提升學(xué)生證據(jù)意識(shí)的物理教學(xué)策略探討

(蘇州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 江蘇 蘇州 215006)

提升學(xué)生證據(jù)意識(shí)的第一步就是要提升學(xué)生收集證據(jù)的意識(shí)，教師可以通過引導(dǎo)學(xué)生觀察日常生活與實(shí)驗(yàn)，充分收集證據(jù)；學(xué)生在收集到證據(jù)后，還需要有辨別證據(jù)的意識(shí)，針對(duì)需要解決的問題選擇合適的證據(jù)，剔除無用證據(jù)；分辨出合適的證據(jù)后，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生利用證據(jù)進(jìn)行推理，從而提高他們的證據(jù)推理意識(shí)；最后，指導(dǎo)學(xué)生利用得到的結(jié)論解釋獲得的證據(jù)，讓“證據(jù)”緊扣整個(gè)物理學(xué)習(xí)過程。如圖1所示,這四步是環(huán)環(huán)相扣的，每一步都是在上一步的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此，當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，就需要教師退回到前面的步驟進(jìn)行檢查，做出改進(jìn)。

圖1

1 引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，提升收集證據(jù)意識(shí)

很多物理概念和規(guī)律都是物理學(xué)家通過對(duì)自然、生活現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行觀察，加以總結(jié)得到的。在教學(xué)中，要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自然和生活中的事物進(jìn)行觀察，增加自己的生活經(jīng)驗(yàn)，充分收集證據(jù)，豐富自己的證據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)。但是，學(xué)生們的生活經(jīng)驗(yàn)畢竟是有限的，僅僅從生活中收集證據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，物理學(xué)中很多重要的知識(shí)都是通過實(shí)驗(yàn)而得到的。因此，教師還要引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)觀察過程就是他們證據(jù)的收集過程，觀察到的結(jié)果也就是收集到的證據(jù)。讓學(xué)生像物理學(xué)家一樣通過觀察來收集證據(jù)，從而提升學(xué)生收集證據(jù)的意識(shí)，這是提升學(xué)生證據(jù)意識(shí)的第一步，有了證據(jù)，才會(huì)有利用證據(jù)解決問題的意識(shí)。

引導(dǎo)學(xué)生觀察，首先要讓他們對(duì)觀察感興趣，明確“觀察”在學(xué)習(xí)物理過程中的重要性，在課前教師可以回顧物理學(xué)史，還原物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理奧秘的真實(shí)事件，引發(fā)學(xué)生的興趣。例如，牛頓在樹下被蘋果砸中后思考：為什么蘋果總是落到地面上？從而引發(fā)對(duì)引力的探究。對(duì)于一些學(xué)生不易觀察到的現(xiàn)象，教師要設(shè)法將它們顯現(xiàn)出來，讓學(xué)生容易觀察到。例如，在學(xué)習(xí)“物態(tài)變化”中的液化時(shí)，很多學(xué)生對(duì)于霧天的“白霧”和夏天雪糕上冒出的“白氣”，不能很好地歸因?yàn)橐夯F(xiàn)象，他們通常會(huì)覺得“白霧”“白氣”是氣體，教師可以在課堂上利用簡(jiǎn)易噴霧器，讓噴出的“白霧”落在學(xué)生手上，讓他們發(fā)現(xiàn)“白霧”是由小水珠組成的。教師要指導(dǎo)學(xué)生細(xì)致觀察，抓住實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)。很多要求學(xué)生觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不一定都很明顯，有的還可能會(huì)稍縱即逝，導(dǎo)致學(xué)生視而不見，這就要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行全面觀察、對(duì)比觀察等，注意現(xiàn)象的漸變過程，還要確保學(xué)生利用正確的方法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，例如，在對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行讀數(shù)時(shí)，提醒學(xué)生視線一定要與刻度線平行。

2 排除無用證據(jù)，提升辨別證據(jù)意識(shí)

學(xué)生從日常生活中所積累的生活經(jīng)驗(yàn)和觀察到的自然現(xiàn)象非常多，也就是說學(xué)生收集到的證據(jù)很多，其中就包括關(guān)鍵證據(jù)和無用證據(jù)。關(guān)鍵證據(jù)是指能夠成功解決問題的直接有力的證據(jù)，而無用證據(jù)是指對(duì)于問題解決無用甚至影響問題正確解決的證據(jù)。因此，在收集證據(jù)后，教師要提升學(xué)生辨別證據(jù)的意識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生針對(duì)需要解決的問題辨別出關(guān)鍵證據(jù)和無用證據(jù)，選擇合適的證據(jù)正確解決問題。當(dāng)學(xué)生遇到問題時(shí)，可以將證據(jù)進(jìn)行辨別，利用關(guān)鍵證據(jù)去解決問題。

面對(duì)學(xué)生的無關(guān)證據(jù)，教師可以通過實(shí)驗(yàn)等方式將無用證據(jù)“排除”。例如，在猜想“浮力與什么因素有關(guān)”時(shí)，很多學(xué)生想到生活中空的飲料瓶和裝有一定量飲料的飲料瓶都可以漂浮在水面上，因此，猜測(cè)可能與物體質(zhì)量有關(guān)，教師可以選體積相同、質(zhì)量不同的銅塊、鐵塊和鋁塊，把三者分別掛在彈簧測(cè)力計(jì)下，將它們浸沒在水中，發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)相同，從而說明浮力與物體質(zhì)量無關(guān)。還可以通過游戲，讓學(xué)生體會(huì)到“失敗”，從而將無用證據(jù)排除。例如，在學(xué)習(xí)密度前，教師提供外觀顏色和形狀大小相同的鐵塊和木塊，讓學(xué)生進(jìn)行區(qū)分。學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，用手掂一下，就能夠知道輕的是木塊，重的是鐵塊。這時(shí)，教師再讓學(xué)生閉上眼睛，讓他們手上提一個(gè)籃子，先后在籃子里放入顏色相同、體積不同的木塊和鐵塊(木塊質(zhì)量大于鐵塊質(zhì)量)，結(jié)果學(xué)生們都認(rèn)為重的是鐵塊。學(xué)生之所以“失敗”，是因?yàn)榱?xí)慣思維讓他“走錯(cuò)了路”，僅僅憑借質(zhì)量是無法分辨不同物質(zhì)的。當(dāng)然讓學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，也能夠找到關(guān)鍵證據(jù)。例如，根據(jù)學(xué)生經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)物體體積變大時(shí)，質(zhì)量也在變大，從而猜想到同一種物質(zhì)的質(zhì)量與體積之比為定值。

3 強(qiáng)化問題引領(lǐng)，提升運(yùn)用證據(jù)推理的意識(shí)

問題是思維的起點(diǎn)，通過不同層次的問題引領(lǐng)，可以促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。因此，問題可以作為培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理意識(shí)的階梯和載體，同時(shí)培養(yǎng)證據(jù)推理意識(shí)也是為了培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。在教學(xué)中，通過問題引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行證據(jù)推理，讓學(xué)生體會(huì)到利用證據(jù)解決問題的成功喜悅，從而為學(xué)生證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)提供保障。

引領(lǐng)的問題要做到層層遞進(jìn)，層層深入，由簡(jiǎn)到難，環(huán)環(huán)相扣，增強(qiáng)問題對(duì)物理教學(xué)的針對(duì)性。例如，在“探究壓力的作用效果與什么因素有關(guān)”時(shí)，讓學(xué)生通過擠壓氣球來體驗(yàn)壓力的作用效果，提出問題：壓力對(duì)氣球產(chǎn)生了什么作用效果？學(xué)生回答：使氣球發(fā)生了形變。通過問題引導(dǎo)使學(xué)生明白壓力作用效果的表現(xiàn)形式，讓學(xué)生分別用兩手的食指和手掌壓氣球，觀察氣球的形變，再將壓力增大，讓學(xué)生與壓力增大前作比較，教師進(jìn)一步提出問題：氣球形變可能與什么有關(guān)？為什么？學(xué)生回答：壓力和接觸面積，因?yàn)槭种副仁终平佑|面積小，氣球形變明顯；壓力增大，氣球形變更大。學(xué)生利用證據(jù)進(jìn)行推理、猜想，教師繼續(xù)拋出問題：我們猜想有兩個(gè)因素，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用什么方法？學(xué)生自然會(huì)想到用控制變量法。教師再將海綿、小桌板、砝碼等實(shí)驗(yàn)器材提供給學(xué)生，教師提問：剛才我們通過氣球的形變來反映壓力的作用效果，那么這些器材里有什么可以替代氣球？學(xué)生很容易會(huì)想到海綿，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而驗(yàn)證猜想，完成證據(jù)推理。在問題引領(lǐng)的教學(xué)中，教師不是以灌輸?shù)姆绞桨盐锢碇R(shí)生搬硬套塞給學(xué)生，而是通過一些環(huán)環(huán)相扣的問題，引領(lǐng)學(xué)生推理、探究，自主利用證據(jù)得到結(jié)論。在預(yù)測(cè)、驗(yàn)證、推演式的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，在碎片化的知識(shí)間建立了聯(lián)系，他們的認(rèn)知得到更深入的發(fā)展，推動(dòng)了證據(jù)意識(shí)的發(fā)展。

4 凸顯現(xiàn)象本質(zhì)，提升解釋證據(jù)意識(shí)

物理與生活、自然相聯(lián)系，讓學(xué)生利用物理知識(shí)來凸顯日常現(xiàn)象的本質(zhì)是物理學(xué)習(xí)中必不可少的。學(xué)生在利用證據(jù)得到物理知識(shí)后，更應(yīng)該讓他們?cè)偃セ仡欁C據(jù)的獲得和推理過程，利用生活中的物理現(xiàn)象來解釋獲得的證據(jù)，從而做到“有始有終”。通過證據(jù)得到結(jié)論是提升證據(jù)思維的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，利用結(jié)論解釋證據(jù)是提升證據(jù)意識(shí)的鞏固環(huán)節(jié)，兩者缺一不可。但是，鞏固環(huán)節(jié)卻被很多教師所忽視，在通過證據(jù)得到結(jié)論后，很多教師都只是讓學(xué)生利用結(jié)論去進(jìn)行例題講解和練習(xí)。這一環(huán)節(jié)看似無關(guān)緊要，但在學(xué)生剛學(xué)習(xí)完后趁熱打鐵，退還到證據(jù)層面，提升學(xué)生解釋證據(jù)的意識(shí)，充分強(qiáng)調(diào)證據(jù)在物理學(xué)習(xí)中的重要性，是加深學(xué)生證據(jù)意識(shí)的重要途徑。

在學(xué)習(xí)了新的知識(shí)后，教師可以設(shè)置幾種生活中利用這一知識(shí)的日?，F(xiàn)象讓學(xué)生來解釋，例如，在學(xué)習(xí)壓強(qiáng)后，可以讓學(xué)生解釋雙肩包的包帶很寬、啄木鳥的嘴很尖、在雪橇上的人不會(huì)陷進(jìn)雪地里等生活現(xiàn)象，而不是直接講解利用壓強(qiáng)公式求解的例題。這樣不僅能夠檢查他們對(duì)于壓強(qiáng)的學(xué)習(xí)效果和理解程度，突出物理與生活的聯(lián)系，更能夠強(qiáng)調(diào)證據(jù)在問題解決中的作用。

5 結(jié)語(yǔ)

物理是一門探究真理的學(xué)科，必須講究實(shí)事求是。學(xué)生在物理學(xué)習(xí)的過程中，應(yīng)該把尊重事實(shí)放在第一位，在實(shí)事求是的基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)才能夠獲得真理性認(rèn)識(shí)。證據(jù)意識(shí)的培養(yǎng)不僅能夠讓他們養(yǎng)成尊重事實(shí)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，而且在探究物理真知、解決生活中所遇到的問題都是非常有意義的。物理探究過程主要包括提出問題、猜想假設(shè)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)收集和總結(jié)討論，這些都需要學(xué)生具有證據(jù)意識(shí)。因此，在教學(xué)中，注意培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)是非常必要的。