度的教學(xué)中，教師可以創(chuàng)設(shè)“去4S店買(mǎi)車(chē)”的生活情境.在4S店看車(chē)的時(shí)候，為了對(duì)比各種型號(hào)汽車(chē)的差異，銷(xiāo)售經(jīng)理通常會(huì)介紹汽車(chē)的百公里加速時(shí)間.家用車(chē)一般是7～10 s，豪華車(chē)是5～7 s，而跑車(chē)可以是3 s以?xún)?nèi).教師就可以依據(jù)此生活場(chǎng)景創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，例如“汽車(chē)的百公里加速時(shí)間體現(xiàn)的是車(chē)輛什么性能？”“除了比較時(shí)間，還能比較什么？說(shuō)說(shuō)你的理由”“小明說(shuō)汽車(chē)跑得快不快與速度有關(guān)，你同意他的說(shuō)法嗎？”這種生活化的問(wèn)題情境可以調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)思考，也使原先枯燥抽象的物理概念生動(dòng)起來(lái)，學(xué)生更易掌握概念.

需要注意的是，提出的問(wèn)題應(yīng)具有層次性與關(guān)聯(lián)性，因?yàn)閷W(xué)生在論證時(shí)需要從資料中提取證據(jù)，對(duì)自己的觀點(diǎn)闡釋理由，這個(gè)過(guò)程并非一蹴而就，而是層層遞進(jìn)的.從學(xué)生認(rèn)知角度來(lái)講，先是理解概念的定義、公式、單位，再是理解概念的特點(diǎn)、性質(zhì)、物理意義，最后是概念的實(shí)際應(yīng)用.所以問(wèn)題以“問(wèn)題鏈”的形式提出效果會(huì)更好，每個(gè)問(wèn)題環(huán)環(huán)相扣，且每一環(huán)都有論證.學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念就像創(chuàng)作一幅畫(huà)，問(wèn)題引導(dǎo)就好比構(gòu)建這幅畫(huà)的輪廓，科學(xué)論證就好比是給畫(huà)填充色彩，不論缺少哪一項(xiàng)這幅畫(huà)都會(huì)成為“殘次品”.

3.2 師生交流互動(dòng) 顯化論證語(yǔ)言

教師在組織學(xué)生開(kāi)展論證之前，首先要在課堂教學(xué)中顯化科學(xué)論證，即讓學(xué)生知道科學(xué)論證包含資料、主張、理由、支持、限定、反駁這些基本構(gòu)成要素，并且要把這些融入教學(xué)語(yǔ)言，向?qū)W生展示科學(xué)論證的過(guò)程和方法.這樣學(xué)生才可以通過(guò)模仿教師的示范過(guò)程，知道論證的形式、推理的過(guò)程以及證據(jù)的使用等，從而發(fā)展學(xué)生對(duì)科學(xué)論證的認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)論證的意識(shí)[3].概念課的教學(xué)通常以教師講授為主，教師的話語(yǔ)權(quán)遠(yuǎn)超于學(xué)生.然而平等的話語(yǔ)權(quán)是課堂論證的基礎(chǔ)，教師掌控話語(yǔ)權(quán)更多的課堂往往很難出現(xiàn)論證.因此，教師在課堂中應(yīng)放開(kāi)話語(yǔ)權(quán)，多與學(xué)生交流互動(dòng)，為他們提供話語(yǔ)機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表對(duì)物理概念的看法和見(jiàn)解，這樣才能促進(jìn)課堂論證的產(chǎn)生.由于物理概念的抽象性，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候會(huì)存在一些困難，教師可以運(yùn)用一些論證話語(yǔ)引導(dǎo)幫助學(xué)生.例如“你的觀點(diǎn)是什么？”“你能找出哪些證據(jù)來(lái)證明你的觀點(diǎn)？”“能說(shuō)說(shuō)你的理由嗎？”“你認(rèn)為這樣的觀點(diǎn)正確嗎？”“哪些地方你是不贊同的？”“這樣的結(jié)論有什么條件限制嗎？”問(wèn)題要讓學(xué)生辨別出主張、證據(jù)、理由、反駁、限定等論證元素，引導(dǎo)學(xué)生梳理他們的思路后再開(kāi)始論證.

傳統(tǒng)物理課上，教師大多以“很好”“非常棒”“對(duì)”“不對(duì)”這類(lèi)簡(jiǎn)單且以結(jié)果為導(dǎo)向的話語(yǔ)來(lái)對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)作出評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)過(guò)后師生的交流互動(dòng)也就隨之結(jié)束，很難產(chǎn)生新的論證.如果教師能夠結(jié)合學(xué)生的主張、理由及證據(jù)等進(jìn)行細(xì)致的評(píng)價(jià)，那么可能會(huì)激發(fā)學(xué)生新的觀點(diǎn)，有可能展開(kāi)又一輪的論證，以論證為導(dǎo)向的話語(yǔ)評(píng)價(jià)能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)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(xué)生概念時(shí)，第一步往往是引入概念，然后再讓學(xué)生建立概念、理解概念、應(yīng)用概念.以引入概念為例，引入概念可以通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)、物理現(xiàn)象、生活經(jīng)驗(yàn)、物理故事、推理過(guò)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(guò)程其實(shí)也是開(kāi)展論證的過(guò)程.例如引入“慣性”概念教學(xué)中，結(jié)合乘車(chē)錄像引導(dǎo)學(xué)生觀察汽車(chē)剎車(chē)、加速、拐彎時(shí)乘客所發(fā)生的現(xiàn)象，再通過(guò)論證引入“慣性”概念，這里的乘車(chē)錄像就是論證資料.又如在引入“壓強(qiáng)”概念時(shí)，可用馬德堡半球?qū)嶒?yàn)的故事作為論證資料；在引入“磁場(chǎng)”概念時(shí)，可用我國(guó)古代的四大發(fā)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(rèn)為論證資料應(yīng)該由教師提供，學(xué)生只是論證活動(dòng)的參與者.這其實(shí)是一個(gè)誤區(qū)，論證資料也可以由學(xué)生來(lái)提供.例如論證資料如果是演示實(shí)驗(yàn)，可以由學(xué)生來(lái)演示；如果資料是數(shù)據(jù)圖表，可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)；如果資料是生活經(jīng)驗(yàn)，可以請(qǐng)學(xué)生進(jìn)行補(bǔ)充.以學(xué)生為主體，不拘泥于形式，才更能發(fā)展學(xué)生的思維能力.

3.4 主動(dòng)設(shè)疑辨析 提升論證能力

論證過(guò)程中，學(xué)生對(duì)概念可能會(huì)有不完善不科學(xué)的觀點(diǎn)，教師要善于利用這種“缺陷”，主動(dòng)“挖坑”給學(xué)生設(shè)置“陷阱”，組織學(xué)生進(jìn)行辨析，讓學(xué)生在反駁與再反駁的過(guò)程中不斷加深對(duì)概念的理解.例如在講解“靜摩擦力”時(shí)，教師提問(wèn)：“靜摩擦力能不能發(fā)生在運(yùn)動(dòng)的物體之間？”有學(xué)生回答：“手拿杯子來(lái)回移動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的杯子受靜摩擦力；手拿筆寫(xiě)字時(shí)，筆受到靜摩擦力.”此時(shí)甲同學(xué)答到：“貨車(chē)?yán)洉r(shí)，車(chē)上的貨物受靜摩擦力.”乙同學(xué)反駁：“貨車(chē)上的貨物重力與支持力二力平衡，沒(méi)有靜摩擦力.”甲同學(xué)再反駁：“當(dāng)貨車(chē)突然加速或減速時(shí)，貨物與貨車(chē)相對(duì)靜止，貨物受靜摩擦力提供加速度，與貨車(chē)共速.”教師提出支持：“靜摩擦力中的靜是相對(duì)靜止，指的是相互接觸并且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體之間的摩擦力，因此可以發(fā)生在兩個(gè)一起運(yùn)動(dòng)并且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體之間.”目前科學(xué)論證能力測(cè)試將論證過(guò)程中有無(wú)反駁作為一項(xiàng)重要評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，論證出現(xiàn)反駁，并且數(shù)量越多質(zhì)量越高，論證能力也就相對(duì)更高.在概念課教學(xué)中，這就需要教師了解學(xué)生的易錯(cuò)點(diǎn)、迷惑點(diǎn)，針對(duì)性設(shè)疑，組織學(xué)生反駁辯論.同時(shí)這也活躍了課堂氣氛，讓學(xué)生的思考由被動(dòng)變主動(dòng)，同時(shí)也有利于學(xué)生思維活躍性、開(kāi)放性、創(chuàng)新性的發(fā)展.

4 結(jié)束語(yǔ)

科學(xué)論證能力的培養(yǎng)是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，以上策略可以作為論證能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)，如同植物生長(zhǎng)需要的陽(yáng)光、雨露、空氣一樣，可以滋潤(rùn)學(xué)生論證能力的成長(zhǎng).除了物理概念課，論證式教學(xué)也可以應(yīng)用在物理規(guī)律課、實(shí)驗(yàn)課、習(xí)題課等課程類(lèi)型上.對(duì)廣大物理教師來(lái)講，還需進(jìn)一步探索，期待能涌現(xiàn)出越來(lái)越多創(chuàng)新靈活、操作易行的論證式課堂教學(xué).