培養(yǎng)“科學(xué)論證素養(yǎng)”的高中物理教學(xué)策略與實踐

摘要：科學(xué)論證素養(yǎng)作為高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)科學(xué)思維中的核心組成部分，在高中物理教學(xué)中有著重要的培養(yǎng)價值，科學(xué)論證素養(yǎng)與學(xué)生的邏輯思維、知識儲備等密切相關(guān)，所以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)實際上也是對學(xué)生綜合素養(yǎng)的全面提升。文章論述了高中物理教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)的重要性，分析了當(dāng)前高中物理培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)存在的問題，最后再提出具體的培養(yǎng)策略，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞：高中物理；科學(xué)論證素養(yǎng)；核心素養(yǎng)

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1673-8918（2022）45-0132-04

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》已經(jīng)明確提出“科學(xué)思維”是物理核心素養(yǎng)的主要內(nèi)容，在新時期的高中物理教學(xué)改革中，學(xué)科核心素養(yǎng)成為教學(xué)的重心，而在物理學(xué)科核心素養(yǎng)中，科學(xué)思維又細(xì)分為多個方面，其中科學(xué)論證素養(yǎng)就是科學(xué)思維中的核心組成部分，科學(xué)論證是學(xué)習(xí)高中物理過程中不可避免的，物理的定律、公式等都需要學(xué)生通過論證過程來深刻理解，所以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)勢在必行。

一、 高中物理培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)的重要性

在高中物理教學(xué)過程中，科學(xué)論證素養(yǎng)的重要性體現(xiàn)在多個層面，既能夠培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)邏輯思維能力，又能夠培養(yǎng)學(xué)生的知識運(yùn)用能力，還能夠加深學(xué)生對物理知識的理解，一舉多得，所以對新時期的高中物理教學(xué)有著非常重要的作用。具體而言，高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)包括以下重要價值。

（一）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)邏輯思維能力

科學(xué)論證素養(yǎng)本身就是高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)中科學(xué)思維的一部分，所以培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)對學(xué)生的科學(xué)思維培養(yǎng)具有直接的促進(jìn)作用，這其中最顯著的就是學(xué)生的邏輯思維能力?？茖W(xué)論證的過程本身就是一個充滿了邏輯推理的過程，學(xué)生需要通過物理現(xiàn)象或者物理定律去推理，根據(jù)已知的信息分析出某一個特定的結(jié)論或者現(xiàn)象，從而證明所學(xué)的物理定律是符合真實邏輯和實際情況的。物理是事物發(fā)展的定理，高中物理學(xué)本身就是建立在現(xiàn)實確切存在的現(xiàn)象之上，論證的過程就是學(xué)生進(jìn)行思維上的邏輯推理過程，在不斷的科學(xué)論證鍛煉中，學(xué)生的科學(xué)邏輯思維能力必然能夠得到顯著的提升。另外，科學(xué)論證不僅包括正向的論證，同時也包括反證，而反證對學(xué)生的科學(xué)邏輯思維能力鍛煉則能夠起到更加顯著的作用。反向論證需要學(xué)生打破錯誤的結(jié)論，得出正確的物理規(guī)律，這個過程學(xué)生必須有著充分的邏輯思維能力才能避免論證走上歧途，最終得到錯誤的結(jié)論，所以能夠從正反兩個方面對學(xué)生的科學(xué)邏輯思維能力進(jìn)行訓(xùn)練。而科學(xué)邏輯思維能力在高中人才培養(yǎng)中又具有不可或缺的重要作用，國家大力推進(jìn)高中理科教育改革的基本目的之一就是提高高中學(xué)生的科學(xué)邏輯思維能力，從而培養(yǎng)出更多具有優(yōu)秀理性思維素養(yǎng)的人才，科學(xué)論證素養(yǎng)恰好能夠為這一目標(biāo)的實現(xiàn)提供助力。

（二）培養(yǎng)學(xué)生的知識運(yùn)用能力

高中物理教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)對提高學(xué)生的知識運(yùn)用能力也具有積極的促進(jìn)作用，高中物理的科學(xué)論證不是簡單地根據(jù)結(jié)論推導(dǎo)過程，更重要的是理清其中的原理，在論證中從多個層面和知識點(diǎn)中找到使結(jié)論成立的內(nèi)在邏輯，這就需要學(xué)生用到以物理知識為主的很多知識。例如在論證物體下落的速度與質(zhì)量無關(guān)這一結(jié)論的過程中，學(xué)生不僅需要掌握物理中重力相關(guān)的知識，還需要用到生活中的常識。物理學(xué)是一門復(fù)雜的學(xué)科，也是一門與生活聯(lián)系緊密的學(xué)科，而生活本身就包含著大量的知識，不局限于物理學(xué)知識。讓學(xué)生進(jìn)行科學(xué)論證，能夠充分調(diào)動學(xué)生儲備的豐富的知識，作為一名高中生，理所應(yīng)當(dāng)要具有多元化的知識儲備，只是日常使用的機(jī)會不多，更缺乏同時使用多種知識的場景，使得這些知識在學(xué)生腦海中得不到運(yùn)用，逐漸被遺忘，而物理的科學(xué)論證讓學(xué)生得以將自己所學(xué)的知識充分應(yīng)用起來，無論是課堂上所學(xué)的科學(xué)文化知識還是日常生活中所積累的生活常識，無論是物理學(xué)科知識還是其他學(xué)科知識，在進(jìn)行科學(xué)論證的時候，學(xué)生都會不自覺地將自己掌握的知識盡可能多地運(yùn)用起來，所以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)，在物理教學(xué)中帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行更多的科學(xué)論證，能夠提高學(xué)生對知識的運(yùn)用能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力。

（三）加深學(xué)生對物理知識的理解

在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)對加深學(xué)生對物理知識的理解也具有顯著的效果。物理不是純理論或者依靠死記硬背就能夠掌握的學(xué)科，而是需要學(xué)生動腦筋思考，在思考中領(lǐng)悟知識的學(xué)科，物理學(xué)的定律等理解起來并不困難，但是要真正掌握就需要學(xué)生進(jìn)行深入的思考，不能僅僅停留在物理定律的文字表述上面，所以科學(xué)論證就是學(xué)生對物理知識進(jìn)行復(fù)盤和深度理解的過程，學(xué)生在論證過程中才能夠深層次探索物理理論的現(xiàn)實意義和物理定律表述的內(nèi)在原理。比如對“慣性不是力”這一定律的理解，如果不進(jìn)行科學(xué)論證，學(xué)生很可能就只是死記硬背這個定理，而不知道為什么。實際上從力的定義出發(fā)，物理中認(rèn)為力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，即力使得靜止的物體運(yùn)動起來，使得勻速運(yùn)動的物體改變速度，這都是力的作用，而慣性恰恰相反，慣性是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，即原本靜止的物體慣性使其繼續(xù)靜止，原本勻速運(yùn)動的物體慣性保持其繼續(xù)以原本的速度勻速運(yùn)動。所以慣性和力本質(zhì)上是兩個完全相反的概念，即一個維持，一個改變，所以慣性不是力。這個論證的過程，就能夠讓學(xué)生更加深刻地理解慣性、力、運(yùn)動狀態(tài)這些物理基礎(chǔ)定義和知識?？茖W(xué)論證的過程就是學(xué)生再度理解物理知識的過程，所以科學(xué)論證能夠幫助學(xué)生加深對物理知識的理解。

二、 高中物理培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)存在的問題

盡管在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)具有多個方面的優(yōu)勢意義，但是一方面科學(xué)思維和科學(xué)論證素養(yǎng)這兩個概念提出來的時間并不算久，相比起我國數(shù)十年的高中物理教學(xué)而言，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以產(chǎn)生全面的影響力，所以也就導(dǎo)致當(dāng)前高中物理教學(xué)對學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)培養(yǎng)還存在許多的問題，具體包括以下幾個方面。

（一）教育模式簡單固化，形式缺乏創(chuàng)新

教育模式簡單固化主要指的是當(dāng)前高中物理教育中所采取的教育模式主要是教師給出一個特定的主題或者公式定理，然后學(xué)生圍繞教師給出的結(jié)論自行進(jìn)行論證，教師再對學(xué)生的論證過程進(jìn)行適當(dāng)點(diǎn)評。這種教育模式缺乏教師的引導(dǎo)，教師沒有充分起到引領(lǐng)學(xué)生采取正確思維方式和邏輯模式進(jìn)行科學(xué)論證的作用，學(xué)生的論證過程可能完全偏離了相對正確的方向，因為給出了最終的結(jié)論，所以最后學(xué)生還是靠到了結(jié)論上，但是偏離方向的論證不但不會讓學(xué)生更深刻地掌握物理知識，反而會讓學(xué)生對物理知識的認(rèn)知產(chǎn)生偏差和錯誤，不僅包括論證的內(nèi)容，甚至包括其他學(xué)生原本掌握的物理知識，都會因為錯誤的論證而受到影響。并且這種教學(xué)模式缺乏形式上的創(chuàng)新，學(xué)生長期處于這種教育模式下，很容易對物理的科學(xué)論證產(chǎn)生錯誤認(rèn)知，將錯誤越積越多，最終使得學(xué)生完全偏離物理學(xué)習(xí)的目標(biāo)。另外，學(xué)生在科學(xué)論證過程中往往非常注重自我表達(dá)和自由發(fā)揮，但是以高中學(xué)生的知識儲備和心理成熟度，很多時候?qū)W生的自我表達(dá)對科學(xué)論證而言都是有較大偏差的，如果沒有教師的引導(dǎo)和糾正，學(xué)生很容易在一條錯誤的道路上走下去，以至于科學(xué)論證起不到提升學(xué)生科學(xué)思維的效果。

（二）偏離物理教學(xué)目標(biāo)，減弱物理教學(xué)的育人功能

在當(dāng)前物理教育中另一個突出問題就是物理教育偏離了培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)這一基本目標(biāo)，唯分?jǐn)?shù)論，忽略核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。當(dāng)前國內(nèi)高考制度下，物理作為二選一的主要學(xué)科，在學(xué)生高考中占據(jù)著非常重要的分?jǐn)?shù)比例，因此部分高中就出現(xiàn)了培養(yǎng)唯分?jǐn)?shù)論和唯考試論的教育模式，并且這種教育模式在我國物理教學(xué)中持續(xù)的時間非常久，因為高考分?jǐn)?shù)直接影響到學(xué)生能否進(jìn)入大學(xué)，所以無論是家長、教師還是學(xué)生本人，對分?jǐn)?shù)都格外重視，卻忽視了科學(xué)論證素養(yǎng)的培養(yǎng)，忽視了學(xué)生自身的興趣愛好和學(xué)習(xí)習(xí)慣，通過大量的練習(xí)來提高物理答題水平，將學(xué)生變成了物理考試機(jī)器，這與物理教育的目標(biāo)嚴(yán)重偏離，我們應(yīng)該認(rèn)識到科學(xué)論證的培養(yǎng)與學(xué)業(yè)成績的提高是不矛盾的，而且應(yīng)該是相互促進(jìn)的。當(dāng)前高中物理教學(xué)中對物理教育目的的偏離還體現(xiàn)在物理教學(xué)忽視了科學(xué)論證素養(yǎng)對學(xué)生終身綜合素養(yǎng)培養(yǎng)的作用，科學(xué)論證素養(yǎng)不僅僅是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)邏輯思維能力，同時對學(xué)生的多元思維、行為習(xí)慣、性格養(yǎng)成等都具有重要的影響作用，但是目前高中的物理教學(xué)只是將科學(xué)論證素養(yǎng)培養(yǎng)作為物理教學(xué)中的一個選擇項，在教學(xué)時間寬裕、教師有想法培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)的時候才開展一些相關(guān)的教學(xué)活動，沒有體現(xiàn)出科學(xué)論證素養(yǎng)在物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)當(dāng)中的作用。

（三）教學(xué)評價片面單一，脫離物理發(fā)展特點(diǎn)

現(xiàn)階段高中物理教育中對學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)的評價方式也顯得有些單一，主要的教學(xué)評價方式就是教師對學(xué)生進(jìn)行評價，而且評價的內(nèi)容千篇一律，這些評價本身確實是培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)所需要的，但是教師的評價卻存在缺乏特點(diǎn)的問題，沒有真正根據(jù)學(xué)生的科學(xué)論證水平給予正確的激勵和改進(jìn)意見，致使學(xué)生的科學(xué)論證水平得不到提升，物理教育的育人作用也得不到體現(xiàn)。教學(xué)評價單一還體現(xiàn)在教師沒有從專業(yè)的物理角度和科學(xué)論證方法與結(jié)果的角度對學(xué)生的物理學(xué)習(xí)進(jìn)行評價，因為在很多教師看來，高中生的知識水平和性格心理還不足以進(jìn)行有水平的科學(xué)論證，所以就將評價的標(biāo)準(zhǔn)放得極低，并不從專業(yè)的科學(xué)論證方式與過程對學(xué)生進(jìn)行評價，而是從一些簡單的角度著手，比如學(xué)生的表述是否清楚、是否涉及一些正在學(xué)的物理知識點(diǎn)等，對整個論證過程的邏輯性、完整性和系統(tǒng)性都沒有達(dá)到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)，這就使得教師對學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中進(jìn)行的科學(xué)論證的評價流于形式，學(xué)生無法從教師評價中獲得進(jìn)步與提升。

（四）教師科學(xué)論證意識不強(qiáng)，教學(xué)方式有待進(jìn)一步轉(zhuǎn)變

高中物理教育中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)還有一個問題就是部分教師自身的科學(xué)論證素養(yǎng)教學(xué)意識不強(qiáng)，教學(xué)方式不適應(yīng)新時期物理教學(xué)對科學(xué)論證素養(yǎng)培養(yǎng)的新要求。一部分物理教師在教學(xué)時以完成論證的過程為任務(wù)，忽略了科學(xué)論證背后的物理知識和思維養(yǎng)成作用，導(dǎo)致科學(xué)論證素養(yǎng)培養(yǎng)流于形式，缺乏實際的對物理教學(xué)的促進(jìn)作用。當(dāng)前很多教師雖然學(xué)過非常專業(yè)的物理知識，也具有出色的物理實踐與教學(xué)能力，但是科學(xué)論證素養(yǎng)培養(yǎng)這一概念被提出來的時間并不久，很多教師的教學(xué)思維和教學(xué)方式還沒有跟上這一發(fā)展趨勢，所以教師本身的科學(xué)論證素養(yǎng)意識不強(qiáng)，在這樣的基礎(chǔ)上再開展學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)培養(yǎng)，必然難以產(chǎn)生好的效果，這也使得在教學(xué)過程中，傳達(dá)出來的物理知識和科學(xué)論證方法都有所不足。

三、 培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)下高中物理教學(xué)的策略

針對上文提出的當(dāng)前高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)存在的諸多問題，結(jié)合當(dāng)前高中物理教學(xué)的實際要求與學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)培養(yǎng)的新方法，以及近年來被廣泛應(yīng)用到高中教學(xué)中的教學(xué)工具，文章提出了以下幾條高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)的策略。

（一）加強(qiáng)教師培訓(xùn)

在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)，最基本的現(xiàn)實要求是轉(zhuǎn)變教師的物理教學(xué)思維和提高教師的科學(xué)論證素養(yǎng)水平，讓教師首先掌握科學(xué)論證素養(yǎng)，才能夠在教學(xué)中教會學(xué)生科學(xué)論證的思路和方法，并且對學(xué)生的科學(xué)論證進(jìn)行客觀專業(yè)地評價，從而促進(jìn)學(xué)生更好地掌握科學(xué)論證素養(yǎng)。因此就需要學(xué)校加強(qiáng)對教師的培訓(xùn)，讓教師有機(jī)會接觸到最新的關(guān)于物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)相關(guān)的知識和方法，從而提高教師的水平。教師自身也應(yīng)當(dāng)通過各種渠道了解科學(xué)論證素養(yǎng)的要求和實現(xiàn)方式，自我提升、自我優(yōu)化。

（二）運(yùn)用思維導(dǎo)圖

思維導(dǎo)圖是近年來被廣泛應(yīng)用到各學(xué)科教學(xué)中的一種重要工具，思維導(dǎo)圖的優(yōu)勢在于有著完整清晰的邏輯結(jié)構(gòu)和推理路徑，而這正是在高中物理教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)論證素養(yǎng)培養(yǎng)最需要的兩大要素，科學(xué)論證的過程本身就是邏輯推理和分析的過程，而思維導(dǎo)圖將這一過程具象地呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，對學(xué)生掌握科學(xué)論證素養(yǎng)的作用非常直觀顯著。在將思維導(dǎo)圖應(yīng)用到高中物理對學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)培養(yǎng)的過程中，也需要遵循一定的方法。

首先，選擇合適的內(nèi)容設(shè)計思維導(dǎo)圖，思維導(dǎo)圖的使用目的就是簡化和形象化科學(xué)論證的過程，這就意味著思維導(dǎo)圖中的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)只與科學(xué)論證的主題相關(guān)聯(lián)，無關(guān)的內(nèi)容加入其中只會導(dǎo)致論證變得混亂，所以教師在設(shè)計思維導(dǎo)圖的時候，需要有所抉擇，選擇合適的內(nèi)容放在思維導(dǎo)圖中。內(nèi)容的選擇取決于學(xué)生的實際水平、物理課程的數(shù)量和教師的教學(xué)方式，選定內(nèi)容之后才可以根據(jù)內(nèi)容設(shè)計出合理的思維導(dǎo)圖，發(fā)揮思維導(dǎo)圖的作用。其次，選擇物理教學(xué)內(nèi)容時應(yīng)當(dāng)有所篩選，高中物理的知識種類豐富，內(nèi)涵復(fù)雜，如果不加以篩選全盤納入思維導(dǎo)圖中，會導(dǎo)致思維導(dǎo)圖過大，知識點(diǎn)過于分散，學(xué)生理解起來反而困難，所以需要對物理知識進(jìn)行選擇，選擇后再納入思維導(dǎo)圖中，例如對細(xì)枝末節(jié)的物理趣事等，可以選擇不放在思維導(dǎo)圖上，而對物理定理規(guī)律的關(guān)聯(lián)定理規(guī)律則應(yīng)該在思維導(dǎo)圖中體現(xiàn)出來。

選定合理的課程內(nèi)容之后，就需要對課程內(nèi)容加以分解，才能夠形成思維導(dǎo)圖上的各個模塊，才能夠形成知識體系，否則思維導(dǎo)圖就失去了意義。分解課程內(nèi)容需要遵循從大到小的原則，先將課程內(nèi)容中重點(diǎn)的知識排列在思維導(dǎo)圖的前位，然后將該知識點(diǎn)進(jìn)行細(xì)分，分解成更小的知識點(diǎn)，這些知識點(diǎn)同樣遵循先大后小的原則，同等重要的知識則為同一級主題。分解課程內(nèi)容的最終目的是將知識點(diǎn)分解到學(xué)生可以快速理解吸收的水平，然后層層遞進(jìn)，學(xué)會課程核心知識，體現(xiàn)出物理教學(xué)由易到難的過程。

在高中物理教學(xué)中應(yīng)用思維導(dǎo)圖到達(dá)后期時，應(yīng)當(dāng)激勵學(xué)生嘗試自行設(shè)計物理學(xué)習(xí)的思維導(dǎo)圖，并且利用一定的時間段對自己創(chuàng)設(shè)的思維導(dǎo)圖加以實踐，在學(xué)習(xí)過程中體會思維導(dǎo)圖下物理學(xué)習(xí)的效果與問題，從而對思維導(dǎo)圖進(jìn)行優(yōu)化升級。讓學(xué)生自行設(shè)計思維導(dǎo)圖能夠有效增強(qiáng)學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的認(rèn)知，從而培養(yǎng)學(xué)生的全面物理素養(yǎng)。

（三）主張構(gòu)建多元化

主張是科學(xué)論證的起點(diǎn)﹐主張的多元化有利于展開下一步的論證。在物理教學(xué)中，主張構(gòu)建的基點(diǎn)在于問題情境，一個具備探究意義和論證空間的情境問題﹐自然會激發(fā)學(xué)生思維﹐自主構(gòu)建多維度的主張。

主張構(gòu)建多元化要讓學(xué)生在正確的論證道路上，提出不受限制的論證思路或者結(jié)論，要允許學(xué)生能夠在論證中產(chǎn)生不一樣的結(jié)論想法，暫且不論學(xué)生的想法是正確或是錯誤，要讓學(xué)生勇敢地在論證中將物理知識整合起來，并進(jìn)行推理分析。

綜上所述，在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)是高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的需求，對學(xué)生的科學(xué)邏輯思維培養(yǎng)、物理知識的理解與應(yīng)用，都具有積極的促進(jìn)作用。而限于科學(xué)論證素養(yǎng)這一概念提出的時間較短，當(dāng)前高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)還存在很多的問題，這就需要在后續(xù)的教學(xué)中進(jìn)一步提高教師的水平，合理運(yùn)用思維導(dǎo)圖這一工具，并且主張構(gòu)建多元化，高效地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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［2］杜明榮，張格.聚焦物理情境培養(yǎng)科學(xué)思維［J］.物理教學(xué)探討，2021，39（6）：77-80.

作者簡介：戚桂雄（1981～），男，漢族，廣東廣州人，廣州市第十六中學(xué)，研究方向：物理教育。