新粵教版《物理》在培養(yǎng)學(xué)生論證能力上的編寫體現(xiàn)

摘?要：圖爾敏的論證模式給出了論證的基本流程，由論證的環(huán)節(jié)可以歸納出學(xué)生論證能力的幾個(gè)要素：立論、搜集資料和說理.本文圍繞新粵教版《物理》（推廣樣書）的編寫在提升學(xué)生論證能力上的體現(xiàn)做了論述.

關(guān)鍵詞：論證;編寫;新粵教版;物理

文章編號(hào)：1008-4134（2020）01-0009?中圖分類號(hào)：G633.7?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：鄒艷梅 （1977-），女，湖北天門人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：高中物理學(xué)科教學(xué).

2018年6月，教育部基礎(chǔ)教育課程教材專家工作委員會(huì)組織編寫了《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀》，該解讀對(duì)物理學(xué)科的核心素養(yǎng)做了明確闡述，指出“科學(xué)思維”的主要成分是“模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新”，并進(jìn)一步指出：科學(xué)論證作為科學(xué)學(xué)習(xí)和研究中批判性思維的重要表現(xiàn)，其研究和培養(yǎng)已經(jīng)得到高度重視.科學(xué)論證可以幫助學(xué)生發(fā)展科學(xué)探究能力，建構(gòu)科學(xué)知識(shí)并促進(jìn)科學(xué)概念轉(zhuǎn)變?yōu)槔斫猓嵘茖W(xué)認(rèn)識(shí)論水平，提升推理能力、批判思維能力和交流能力[1].“科學(xué)論證”首次被寫進(jìn)我國(guó)的課程標(biāo)準(zhǔn)中，基于其重要地位，除了教師在平時(shí)的教學(xué)中要嘗試論證式教學(xué)之外，作為指導(dǎo)教學(xué)的教材，在編寫的時(shí)候也應(yīng)該關(guān)注教材對(duì)學(xué)生論證能力的培養(yǎng)功能.比如，即將由廣東教育出版社出版的普通高中教科書《物理》在這方面做得就很充分，本文將以新粵教版（推廣樣書）（后文將簡(jiǎn)稱教材）必修二“第三章萬有引力定律”為例，談一談該版教材在培養(yǎng)學(xué)生論證能力上的體現(xiàn).

1?尊重史料——還原經(jīng)典論證范例

1.1?圖爾敏論證模式

圖爾敏提出的論證模式（TAP論證模式）是當(dāng)今進(jìn)行論證的一個(gè)基本模式，也是公認(rèn)最完備、科學(xué)的模式.如圖1所示，該模式的擴(kuò)展形式包含以下六個(gè)要素：資料，即論證主張的基礎(chǔ);主張，即論題;正當(dāng)理由，即推理規(guī)則或說理方式;支持，即已有被公認(rèn)的通則，在物理中比如公式、定理、定律等;限制條件，指結(jié)論成立對(duì)應(yīng)的前提;反駁及反例.

1.2?萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)史呈現(xiàn)了一部論證史

教育重演論指出，學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)科學(xué)的過程與人類研究科學(xué)的過程存在一定的相似性，可以說是對(duì)人類研究科學(xué)過程的“重演”[2].新粵教版在“萬有引力定律”發(fā)現(xiàn)的編寫中充分尊重了這一點(diǎn).教材從托勒密的“地心說”到哥白尼的“日心說”再到第谷的觀測(cè)和開普勒行星軌道定律的發(fā)現(xiàn)都做了詳盡但又不失簡(jiǎn)潔的陳述.之后，敘述轉(zhuǎn)向?qū)π行沁\(yùn)動(dòng)規(guī)律成因的探討，經(jīng)過幾代科學(xué)家的思考結(jié)合已經(jīng)定義的向心力公式，形成論點(diǎn)“行星的運(yùn)動(dòng)是太陽(yáng)引力的緣故，并且力的大小與行星到太陽(yáng)距離的平方成反比.”支持該論點(diǎn)的有力資料是向心力公式F引=mv2r和開普勒第三定律r3T2=k，天文學(xué)家雷恩和哈雷從證據(jù)到主張進(jìn)行了演繹推理，課本如實(shí)地對(duì)推理過程進(jìn)行了呈現(xiàn).以上結(jié)論只是萬有引力的雛形或者說局部.基于以上結(jié)論，牛頓依據(jù)牛頓第三定律得到該引力不僅與發(fā)生引力的二者之間距離的平方成反比，還與二者質(zhì)量的乘積成正比.

以上結(jié)論是否能夠由行星和太陽(yáng)之間推廣到任意兩個(gè)物體之間呢？牛頓深入思考、大膽猜測(cè)，形成了新的論點(diǎn)：天體受到的引力和地面上物體的重力性質(zhì)相同.為了證明這一觀點(diǎn)，牛頓將抽象的問題具體化，進(jìn)行了“平拋石頭”的思想實(shí)驗(yàn)，借助當(dāng)時(shí)已有的觀測(cè)數(shù)據(jù)：月地距離和月球的運(yùn)行線速度對(duì)結(jié)論做了推算，均證明了主張正確.至此，“依據(jù)已有的現(xiàn)象和資源，利用嚴(yán)密的邏輯推理和數(shù)學(xué)工具進(jìn)行驗(yàn)證，并在已有結(jié)論的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理延伸的科學(xué)思維方法，為牛頓在科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)奠定了重要基礎(chǔ)[3].”教材在浩瀚的物理學(xué)史中仔細(xì)梳理了萬有引力定律發(fā)現(xiàn)過程中的重要人物、觀點(diǎn)和事件，從“依據(jù)已有資料提出觀點(diǎn)→進(jìn)行論證→思考觀點(diǎn)成立的前提→尋找新的證據(jù)→做新的論證”的角度清晰簡(jiǎn)潔地圍繞“萬有引力規(guī)律的發(fā)現(xiàn)”娓娓道來，深入淺出、層次分明、脈絡(luò)清晰，教師只需要遵照課文編排就能給學(xué)生展示出一個(gè)完整的論證流程，若適當(dāng)對(duì)論證的程序做顯性化表述，對(duì)提升學(xué)生的論證能力將大有裨益.

2?證據(jù)呈現(xiàn)方式多樣化——促尋找有效資料的能力

已有研究顯示，雖然許多學(xué)生清楚在論證過程中要用證據(jù)支持主張，但他們并不能夠有效地從眾多信息中篩選出最相關(guān)的證據(jù)，并對(duì)證據(jù)形成意義[4].物理論證中證據(jù)的呈現(xiàn)方式主要有：文字、表達(dá)式、表格、函數(shù)圖像、情景示意圖等.僅“萬有引力定律”一章，為了幫助學(xué)生對(duì)證據(jù)形成意義、理解知識(shí)的來龍去脈、學(xué)會(huì)應(yīng)用知識(shí)解釋現(xiàn)象、解決問題，教材不吝筆墨采取了多種方式來呈現(xiàn)證據(jù)，其中涉及文字若干、核心表達(dá)式8條、表格1處、重要情景示意圖10余個(gè).課本并不僅僅是簡(jiǎn)單交代結(jié)論之后大量展開應(yīng)用，而是充分展現(xiàn)了教材的育人功能，突出了注重理解、注重過程、突出探究、注重應(yīng)用和滲透物理學(xué)史的特征.

教師在使用教材輔助教學(xué)的時(shí)候要意識(shí)到這些資料對(duì)增強(qiáng)學(xué)生理解終端結(jié)論的重要意義，教師要充分應(yīng)用這些資料，通過語(yǔ)言翻譯、表達(dá)式解讀等方式協(xié)助學(xué)生捕捉有效信息，獲取重要依據(jù)，設(shè)置層層遞進(jìn)的問題讓學(xué)生去討論、分析、爭(zhēng)論、辯解，像科學(xué)家一樣經(jīng)歷從材料到主張的論證過程.

3?論證型習(xí)題——激發(fā)說理能力

教材一改以往純模型化、計(jì)算類問題的設(shè)置風(fēng)格，也摒棄了看起來像是論證實(shí)際為純粹模型化計(jì)算的問題，設(shè)置了一定量的論證型習(xí)題.學(xué)生需要立足于論點(diǎn)，利用有效材料展開論證.比如“第一節(jié)認(rèn)識(shí)天體運(yùn)動(dòng)”[3]的課后練習(xí)中有一個(gè)問題是：提供了八大行星公轉(zhuǎn)的軌道半徑和公轉(zhuǎn)周期的數(shù)據(jù)表格，請(qǐng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)開普勒第三定律的論證;“第二節(jié)認(rèn)識(shí)萬有引力定律”課后練習(xí)中有一個(gè)問題是：兩個(gè)質(zhì)量同為m，半徑同為r的均勻規(guī)則小球，由與其半徑一樣長(zhǎng)的桿連接，若球間引力為F=Gm2r，問是否正確？并說明理由.這種類型的習(xí)題在教材中隨處可見，通過對(duì)這類問題的解答能夠訓(xùn)練學(xué)生論證過程中的說理能力.科學(xué)中常用的論證方法有：舉例論證、理論論證、比較論證、因果論證等，說理能力建立在明晰依據(jù)和結(jié)論之間的關(guān)系.學(xué)生需要調(diào)動(dòng)已有的公理作為“支持”，應(yīng)用合適的論證方法，搭建合理的邏輯通道，實(shí)現(xiàn)依據(jù)對(duì)結(jié)論的證明，如果遇到反駁，就意味著要給結(jié)論標(biāo)注成立條件或者推翻重來.這個(gè)過程是對(duì)學(xué)生邏輯思維、推理能力的考驗(yàn)，也是對(duì)學(xué)生資料掌握牢固程度的考驗(yàn)，更是促使學(xué)生形成嚴(yán)謹(jǐn)、客觀、創(chuàng)新等高階思維品質(zhì)的重要環(huán)節(jié).

4?人文類問題設(shè)置——催化立論能力

高中學(xué)生處于蓬勃儲(chǔ)備新知識(shí)的年齡階段，大量有一定深度的知識(shí)在他們面前打開，在掌握足夠多的知識(shí)之前，學(xué)生沒有信心也不大可能提出有價(jià)值的主張.我們教學(xué)中物理問題的設(shè)置大多數(shù)也基本給出了論點(diǎn)，只是需要學(xué)生作出論證，這些大大限制了學(xué)生的立論能力.但立論能力也是論證能力中必不可少的部分，是整個(gè)論證的出發(fā)點(diǎn).從信息中提煉觀點(diǎn)的能力和學(xué)生的理解力、歸納能力、思考的深度、學(xué)生的價(jià)值取舍都有密切的關(guān)系，學(xué)生的立論水平是教育中“立德樹人”的核心表現(xiàn)，“培養(yǎng)什么樣的人？”可以從學(xué)生確立的觀點(diǎn)中所見一斑.能夠準(zhǔn)確、深刻地確立觀點(diǎn)為將來學(xué)生成為社會(huì)的主流打下基礎(chǔ)，能讓學(xué)生學(xué)會(huì)在與科學(xué)相關(guān)的社會(huì)問題中從正確的起點(diǎn)出發(fā)，通過論證做出決策、展開爭(zhēng)論、進(jìn)行批判進(jìn)而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，對(duì)于社會(huì)的發(fā)展、民主與和諧有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義.

考慮到以上方面，教材設(shè)置了人文類的問題來催化學(xué)生的立論能力.比如，第二節(jié)[3]的討論與交流：“以小組為單位，討論從牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的思想方法中可以獲得什么啟發(fā).”第二節(jié)的練習(xí)：“當(dāng)牛頓提出萬有引力定律時(shí)人們因?yàn)椴荒芾斫?，有人畫漫畫諷刺這一定律，請(qǐng)談一談對(duì)科學(xué)探索過程的認(rèn)識(shí).”，這類問題的解答無所謂對(duì)錯(cuò)，只要言之有理皆有價(jià)值，學(xué)生可以依據(jù)自己的理解確立自己的觀點(diǎn)展開討論，還可以接受來自其他成員的反駁以強(qiáng)化或修正自己的觀點(diǎn).越是有爭(zhēng)議的話題，越是能幫學(xué)生打開思路，只是在這個(gè)過程中教師要合理介入，矯正一些與社會(huì)主義核心價(jià)值觀嚴(yán)重不符的認(rèn)識(shí)，把學(xué)生往正確的道路上引.

5?結(jié)束語(yǔ)

學(xué)生的論證能力主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是立論能力，即確立有待論證的觀點(diǎn).現(xiàn)行高中學(xué)校的物理教學(xué)中所設(shè)置的問題大多已經(jīng)指定了論題，僅少數(shù)開放性的問題需要學(xué)生先確立自己的觀點(diǎn)，之后展開論證.二是搜集資料的能力，即從大量信息中篩選、提取有利于證明觀點(diǎn)的資料.學(xué)生需要良好的閱讀理解能力，需要有對(duì)信息進(jìn)行加工處理的能力，需要能洞悉資料和結(jié)論之間的邏輯關(guān)系.三是說理能力，即搭建合理的邏輯通道實(shí)現(xiàn)資料對(duì)結(jié)論的說明.說理過程中可能需要調(diào)用諸多“正當(dāng)理由”，這些理由可能是我們課本中所教的公式、定理或推論，也可能是人們生活中的共識(shí)，這要求學(xué)生對(duì)解決物理問題所需要的工具：基本公式、基本技能、生活常識(shí)等了如指掌.如果在論證過程中遇到反駁，就會(huì)促使學(xué)生思考情景的特殊情況、思考公式定理的適用范圍，如果經(jīng)過修補(bǔ)依然無法實(shí)現(xiàn)順利論證則能促使學(xué)生改變論點(diǎn)重新啟動(dòng)論證，或者有創(chuàng)新型的發(fā)現(xiàn).由此可見，說理能力是論證能力的核心，它能較集中地體現(xiàn)學(xué)生的思維品質(zhì).《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》[5]對(duì)科學(xué)思維做了水平劃分，其劃分原則和Erduran等的科學(xué)論證表現(xiàn)評(píng)價(jià)框架吻合度極高，這也說明了論證能力在“科學(xué)思維”中占有很大比重.因此，從各方面關(guān)注學(xué)生的論證能力是落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容.

參考文獻(xiàn)：

[1]普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)解讀[M].北京：高等教育出版社，2018.

[2]王全，母小勇.“科學(xué)史——探索”教學(xué)模式的“重演”論基礎(chǔ)[J]. 課程·教材·教法，2008（7）.

[3]熊建文.普通高中教科書物理必修第二冊(cè)（推廣樣書）[M].廣州：廣東教育出版社，2018.

[4]Lovett M C，Shah P.Thinking with data[M].NewYork： Lawrence Erlbaum Associates， 2007：233-265.

[5]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：人民教育出版社，2018.

（收稿日期：2019-10-10）