王長江 王珊珊 范澤林

摘 要：論證是確?！爸R為真的信念”的重要方式，是物理學科核心素養(yǎng)的重要內容.“慢·論證·醒來”是一種行之有效的、促進學生物理學科核心素養(yǎng)發(fā)展的教學策略：“慢”既強調教學是一種慢的藝術，又強調慢下結論、敢于質疑;“論證”強調理解主題問題、澄清概念意義，分析論證結構、審查理由質量，評價推理關系、挖掘隱含假設，綜合組織論證、考查替代論證;“醒來”是在產生替代結論后，產生新的體悟、認識、精神心理的愉悅.

關鍵詞：論證;證據;中學物理;核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7???? 文獻標識碼：B???? 文章編號：1008-4134（2021）19-0002-05

論證是確?！爸R為真的信念”的重要方式.在《普通高中物理課程標準（2017年版）》中，科學論證是科學思維的重要內容，是物理學科核心素養(yǎng)的重要構成.如何在日常的物理教學中進行論證教學，是一線教師關注的熱點問題.本文將展示筆者對于這一問題的探索與思考.

1 問題提出

論證是當前國內外教育領域的核心議題.自20世紀90年代以來，“論證”受到世界各國的普遍關注，美國2013年發(fā)布的《新一代科學教育標準》中明確將“基于證據的論證”列為K-12科學論證中的八種實踐之一[1];我國的《普通高中物理課程標準（2017年版）》也將“科學論證”作為“科學思維”的重要內容.在論證教學實踐中，圖爾敏論證模式、Sampson論證模式、Kuhn論證模式、SWH科學論證教學模式、ADI科學論證教學模式、SNP科學論證教學模式、PCRR科學論證教學模式[2-4]，逐漸為人們熟知.

我們也注意到，一方面，隨著國內基礎教育課程改革的持續(xù)推進，課堂內的學習方式已經從記誦式導向探究式，科學推理成為知識形成的內在的認知要求;但受到傳統(tǒng)文化的影響，一線教師在科學探究的實踐中，長于科學推理，尤其是演繹推理，但不善于引導學生開展論證教學.國外的科學論證教學模式，一般都有較完整的教學環(huán)節(jié)和獨立的教學框架，對于一線教師的具體教學實施有一定困難.基于以上的因素，我們的思路是：在不打破傳統(tǒng)教學框架、只做“簡單的加法”的背景下，以“微創(chuàng)新”“小切口”的做法，探索在中學物理教學中，如何融入論證教學策略，促進知識成為被確證的信念，進而促進學生物理學科核心素養(yǎng)的提升.經過三年多的探索，我們提出、修正、完善了物理學科教學中“慢·論證·醒來”的論證教學策略.

2 “慢·論證·醒來”是什么

2.1 “慢·論證·醒來”的內涵

“慢·論證·醒來”源自華中師范大學附屬小學李曉艷老師提出的批判性思維教學策略[5].在本研究中，還吸收了董毓老師的相關研究成果[6]，賦予了其新的內涵與教學意義.

2.1.1 “慢·論證·醒來”是論證過程的三個階段

第一階段：慢.“快節(jié)奏、大容量、高效率”是國內課堂的常態(tài)（如圖1所示）.這樣經年累月的教學造成的問題是：在知識生成方面，學生的理解常常會止于“囫圇吞棗”“不求甚解”，考試陷入比反應速度、考熟練程度;在認知品性方面，不利于學生求真、公正、反思和開放等品性養(yǎng)成.“慢”的階段既強調教學是一種慢的藝術，又是知識的生成、內化、外化的緩慢過程;更強調師生得出“初步結論”后，要慢下定論、審視結論、三思而行，還強調對初步結論，以及初步結論的形成過程敢于質疑、勇于發(fā)問、刨根究底.

第二階段：論證.在“快節(jié)奏、大容量、高效率”的課堂里，學生的思維往往被迫“走捷徑”，所形成的結論，往往是未經確證的.在這種教學情境下建立的知識結構，往往“基礎不牢”“容易坍塌”.“論證”的階段強調：

（1）理解主題問題，澄清概念意義.“問題”是開啟論證的原點.而對于論證中關鍵詞句、概念的理解，決定著對論證的理解和判斷.

（2）=2＼*GB3＼*MERGEFORMAT分析論證結構，審查理由質量.論證結構，是指論證的推理結構，指的是各個前提、證據和結論的支持關系.論證是有理由或前提的.在物理教學中，這些理由通常表現(xiàn)為基于事實和經驗的證據.證據的準確性、充足性、相關性等，是構成證據“質量”好壞的組成因素.

（3）=3＼*GB3＼*MERGEFORMAT評價推理關系，挖掘隱含假設.推理關系是指前提或理由的含義是如何傳遞給結論的，主要考查論證的前提是否為結論提供了相關的、重要的和充足的支持.觀念、背景等因素對推理具有潛在的、巨大的作用.在物理教學中，物理觀念對于物理知識的教學起著統(tǒng)領的作用，但是多數情況下，物理觀念是潛在的.善于發(fā)現(xiàn)論證的隱含前提，并討論其合理性，是思想深刻、機智的表現(xiàn).

（4）=4＼*GB3＼*MERGEFORMAT綜合組織論證，考查替代論證.

前面的分析、評價、判斷、反駁的基礎上，構造和創(chuàng)造自己的論證，是論證教學策略的重要一環(huán).教師應引導學生盡力去構思新證據、新解釋、新思路，引導學生自己去闡釋新的含義、推斷出新的結論，這是新知識產生的主要途徑.

第三階段：醒來.“醒來”階段是經過論證后產生新的觀點，是經歷一番理性的探險后的欣悅、敞亮的積極的心理體驗.這樣的心理體驗既是對艱苦的智力活動的肯定、褒獎、慰勞，也會增強下一次理性探險的心理的自我效能感.

2.1.2 “慢·論證·醒來”是知識確證為真的一種途徑

知識是那些得到論證辯護的真的信念.如圖2所示，在物理教學探索中初步形成的結論（我們稱之為假設，未經論證的信念），往往是模模糊糊的，有各種各樣的問題.在“慢·論證·醒來”中經過論證的物理知識才有可能為學生后續(xù)物理知識的學習建立更為牢固的知識基礎，才有可能具有更強有力的遷移性.

2.2 “慢·論證·醒來”的教學意義

“慢·論證·醒來”的教學策略有助于學生知識的生成和內化，理性思維能力的發(fā)展，以及質疑創(chuàng)新和科學態(tài)度的形成.

2.2.1 促進科學推理、科學論證與質疑創(chuàng)新的協(xié)同并進

“慢·論證·醒來”的教學策略融合科學推理、科學論證、質疑創(chuàng)新于一體，有助于整體的學生科學思維能力的提升.“慢”，本身就包含著不輕信的理智的勇氣、不盲從的理智的自主性、不自大的理智的謙遜，以及遵從科學事實的理智的誠實等等.“論證”則促進學生審慎地考查證據的準確性、充足性;對推理的有效性、可能性等品質的發(fā)展大有裨益.

2.2.2 提出物理概念、物理規(guī)律向物理觀念深化的新途徑

當前，以大概念統(tǒng)領物理知識的單元教學是促進物理觀念形成的主要思路.在這個教學思路中，如何處理課時教學中事實性知識、概念性知識，邁向整體的單元內容的物理觀念，恰是“慢·論證·醒來”教學框架的用武之地.

從物理知識結構來看，物理知識的層級結構如圖3所示.物理事實的聚合、抽象形成物理概念;建立概念之間的聯(lián)系形成規(guī)律;在概念、規(guī)律的基礎上提煉升華形成物理觀念.目前，研究者和一線教師非常關注大概念，倡導以物理觀念統(tǒng)領的大單元教學設計，但是，一個現(xiàn)實的問題是：課時教學（或部分教學）形成的知識是單元教學形成物理觀念的基礎.學生對物理概念、物理規(guī)律等概念性知識的深入理解（概念化理解、確證）是形成物理觀念的基礎.因此，不同層級知識的“確證”顯得尤為重要.“論證”促進物理事實性知識、概念性知識的“確證為真的信念”“夯實基礎”;“挖掘隱含假設”“醒來”則直接指向對物理事實性知識、概念性知識提煉、升華、省悟后的物理觀念.

2.3 融入“慢·論證·醒來”論證教學的時機

融入“慢·論證·醒來”的指導思路是努力做教學“微創(chuàng)新”：在操作上力求做“簡單加法”，不“大破大立”，盡量在大家熟悉的教學程序上來增加“慢·論證·醒來”教學環(huán)節(jié).在日常教學中，融入“慢·論證·醒來”的時機可以是在一個基本問題結束時，可以是在一個課時結束時，也可以是在一個單元教學結束時，還可以是一個教學模塊結束時.

在融入“慢·論證·醒來”的學習模式中，當學習者在對物理知識的探究中初步形成假設（或“斷言”），教師需要先引導學生“慢下結論”“三思后定”，然后提出疑問：問題的結論是什么？我們是怎樣得到這個結論的？支持這個結論的論據可靠嗎？支持這個結論的理由充分嗎？形成這個結論的推理過程嚴謹嗎？等等.接著需要對疑問逐一進行論證：理解主題觀點，澄清概念意義;分析論證結構，審查理由質量;評價推理關系，挖掘隱含假設;最后形成替代論證，在這樣的智力勞作后，心里恍然大悟、頓時敞亮，進而產生心理愉悅.

3 “慢·論證·醒來”的教學案例分析

“機械能守恒定律”是必修第2冊第8章第4節(jié)的內容.本節(jié)內容也是高中物理教學的重點和難點.下面以本節(jié)內容為例，說明如何將“慢·論證·醒來”教學策略融入其中，促進學生物理學科核心素養(yǎng)的發(fā)展.

3.1 教學片段1

基本問題1：物體的動能和勢能可以相互轉化嗎？

證據1：在豎直面內的小球，從最高點到最低點，它的運動越來越快，動能越來越大，重力勢能越來越小，如圖4所示.

證據2：被壓縮的彈簧恢復原狀時，與它連接的物體，會被彈開、快速運動，如圖5所示.

證據3：做豎直上拋運動的小球，在上升過程中，速度越來越小，高度越來越高;在下降過程中，速度越來越大.

結論：小球的動能和勢能是可以相互轉化的.

“教學片段1”是多數老師引導學生解決基本問題1的思路.我們以往的教學也是這樣進行的.按照這個教學思路，以基本問題為驅動力，通過三個教學活動，在提出的三個證據的基礎上，得出結論“小球的動能和勢能是可以相互轉化的”，這個結論是“被確證的知識”嗎？

3.1.1 慢

批判思考者對于初步形成的結論的第一態(tài)度是：慢下結論.從以上的三個證據得出結論的過程中，我們隱約“覺得”就此得出“小球的動能和勢能是可以相互轉化的”這個結論似乎有些倉促，可能有點問題，但問題在哪里，我們一時又無法判別，但是，“慢下來”“懸置判斷”的態(tài)度，可能會是一個更為明智的決定.

3.1.2 論證

接下來，我們就按照“論證過程的主要步驟”來審視初步結論.

（1）=1＼*GB3＼*MERGEFORMAT理解主題問題，澄清概念意義.教學問題是：物體的動能和勢能可以相互轉化嗎？針對這個問題，初步結論是肯定的.結論中的關鍵概念，直接影響著我們對結論的判斷，必須予以澄清.首先需要厘清動能、勢能的涵義，知道勢能有重力勢能和彈性勢能，并且它們都是和物體系統(tǒng)直接相關的物理量;其次，需要澄清“相互轉化”的涵義.什么是能量的“相互轉化”呢？應該是能量變化的“可逆”過程：在正向過程中，動能全部變?yōu)閯菽?在逆向過程中，勢能全部變?yōu)閯幽?初步結論是這樣推斷的嗎？下面我們來分析論證結構、審查理由質量;最后，需要澄清“勢能”的存在物.無論是重力勢能還是彈性勢能，都是系統(tǒng)共有的，因此，應該說明，是物體系統(tǒng)的勢能.

（2）=2＼*GB3＼*MERGEFORMAT分析論證結構，審查理由質量.由以上認識，我們提取出了“基本問題1”的論證結構（如圖6）.

在圖6中，我們不難看出，其一，證據1、證據3都指向“物體的動能和重力勢能是可以相互轉化的”這個初步結論.考慮證據的充足性，證據3可以刪除;其二，證據1指向“物體的動能和勢能可以相互轉化”，證據2指向“物體的動能和彈性勢能可以相互轉化”，但證據1、證據2都不充足.以證據1為例，只展示了“小球的動能變大，重力勢能變小”這個正向過程，至少還缺少“小球的動能變小，重力勢能變大”這個逆向過程.因此，有必要補充這個證據.

（3）=3＼*GB3＼*MERGEFORMAT評價推理關系，挖掘隱含假設.從圖6來看，原來的推理過程略顯粗略，還不夠嚴謹.從給出三個理由到結論是歸納推理，但中間應該有：從證據1和證據1的補充內容歸納推理得到“物體系統(tǒng)的動能和重力勢能可以相互轉化”;從證據2和證據2的補充內容歸納推理得到“物體系統(tǒng)的動能和彈性勢能可以相互轉化”.

我們還需要考慮，形成證據1、證據2、補充的證據1、補充的證據2的前提條件是什么？這就是挖掘隱含假設的過程.在證據1中從做功的角度分析，隱含的前提條件是“只有重力做功”，在證據2中，隱含的前提條件是“只有彈力做功”.

（4）=4＼*GB3＼*MERGEFORMAT綜合組織論證，考查替代論證.

在以上綜合分析的基礎上，我們提出以下替代論證結構（如圖7）.

3.1.3 醒來

“醒來”階段是對論證過程的省悟（是元認知結果），是對產生關于“基本問題1”的替代結論的省悟.“醒來”在知識理解上是對“物體系統(tǒng)的動能和勢能可以相互轉化”的前提條件的深刻認識，是對“物體系統(tǒng)在運動過程中能量是守恒的”這個物理觀念的領悟;當然也有經歷一番理性的探險后的欣悅、敞亮的積極的心理體驗.

3.2 教學片段2

基本問題2：物體的動能和重力勢能的相互轉化是否存在某種定量關系？

問題1：小球運動到兩側的最高點，它的機械能有什么關系？

證據：小球在某一高度釋放，然后又擺到接近釋放點的高度.

結論：小球運動到兩側的最高點，小球只表現(xiàn)為重力勢能，它的機械能相等.

問題2：小球運動到除最高點的其他位置，小球的動能和勢能有什么定量關系？

證據：在其他幾個位置，分別測量、計算得到小球的動能、重力勢能，并求出機械能.

結論：在除了最高點的其他幾個位置，小球的動能和重力勢能之和，也就是小球的機械能都相等.

基本問題2結論：只有重力對物體做功，總的機械能保持不變.

“教學片段2”是多數教師引導學生解決“基本問題2”的思路.我們以往的課堂也是這樣進行的.按照這個教學思路，以基本問題為驅動力，通過兩個具體問題的引導，得出結論“只有重力對物體做功，總的機械能保持不變”，這個論證過程站得住腳嗎？

3.2.1 慢

基本問題2的結論是“只有重力對物體做功，總的機械能保持不變”.這個結論是由兩個小結論推理得到的.實際上，我們在實驗中看到的現(xiàn)象是：小球運動達到的高度越來越小，也就是說，機械能越來越小，機械能怎么守恒了？也許你會辯駁，我們強調的是“只有重力做功，總的機械能保持不變”，但是實驗中明明是：有重力和其他力做功，機械能不守恒，不能無視這些疑問，我們需要“慢下定論”.

3.2.2 論證

（1）=1＼*GB3＼*MERGEFORMAT理解主題問題，澄清概念意義.基本問題是：物體的動能和重力勢能的相互轉化是否存在某種定量關系？結論中的關鍵概念，直接影響我們對結論的判斷，必須予以澄清.首先，需要先厘清保持不變（即守恒）的涵義.保持不變，是指在物體運動過程中的任意時刻、任意位置的機械能都相等.但是，論證中的幾個證據是不充足的.其次，需要澄清“只要重力做功”的涵義.限于實驗條件，以往的實驗都是在空氣中完成的，空氣阻力做功是不可忽視的因素.在論證中必須重視這個“反例”.

（2）=2＼*GB3＼*MERGEFORMAT分析論證結構，審查理由質量.基于以上認識，我們提取出“基本問題2”的論證結構（如圖8）.

（3）=3＼*GB3＼*MERGEFORMAT評價推理關系，挖掘隱含假設.從圖8來看，原來的推理過程略顯粗略，不夠嚴謹.至少需要補充兩個證據：其一，補充反例.在受到空氣阻力的情況下，小球在某一高度釋放，回擺的高度比釋放點的高度越來越低.其二，補充證據.多增加幾組數據，能通過數據使得“重力勢能和動能相互轉化;總的機械能保持不變”的規(guī)律的趨勢更為明顯（可以以條形圖的形式顯示動能、勢能變化的關系）.

（4）=4＼*GB3＼*MERGEFORMAT綜合組織論證，考查替代論證.

在以上綜合分析的基礎上，筆者提出以下替代論證結構（如圖9）.

3.2.3 醒來

在重新構造論證結構后，我們對于基本問題2“物體的動能和重力勢能的相互轉化是否存在某種定量關系”的認識更為深刻，從定量的方面來認識“只有重力做功的物體系統(tǒng)內，動能和重力勢能可以相關轉化”;更深刻地認識到自然界存在著守恒量，在滿足條件的情況下“機械能守恒”.

4 結束語

在“慢·論證·醒來”教學策略中，“慢”強調不懈質疑、慢下結論，“論證”強調問題、概念、證據、假設、推理、辯證，“醒來”則指向產生新的體悟、認識、精神心理的愉悅.在本文中，筆者對中學物理教學中，如何開展“慢·論證·醒來”的教學策略做了初步的探索，對于我們過去三年的論證教學研究工作進行了整理.應該說，這些探索、思考，還很粗淺的，以論證促進“產生新的知識”還需要進一步深入、深化，還有很長的路要走.

參考文獻：

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[5]李曉艷.慢·論證·醒來——華中科技大學附屬小學批判思維培養(yǎng)策略[J].基礎教育課程，2017（24）：25-31.

[6]董毓.批判性思維原理和方法：走向新的認知和實踐[M].北京：高等教育出版社，2010.

（收稿日期：2021-07-31）