“互感與自感”教學(xué)中的“慢·論證·醒來”*

王家琦 王長(zhǎng)江

(安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院 安徽 蕪湖 241002)

王珊珊

(蚌埠市鐵路中學(xué) 安徽 蚌埠 233000)

1 問題的提出

隨著《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》的頒布和實(shí)施，“科學(xué)論證”作為物理學(xué)科核心素養(yǎng)中“科學(xué)思維”的核心要素之一，引發(fā)了教育研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，美國(guó)在2011年出版的《K-12科學(xué)教育框架》中將“科學(xué)論證”視為構(gòu)建科學(xué)教育領(lǐng)域框架的重要內(nèi)容.全球教育領(lǐng)域內(nèi)更是興起了諸如ADI論證模型、圖爾敏論證模型、PCRR科學(xué)論證模型、MEL科學(xué)論證教學(xué)模型等論證模型.

“科學(xué)論證”作為“科學(xué)思維”的核心要素，推動(dòng)學(xué)生對(duì)物理觀念更深層次的理解，促進(jìn)學(xué)生批判性思維和創(chuàng)造性思維的發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力以及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任感.隨著我國(guó)教育理念的不斷更新，中學(xué)物理教師不再局限于灌輸式的教學(xué)方法，但是在論證教學(xué)中不免出現(xiàn)照搬國(guó)外的論證模型的情況，不能很好地與本國(guó)的教育現(xiàn)狀結(jié)合；同時(shí)當(dāng)前教學(xué)廣泛存在論證流于形式、有論無證的現(xiàn)象，即教師一味追求高效，強(qiáng)調(diào)死記硬背，缺乏探究和論證精神.基于這些現(xiàn)狀，文章以文獻(xiàn)[1]的“慢·論證·醒來”教學(xué)策略為理論基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行“微創(chuàng)新”，在“互感與自感”一課中運(yùn)用這一教學(xué)策略，以期為教育工作者開展論證式教學(xué)提供參考.

2 “慢·論證·醒來”的教學(xué)策略探索

“論證”是思維與教學(xué)之間一個(gè)可行的互動(dòng)界面，它強(qiáng)調(diào)了思維過程.從思維的角度看，今天呈現(xiàn)在我們面前的全部學(xué)科知識(shí)，幾乎都是人類以理論和實(shí)踐方式進(jìn)行論證的結(jié)果[2].本文的“慢·論證·醒來”是結(jié)合文獻(xiàn)[1]——“慢·論證·醒來：一種行之有效的論證教學(xué)策略”和ADI科學(xué)論證模型進(jìn)行微創(chuàng)新(圖1)，賦予其新的含義和價(jià)值.

圖1 “慢·論證·醒來”論證策略流程圖

2.1 慢

慢下結(jié)論，懸置判斷，三思后行.受到我國(guó)應(yīng)試教育的影響，學(xué)校以提高升學(xué)率為宗旨，在教學(xué)上采用過度學(xué)習(xí)和強(qiáng)化訓(xùn)練的方式，教師單方面強(qiáng)調(diào)知識(shí)與技能的傳授，大多采用高效的灌輸教學(xué)手段，這種“快節(jié)奏、大容量、高效率”的教學(xué)過程，忽視了學(xué)生的主體性和課堂表現(xiàn)，不利于學(xué)生的有序成長(zhǎng)和批判性思維的發(fā)展.

論證教學(xué)要發(fā)揮慢的藝術(shù),即強(qiáng)調(diào)知識(shí)的生成、內(nèi)化、外化的緩慢過程，使知識(shí)的生成過程與學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展過程同步，不急于定論，懸置判斷，在大量證據(jù)的基礎(chǔ)上形成結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維[1].

2.2 論證

“慢”是論證的基礎(chǔ).一方面，在這種“快節(jié)奏、大容量、高效率”的教學(xué)方式下，教師缺乏引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究、尋找支持結(jié)論的證據(jù)意識(shí)，相應(yīng)的，學(xué)生也會(huì)喪失基于問題進(jìn)行判斷、解釋、預(yù)測(cè)的能力.另一方面，流于形式的論證教學(xué)過程中得出的通常是一些未經(jīng)大量證據(jù)證實(shí)或證偽的不可靠結(jié)論.

本文的論證模型是結(jié)合新版ADI科學(xué)論證教學(xué)模型與“互感與自感”一節(jié)的特點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)(圖2)，它是以證據(jù)為核心的教學(xué)模型，將論證教學(xué)與科學(xué)探究有機(jī)結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)證據(jù)的論證、解釋和反思.

圖2 論證模型

新ADI論證教學(xué)模型是Grooms團(tuán)隊(duì)在Sampson的ADI模型基礎(chǔ)上的改進(jìn)，這一模型包含8個(gè)階段：明確任務(wù)和問題并開展工具對(duì)話、設(shè)計(jì)方案和收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和初步展開論證、論證階段、反思性討論、寫探究報(bào)告、雙盲評(píng)議、修改和上交報(bào)告[3].

這一模型將科學(xué)論證與科學(xué)探究有機(jī)結(jié)合，通過論證來推動(dòng)探究教學(xué)[3]，不僅注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證能力，同時(shí)有助于培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力和科學(xué)書寫能力，但本文對(duì)“互感與自感”教學(xué)設(shè)計(jì)的改進(jìn)主要目的是提升學(xué)生思維能力，新ADI模型的一些階段與這一主旨結(jié)合不太融洽，因此，為了將教學(xué)時(shí)間集中在自感現(xiàn)象原理的分析論證過程中，筆者將新版ADI教學(xué)模型的雙盲評(píng)議以及修改和上交報(bào)告階段在這一課中略去，并濃縮為以下5個(gè)階段.

階段1：明確任務(wù)和問題.論證教學(xué)的第一步，是創(chuàng)造論證的需求[4]，即制造論題，教師通過創(chuàng)設(shè)情境引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生明確研究問題和學(xué)習(xí)任務(wù).

階段2：設(shè)計(jì)方案、收集數(shù)據(jù).論證教學(xué)的第二步，是讓學(xué)生尋找論據(jù)，學(xué)生根據(jù)研究問題設(shè)計(jì)解決方案，在此階段學(xué)生要經(jīng)歷方案設(shè)計(jì)、方法選擇、數(shù)據(jù)收集過程[4]，找到支持主張的證據(jù).

階段3：分析數(shù)據(jù)、初步論證.學(xué)生提出一個(gè)由主張、證據(jù)和推理共同組成的論點(diǎn)與同學(xué)討論[3]，但是初步論證得出的證據(jù)并不能完全支撐結(jié)論的形成，因此需要慢下結(jié)論，懸置判斷，多次論證.

階段4：分享論證、反思討論.學(xué)生們提出自己的觀點(diǎn)，根據(jù)證據(jù)互相論證和反駁，給學(xué)生時(shí)間對(duì)觀點(diǎn)、證據(jù)及論證的方式進(jìn)行反思[4]，對(duì)于證據(jù)不足的可以返回階段2繼續(xù)收集證據(jù)再次補(bǔ)充論證.

階段5：撰寫報(bào)告.將論證的內(nèi)容以書面報(bào)告的形式呈現(xiàn)，文字表達(dá)應(yīng)簡(jiǎn)潔明了，邏輯清晰，最好在頭腦中進(jìn)行精細(xì)加工，用思維導(dǎo)圖或表格形式呈現(xiàn)，并在書寫報(bào)告的過程中梳理知識(shí)，感悟獲得新知識(shí)的積極的心理體驗(yàn)[1].

2.3 醒來

“論證”是綜合思維內(nèi)容和方法并最終促使人“醒來”的途徑，“醒來”指的是一種積極的心理感受，是新知識(shí)之間的融會(huì)貫通，是思維和理智的發(fā)展及覺醒，是構(gòu)建新知后心理情感上的愉悅和豁然開朗，這樣的心理體驗(yàn)會(huì)增強(qiáng)下一次理性學(xué)習(xí)的自我效能感.

通俗意義上，醒來是指在所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)之上能夠應(yīng)用遷移，挖掘與其他知識(shí)之間的關(guān)系鏈，與機(jī)械性的死記硬背形成對(duì)比，具體表現(xiàn)為學(xué)生對(duì)新知的拓展和靈活運(yùn)用，對(duì)現(xiàn)有理論的質(zhì)疑和創(chuàng)新，因此，醒來可以被當(dāng)作評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容掌握程度的指標(biāo).

3 基于“慢·論證·醒來”的“互感與自感”教學(xué)設(shè)計(jì)

“互感與自感”是人教版高中物理選擇性必修二第二章第4節(jié)的內(nèi)容.電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)是電磁學(xué)中最重要的發(fā)現(xiàn)之一，互感與自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的特殊情況，是對(duì)舊知的鞏固和提高，對(duì)以后的學(xué)習(xí)具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值.因此，文章選取“互感與自感”為例設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)并實(shí)施.

課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)“互感與自感”一節(jié)的要求是通過實(shí)驗(yàn)了解自感現(xiàn)象，所以對(duì)互感現(xiàn)象的教學(xué)要求不高，只要簡(jiǎn)單了解互感現(xiàn)象的產(chǎn)生以及在生活中的應(yīng)用即可，而自感現(xiàn)象在教科書中花費(fèi)了較大的篇幅，內(nèi)容上包含很多科學(xué)論證元素，是本節(jié)的重難點(diǎn)內(nèi)容[5].因此，本文截選自感的兩個(gè)教學(xué)片段展開具體論述，以期彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證能力和批判性思維.

3.1 “通電自感”教學(xué)片段設(shè)計(jì)

在學(xué)習(xí)“兩個(gè)線圈之間沒有導(dǎo)線相連,但當(dāng)一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)它產(chǎn)生的變化的磁場(chǎng)在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的互感現(xiàn)象”的基礎(chǔ)上，教師設(shè)置對(duì)比情境，引發(fā)學(xué)生思考：對(duì)于只有一個(gè)線圈的電路，線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，是否還會(huì)出現(xiàn)與互感現(xiàn)象相似的現(xiàn)象.

3.1.1 慢

自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一個(gè)特例，涉及到原電流、原磁場(chǎng)、感應(yīng)電流、感應(yīng)電流磁場(chǎng)等物理量，而它們都發(fā)生在同一個(gè)線圈上，對(duì)于邏輯思維能力較弱的學(xué)生存在較大的難度，是教學(xué)中的一大難點(diǎn)，因此，教師應(yīng)巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案降低思維梯度，通過通電自感中與線圈相連的燈泡的亮度變化讓學(xué)生明白阻止和阻礙的區(qū)別，以及感應(yīng)電流的作用原理.

3.1.2 論證

論證環(huán)節(jié)不僅是“慢·論證·醒來”策略的核心，也是“互感與自感”教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn).為了讓學(xué)生能夠脫離書本的“死”知識(shí)發(fā)散思維，自主探究自感現(xiàn)象原理，此環(huán)節(jié)基于ADI模型對(duì)“通電自感”教學(xué)片段進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)突出論證的教學(xué)活動(dòng)，并以表1的形式呈現(xiàn)論證式教學(xué)過程及包含的論證要素.

表1 “通電自感”的論證式教學(xué)流程

續(xù)表1

設(shè)計(jì)意圖：課程標(biāo)準(zhǔn)在選擇性必修二的學(xué)業(yè)要求部分提到，能進(jìn)一步應(yīng)用磁感線、勻強(qiáng)磁場(chǎng)等模型綜合分析磁場(chǎng)和電磁感應(yīng)問題，能恰當(dāng)使用證據(jù)推出物理結(jié)論或質(zhì)疑已有結(jié)論，能通過與法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律有關(guān)的科學(xué)探究掌握對(duì)實(shí)驗(yàn)證據(jù)進(jìn)行分析與歸納的方法[5].由此可見，本節(jié)課的教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、獲取證據(jù)、分析論證的能力，而新版ADI教學(xué)模式的流程與這一目標(biāo)相吻合，通過小組探究實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生合作交流的能力和科學(xué)論證能力.

3.1.3 醒來

學(xué)生從與線圈相連的小燈泡緩慢變亮這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出發(fā)尋求證據(jù)，進(jìn)行論證，最終得出結(jié)論，經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究以及論證過程，學(xué)生的認(rèn)知水平達(dá)到一個(gè)新高度，同時(shí)獲得學(xué)習(xí)接下來的知識(shí)的自我效能感.

設(shè)計(jì)意圖：這一片段的教學(xué)設(shè)計(jì)解決了傳統(tǒng)的演示實(shí)驗(yàn)難以引發(fā)學(xué)生對(duì)概念更深層次探究的問題，由陳述性實(shí)驗(yàn)導(dǎo)向設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，一方面確保論證教學(xué)的有效實(shí)施，另一方面學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有利于他們創(chuàng)新性思維能力的發(fā)展.

3.2 “斷電自感”教學(xué)片段設(shè)計(jì)

教師引導(dǎo)學(xué)生：通過電路開關(guān)閉合時(shí)線圈對(duì)小燈泡影響的實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)了自感現(xiàn)象，同學(xué)們思考開關(guān)斷開以后線圈是否還存在自感現(xiàn)象？

3.2.1 慢

基于之前電路知識(shí)的學(xué)習(xí)，學(xué)生知道只有在電路通電時(shí)，電源才會(huì)發(fā)揮作用，而在斷電自感教學(xué)片段中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明電路斷開瞬間仍有電流通過，與學(xué)生的已有基礎(chǔ)形成認(rèn)知沖突，兩個(gè)教學(xué)片段中電源的作用不同，因此需要重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案收集證據(jù)開展論證，慢下定論，懸置判斷.

3.2.2 論證

與“通電自感”論證教學(xué)片段對(duì)照，學(xué)生有意識(shí)慢下結(jié)論之后，對(duì)猜想產(chǎn)生質(zhì)疑，為了證明猜想的正確與否而進(jìn)入推理論證過程.因此，這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)以培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識(shí)為核心，對(duì)教科書中“斷電自感”教學(xué)內(nèi)容重新編排改進(jìn)(表2)，推動(dòng)論證式教學(xué)的開展.

表2 “斷電自感”的論證式教學(xué)流程

設(shè)計(jì)意圖：在論證教學(xué)過程中，小組同學(xué)共同推導(dǎo)，類比互感知識(shí)引出新知識(shí)，通過探究實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和探究能力.自感學(xué)習(xí)中，學(xué)生經(jīng)歷基于問題思考、猜想存在自感、自主探究發(fā)現(xiàn)自感、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)使現(xiàn)象更加明顯、分析電路探究工作原理、推理論證解釋現(xiàn)象的學(xué)習(xí)過程，推動(dòng)學(xué)生的思維向更高階層邁進(jìn).

3.2.3 醒來

在這一教學(xué)片段中醒來是對(duì)通電自感和斷電自感之間關(guān)系的領(lǐng)悟，也包括經(jīng)歷一段推理論證得出結(jié)論之后暢快的心理體驗(yàn).

設(shè)計(jì)意圖：在“斷電自感”教學(xué)片段中，教師發(fā)現(xiàn)在前一個(gè)片段堅(jiān)持“慢”的教學(xué)之后，學(xué)生不再像課堂伊始時(shí)直接斷言，而是自發(fā)地展開同學(xué)之間的相互討論，設(shè)計(jì)論證方案，經(jīng)過整個(gè)“慢·論證·醒來”教學(xué)流程之后，與之前迅速得出結(jié)論相比，學(xué)生表現(xiàn)出對(duì)論證過程更多的興趣，這正是“慢·論證·醒來”教學(xué)策略所想要達(dá)到的目的.

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)當(dāng)前中學(xué)物理課堂上論證教學(xué)存在的問題，筆者基于ADI科學(xué)論證教學(xué)模型，提出了有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證能力的“慢·論證·醒來”的教學(xué)策略，通過這一策略設(shè)計(jì)“互感與自感”的教學(xué)活動(dòng)，并運(yùn)用到蚌埠市鐵路中學(xué)的物理課堂中，一節(jié)教學(xué)實(shí)踐之后，學(xué)生逐漸學(xué)會(huì)慢下結(jié)論，敢于質(zhì)疑，尋找證據(jù)推理論證，從論證式學(xué)習(xí)中獲得樂趣.

實(shí)踐表明，基于“慢·論證·醒來”教學(xué)策略開展“互感與自感”的課堂教學(xué)，能夠突出知識(shí)中的論證元素，對(duì)提高學(xué)生的證據(jù)意識(shí)和論證能力有一定意義.應(yīng)該說，本文的研究是對(duì)“慢·論證·醒來”教學(xué)策略的初步探索，還有很多相關(guān)的問題值得進(jìn)一步深入研究.