高中物理課堂中科學(xué)論證素養(yǎng)的培養(yǎng)路徑

劉美香

【摘要】在當(dāng)前的教育背景下，核心素養(yǎng)成為教育領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)課題，各個(gè)學(xué)科的核心素養(yǎng)又有所差異.基于物理學(xué)科核心素養(yǎng)來(lái)看，科學(xué)思維屬于重要構(gòu)成部分，又細(xì)分為多個(gè)方面，科學(xué)論證素養(yǎng)即為其中之一.在高中物理課堂教學(xué)中，教師要將科學(xué)論證素養(yǎng)的培養(yǎng)當(dāng)作重點(diǎn)，本文據(jù)此展開(kāi)分析與探討，同時(shí)提出一些適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)路徑.

【關(guān)鍵詞】高中物理；課堂教學(xué)；科學(xué)論證素養(yǎng)

在高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)中，科學(xué)論證是科學(xué)思維的組成部分之一，主要由科學(xué)主張、證據(jù)和推理三個(gè)基本要素組成，是利用物理學(xué)視角來(lái)認(rèn)識(shí)客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律與彼此聯(lián)系的方式之一，也是對(duì)分析、推理、概括和論證等科學(xué)思維的有效強(qiáng)化.在高中物理課堂教學(xué)中，教師可通過(guò)培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，深層次理解物理概念與規(guī)律，使其思維能力得到發(fā)展，讓物理學(xué)習(xí)變得更具有探究性，推動(dòng)他們更好地掌握物理本質(zhì).

1?借助理論知識(shí)講授，培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)

1.1?注重基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)，培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)

在整個(gè)高中物理課程體系中，理論知識(shí)所占的比例較大，也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的前提與基礎(chǔ)，以一些概念、規(guī)律、性質(zhì)與公式為主，只有學(xué)生掌握這些理論知識(shí)，才能夠?qū)ξ锢韺W(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行有效的思維加工，推動(dòng)學(xué)生深度探索物理科學(xué)的奧秘，為學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)的培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ).對(duì)此，高中物理教師在課堂教學(xué)中可借助理論知識(shí)的講授培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)，注重基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)，帶領(lǐng)學(xué)生一邊學(xué)習(xí)物理理論知識(shí)，一邊促進(jìn)科學(xué)論證素養(yǎng)的培養(yǎng)與發(fā)展[1].

例如?在進(jìn)行“質(zhì)點(diǎn)”教學(xué)時(shí)，教師先利用多媒體設(shè)備播放老鷹在天空中展翅飛翔、足球在草地上滾動(dòng)的畫(huà)面，引出問(wèn)題：如何描述雄鷹、足球的運(yùn)動(dòng)？給予提示：要想描述雄鷹、足球的運(yùn)動(dòng)情況，并非一件容易之事，原因是什么？啟發(fā)學(xué)生思考與討論，因?yàn)槔销椗c足球都有一定的形狀和大小，前者往前飛翔時(shí)，翅膀進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，后者往前運(yùn)動(dòng)時(shí)是在滾動(dòng).與學(xué)生一起展開(kāi)設(shè)想：如果在現(xiàn)實(shí)世界中，所有物體都是無(wú)需考慮形狀和大小的“點(diǎn)”，就能夠解決上述問(wèn)題.接著，教師設(shè)問(wèn)：是否可以把生活中的物體看成無(wú)需考慮形狀與大小的“點(diǎn)”？教師繼續(xù)列舉生活實(shí)例，啟發(fā)學(xué)生一起分析與研究，使學(xué)生意識(shí)到在一些特殊情況下真的不用考慮物體形狀與大小，忽視物體的質(zhì)量要素，將其視作為具有質(zhì)量的“點(diǎn)”，就是質(zhì)點(diǎn)；一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)是由問(wèn)題性質(zhì)決定的，即為即使不考慮物體的形狀和大小，也不會(huì)影響到問(wèn)題的研究.這是一種物理學(xué)中的理想模型，也是比較常用的科學(xué)研究方法之一，借此培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng).

1.2?注重物理探究學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)

物理學(xué)主要研究的是物質(zhì)最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與基本結(jié)構(gòu)，屬于自然科學(xué)中的“領(lǐng)頭者”，涉及范圍大至宇宙，小至粒子，研究其他自然學(xué)科均離不開(kāi)物理知識(shí)的輔助與支持.高中物理教學(xué)內(nèi)容同初中相比，無(wú)論是難度、深度，還是廣度，均有所提升，對(duì)學(xué)生的整體學(xué)習(xí)能力要求較高，探究性學(xué)習(xí)是不可或缺的，教師應(yīng)當(dāng)以教材內(nèi)容為依托，帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)物理知識(shí)進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，使其在探究過(guò)程中進(jìn)行科學(xué)分析、推理與論證，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)[2].

例如?在開(kāi)展“自由落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)時(shí)，教師先在課件中展示以下生活現(xiàn)象，如：房檐滴水、樹(shù)葉飄落與冬天下雪等，要求學(xué)生觀察這些現(xiàn)象有什么共同特征？學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體都是從上往下自由下落，由此揭示新課主題.接著，教師演示紙片和金屬片的下落過(guò)程，搭配問(wèn)題：重的物體一定下落得快嗎？如何證明？啟發(fā)學(xué)生觀察與思考，提出各自的猜想且動(dòng)手設(shè)計(jì)方案，使學(xué)生著重探究紙片和金屬片不會(huì)同時(shí)落地的原因，讓學(xué)生探究后得到結(jié)論，發(fā)現(xiàn)是因?yàn)榭諝庾枇λa(chǎn)生的影響，以至于物體下落快慢不同.之后，教師設(shè)問(wèn)：假如物體在下落過(guò)程中不會(huì)受到空氣阻力的影響，受力情況會(huì)發(fā)生哪些變化？學(xué)生知道這時(shí)物體只會(huì)受到重力的作用，明確自由落體運(yùn)動(dòng)的概念，然后利用牛頓管演示質(zhì)量不同物體在真空中的下落情況，引領(lǐng)他們探究出自由落體運(yùn)動(dòng)的條件.隨后教師帶領(lǐng)學(xué)生探究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，使其經(jīng)歷一個(gè)由淺入深的探究過(guò)程，培養(yǎng)他們的科學(xué)論證素養(yǎng).

2?借助實(shí)驗(yàn)教學(xué)良機(jī)，培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)

2.1?制造更多實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)

在高中物理課程教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性不言而喻，通常用來(lái)驗(yàn)證、還原與補(bǔ)充理論知識(shí)，兩者相輔相成、相互促進(jìn)，一起組建成完善的物理知識(shí)體系.在高中物理課堂教學(xué)中，要想更好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)，教師在平常的教學(xué)中應(yīng)把握好實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)將一些物理現(xiàn)象直觀化地呈現(xiàn)出來(lái)，讓他們?cè)趯?shí)驗(yàn)輔助下展開(kāi)科學(xué)探究活動(dòng)，不過(guò)在這里要盡可能為學(xué)生制造更多親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì)，使其科學(xué)論證素養(yǎng)得到很好的培養(yǎng).

例如?以“彈力”教學(xué)為例，教師先在多媒體設(shè)備的大屏幕上展示跳水、拉弓射箭與蹦極的圖片，要求學(xué)生認(rèn)真觀察后分析這些動(dòng)作的完成存在哪些共同之處？使其發(fā)現(xiàn)均是對(duì)物體彈性功能的使用，告知他們接下來(lái)要采用實(shí)驗(yàn)的方式學(xué)習(xí)彈力相關(guān)知識(shí).接著，教師指導(dǎo)學(xué)生使用一根細(xì)鐵絲制作一個(gè)微型彈簧，用較小的力壓與拉，交流各自的感受，使其產(chǎn)生質(zhì)疑：當(dāng)用手按壓或者拉伸彈簧時(shí)，均要給彈簧施加一個(gè)力，那么這又是什么力？是如何產(chǎn)生的？大小、方向怎么樣？讓他們明確接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?之后，教師要求學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)，用手彎曲竹片與按壓海綿，描述出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，即為物體的形狀或者體積會(huì)出現(xiàn)變化，使其搜集證據(jù)與進(jìn)行推理，親身經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，讓他們明確認(rèn)識(shí)兩類(lèi)形變.隨后教師引領(lǐng)學(xué)生探究彈簧的形變程度與彈力大小的關(guān)系，使其經(jīng)歷基本的探究過(guò)程，讓他們通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)總結(jié)出彈簧的伸長(zhǎng)與拉力大小之間的具體關(guān)系.

2.2?鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行合作實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)

上文已經(jīng)提到，高中物理知識(shí)不僅難度相對(duì)較大，還較為深邃.雖然實(shí)驗(yàn)是一個(gè)不錯(cuò)的輔助性學(xué)習(xí)方法，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)的有效途徑之一，不過(guò)部分物理現(xiàn)象探究起來(lái)困難重重，有時(shí)僅靠學(xué)生個(gè)人很難順利完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，無(wú)法得到相應(yīng)的科學(xué)論證，自然影響到他們科學(xué)論證素養(yǎng)的培育.高中物理教師在課堂教學(xué)中應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行小組合作實(shí)驗(yàn)，極力發(fā)揮出團(tuán)隊(duì)協(xié)作的優(yōu)勢(shì)，使其互幫互助、共同完成實(shí)驗(yàn)，借此培養(yǎng)他們的科學(xué)論證素養(yǎng)[3].

例如?在“摩擦力”教學(xué)中，本課知識(shí)是對(duì)初中摩擦力的延伸和拓展，主要采用實(shí)驗(yàn)的方式重新認(rèn)識(shí)摩擦力.課堂上，教師以學(xué)生的認(rèn)知能力和實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的前后順序?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，先介紹靜摩擦力，再介紹滑動(dòng)摩擦力，使其著重思考生活中大量的摩擦力現(xiàn)象，總結(jié)摩擦力的特點(diǎn)，假設(shè)哪些因素會(huì)影響到摩擦力的大小，提出科學(xué)假設(shè)，為他們指明科學(xué)推理與論證的方向.接著，教師組織學(xué)生以小組為單位采用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如：使用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)勻速拉動(dòng)一個(gè)木塊，使之沿著水平長(zhǎng)木板緩慢滑動(dòng)，測(cè)出木塊和長(zhǎng)木板之間滑動(dòng)摩擦力的大?。辉黾幽緣K上所放砝碼的數(shù)量，加大對(duì)長(zhǎng)木板施加的壓力，測(cè)出這種狀態(tài)下滑動(dòng)摩擦力的大小：換作表面較為粗糙的長(zhǎng)木板重復(fù)上述操作，測(cè)出此時(shí)滑動(dòng)摩擦力的大小.引導(dǎo)他們分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)象之間的聯(lián)系，使其意識(shí)到影響滑動(dòng)摩擦力的大小同時(shí)接觸面受到的壓力大小存在關(guān)系，接觸面受到的壓力越大，滑動(dòng)摩擦力也就越大；還同接觸面的粗糙程度存在關(guān)系，接觸面愈加粗糙滑動(dòng)摩擦力則越大.

3?善于發(fā)現(xiàn)教學(xué)契機(jī)，培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)

3.1?發(fā)揮問(wèn)題導(dǎo)向作用，培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)

針對(duì)高中物理教學(xué)來(lái)說(shuō)，為在課堂中更好地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證素養(yǎng)，教師往往要起到很好的引導(dǎo)作用，做好課堂教學(xué)輔助者、組織者與實(shí)施者的工作，關(guān)鍵是要為其指明學(xué)習(xí)與探究的大方向，只有這樣才能夠減少低效或無(wú)效學(xué)習(xí)行為的出現(xiàn)，推動(dòng)他們科學(xué)論證素養(yǎng)的發(fā)展.具體來(lái)說(shuō)，高中物理教師課堂教學(xué)實(shí)踐中可以根據(jù)具體教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)一組合理的問(wèn)題，善于發(fā)揮問(wèn)題的導(dǎo)向作用，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分析與處理提高自身的科學(xué)論證素養(yǎng)[4].

例如?在教學(xué)“拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律”過(guò)程中，教師先將粉筆從水平方向沿著不同角度拋出去，講述到當(dāng)把空氣阻力忽視掉時(shí)可以將粉筆看作在做拋體運(yùn)動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生思考、討論后發(fā)現(xiàn)，把物體用一定的初速度沿著水平方向拋出，如果忽視空氣阻力，當(dāng)物體只受到重力作用時(shí)就在進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)，使學(xué)生得出物體進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)所需的條件，詢(xún)問(wèn)：你們?cè)趯?shí)際生活中見(jiàn)到過(guò)哪些平拋運(yùn)動(dòng)？讓學(xué)生根據(jù)實(shí)例確定平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡.接著，教師以黑板當(dāng)作平面，用力把一個(gè)小球沿著水平方向拋出去，利用粉筆描出小球的運(yùn)動(dòng)軌跡，設(shè)計(jì)問(wèn)題：小球在豎直方向都受到哪些力的作用？有沒(méi)有初速度與加速度？水平方向呢？引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合看到的現(xiàn)象分析與討論問(wèn)題，搜集相關(guān)證據(jù)進(jìn)行科學(xué)推理與論證，讓學(xué)生意識(shí)到由于拋出小球時(shí)只受到重力作用，豎直方向沒(méi)有初速度、存在加速度，因?yàn)樾∏驔](méi)有受到水平方向力的作用，它在水平方向不存在加速度，初速度則保持不變.隨后教師繼續(xù)設(shè)問(wèn)：是否能以合成視角來(lái)研究拋體運(yùn)動(dòng)，豎直與水平兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)分別存在什么特征？讓學(xué)生進(jìn)一步研究，培育學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng).

3.2?利用課堂教學(xué)機(jī)遇，培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)

在高中物理教學(xué)中，對(duì)于科學(xué)論證素養(yǎng)的培養(yǎng)而言，是一項(xiàng)長(zhǎng)期且重要的任務(wù)，很難起到立竿見(jiàn)影的效果，教師在教學(xué)中要善于不斷發(fā)現(xiàn)與制造教學(xué)契機(jī)，充分利用課堂教學(xué)機(jī)遇，適時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證素養(yǎng)，讓他們?nèi)〉瞄L(zhǎng)遠(yuǎn)進(jìn)步與發(fā)展.這就要求高中物理教師在課堂教學(xué)中應(yīng)把握好各個(gè)機(jī)遇，多為學(xué)生提供進(jìn)行科學(xué)觀察、分析、推理與驗(yàn)證的機(jī)會(huì)，促進(jìn)學(xué)生物理思維的發(fā)展及對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解，使其科學(xué)論證素養(yǎng)得到有效培養(yǎng)[5].

例如?在實(shí)施“向心加速度”教學(xué)時(shí)，教師先呈現(xiàn)一個(gè)小球在圓形平面上進(jìn)行勻速圓周運(yùn)動(dòng)的小動(dòng)畫(huà)，給出任務(wù)：小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有無(wú)發(fā)生變化，如果變化，找出原因所在.讓學(xué)生展開(kāi)科學(xué)探究，使學(xué)生意識(shí)到小球的速度方向在不停地變化，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)同樣不斷變化，是向心力所起的作用.接著，教師布置任務(wù)：物體進(jìn)行勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所提供的向心力是什么？合力有什么特點(diǎn)？引領(lǐng)學(xué)生繼續(xù)結(jié)合剛才的動(dòng)畫(huà)進(jìn)行科學(xué)分析與論證，學(xué)生知道物體受到的合力提供向心力，方向始終指向圓心.之后，教師繼續(xù)呈現(xiàn)任務(wù)，提示學(xué)生借助牛頓第二定律對(duì)小球加速度的方向和作用進(jìn)行研究，分析圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，使學(xué)生深入探討向心加速度，構(gòu)建完善的知識(shí)體系，促進(jìn)科學(xué)論證素養(yǎng)的培養(yǎng).

4?結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高中物理課堂教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)深刻意識(shí)到培養(yǎng)科學(xué)論證素養(yǎng)的重要性與必要性，結(jié)合高中物理知識(shí)的特征及高中生的身心特點(diǎn)制定各種各樣、豐富多彩的培養(yǎng)途徑，以原有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)為出發(fā)點(diǎn)，不斷改進(jìn)、創(chuàng)新與優(yōu)化培養(yǎng)路徑，為學(xué)生帶來(lái)與眾不同的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高整體教學(xué)質(zhì)量.

參考文獻(xiàn)：

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