新粵教版《物理》在培養學生論證能力上的編寫體現

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

關鍵詞：論證;編寫;新粵教版;物理

文章編號：1008-4134（2020）01-0009?中圖分類號：G633.7?文獻標識碼：B

作者簡介：鄒艷梅 （1977-），女，湖北天門人，碩士，中學一級教師，研究方向：高中物理學科教學.

2018年6月，教育部基礎教育課程教材專家工作委員會組織編寫了《普通高中物理課程標準（2017年版）解讀》，該解讀對物理學科的核心素養做了明確闡述，指出“科學思維”的主要成分是“模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新”，并進一步指出：科學論證作為科學學習和研究中批判性思維的重要表現，其研究和培養已經得到高度重視.科學論證可以幫助學生發展科學探究能力，建構科學知識并促進科學概念轉變為理解，提升科學認識論水平，提升推理能力、批判思維能力和交流能力[1].“科學論證”首次被寫進我國的課程標準中，基于其重要地位，除了教師在平時的教學中要嘗試論證式教學之外，作為指導教學的教材，在編寫的時候也應該關注教材對學生論證能力的培養功能.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學生論證能力上的體現.

1?尊重史料——還原經典論證范例

1.1?圖爾敏論證模式

圖爾敏提出的論證模式（TAP論證模式）是當今進行論證的一個基本模式，也是公認最完備、科學的模式.如圖1所示，該模式的擴展形式包含以下六個要素：資料，即論證主張的基礎;主張，即論題;正當理由，即推理規則或說理方式;支持，即已有被公認的通則，在物理中比如公式、定理、定律等;限制條件，指結論成立對應的前提;反駁及反例.

1.2?萬有引力定律的發現史呈現了一部論證史

教育重演論指出，學習者學習科學的過程與人類研究科學的過程存在一定的相似性，可以說是對人類研究科學過程的“重演”[2].新粵教版在“萬有引力定律”發現的編寫中充分尊重了這一點.教材從托勒密的“地心說”到哥白尼的“日心說”再到第谷的觀測和開普勒行星軌道定律的發現都做了詳盡但又不失簡潔的陳述.之后，敘述轉向對行星運動規律成因的探討，經過幾代科學家的思考結合已經定義的向心力公式，形成論點“行星的運動是太陽引力的緣故，并且力的大小與行星到太陽距離的平方成反比.”支持該論點的有力資料是向心力公式F引=mv2r和開普勒第三定律r3T2=k，天文學家雷恩和哈雷從證據到主張進行了演繹推理，課本如實地對推理過程進行了呈現.以上結論只是萬有引力的雛形或者說局部.基于以上結論，牛頓依據牛頓第三定律得到該引力不僅與發生引力的二者之間距離的平方成反比，還與二者質量的乘積成正比.

以上結論是否能夠由行星和太陽之間推廣到任意兩個物體之間呢？牛頓深入思考、大膽猜測，形成了新的論點：天體受到的引力和地面上物體的重力性質相同.為了證明這一觀點，牛頓將抽象的問題具體化，進行了“平拋石頭”的思想實驗，借助當時已有的觀測數據：月地距離和月球的運行線速度對結論做了推算，均證明了主張正確.至此，“依據已有的現象和資源，利用嚴密的邏輯推理和數學工具進行驗證，并在已有結論的基礎上進行合理延伸的科學思維方法，為牛頓在科學上的重大發現奠定了重要基礎[3].”教材在浩瀚的物理學史中仔細梳理了萬有引力定律發現過程中的重要人物、觀點和事件，從“依據已有資料提出觀點→進行論證→思考觀點成立的前提→尋找新的證據→做新的論證”的角度清晰簡潔地圍繞“萬有引力規律的發現”娓娓道來，深入淺出、層次分明、脈絡清晰，教師只需要遵照課文編排就能給學生展示出一個完整的論證流程，若適當對論證的程序做顯性化表述，對提升學生的論證能力將大有裨益.

2?證據呈現方式多樣化——促尋找有效資料的能力

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

教師在使用教材輔助教學的時候要意識到這些資料對增強學生理解終端結論的重要意義，教師要充分應用這些資料，通過語言翻譯、表達式解讀等方式協助學生捕捉有效信息，獲取重要依據，設置層層遞進的問題讓學生去討論、分析、爭論、辯解，像科學家一樣經歷從材料到主張的論證過程.

3?論證型習題——激發說理能力

教材一改以往純模型化、計算類問題的設置風格，也摒棄了看起來像是論證實際為純粹模型化計算的問題，設置了一定量的論證型習題.學生需要立足于論點，利用有效材料展開論證.比如“第一節認識天體運動”[3]的課后練習中有一個問題是：提供了八大行星公轉的軌道半徑和公轉周期的數據表格，請學生實現對開普勒第三定律的論證;“第二節認識萬有引力定律”課后練習中有一個問題是：兩個質量同為m，半徑同為r的均勻規則小球，由與其半徑一樣長的桿連接，若球間引力為F=Gm2r，問是否正確？并說明理由.這種類型的習題在教材中隨處可見，通過對這類問題的解答能夠訓練學生論證過程中的說理能力.科學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和結論之間的關系.學生需要調動已有的公理作為“支持”，應用合適的論證方法，搭建合理的邏輯通道，實現依據對結論的證明，如果遇到反駁，就意味著要給結論標注成立條件或者推翻重來.這個過程是對學生邏輯思維、推理能力的考驗，也是對學生資料掌握牢固程度的考驗，更是促使學生形成嚴謹、客觀、創新等高階思維品質的重要環節.

4?人文類問題設置——催化立論能力

高中學生處于蓬勃儲備新知識的年齡階段，大量有一定深度的知識在他們面前打開，在掌握足夠多的知識之前，學生沒有信心也不大可能提出有價值的主張.我們教學中物理問題的設置大多數也基本給出了論點，只是需要學生作出論證，這些大大限制了學生的立論能力.但立論能力也是論證能力中必不可少的部分，是整個論證的出發點.從信息中提煉觀點的能力和學生的理解力、歸納能力、思考的深度、學生的價值取舍都有密切的關系，學生的立論水平是教育中“立德樹人”的核心表現，“培養什么樣的人？”可以從學生確立的觀點中所見一斑.能夠準確、深刻地確立觀點為將來學生成為社會的主流打下基礎，能讓學生學會在與科學相關的社會問題中從正確的起點出發，通過論證做出決策、展開爭論、進行批判進而實現創新，對于社會的發展、民主與和諧有著長遠的意義.

考慮到以上方面，教材設置了人文類的問題來催化學生的立論能力.比如，第二節[3]的討論與交流：“以小組為單位，討論從牛頓發現萬有引力的思想方法中可以獲得什么啟發.”第二節的練習：“當牛頓提出萬有引力定律時人們因為不能理解，有人畫漫畫諷刺這一定律，請談一談對科學探索過程的認識.”，這類問題的解答無所謂對錯，只要言之有理皆有價值，學生可以依據自己的理解確立自己的觀點展開討論，還可以接受來自其他成員的反駁以強化或修正自己的觀點.越是有爭議的話題，越是能幫學生打開思路，只是在這個過程中教師要合理介入，矯正一些與社會主義核心價值觀嚴重不符的認識，把學生往正確的道路上引.

5?結束語

學生的論證能力主要體現在以下三個方面：一是立論能力，即確立有待論證的觀點.現行高中學校的物理教學中所設置的問題大多已經指定了論題，僅少數開放性的問題需要學生先確立自己的觀點，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的資料.學生需要良好的閱讀理解能力，需要有對信息進行加工處理的能力，需要能洞悉資料和結論之間的邏輯關系.三是說理能力，即搭建合理的邏輯通道實現資料對結論的說明.說理過程中可能需要調用諸多“正當理由”，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，這要求學生對解決物理問題所需要的工具：基本公式、基本技能、生活常識等了如指掌.如果在論證過程中遇到反駁，就會促使學生思考情景的特殊情況、思考公式定理的適用范圍，如果經過修補依然無法實現順利論證則能促使學生改變論點重新啟動論證，或者有創新型的發現.由此可見，說理能力是論證能力的核心，它能較集中地體現學生的思維品質.《普通高中物理課程標準》[5]對科學思維做了水平劃分，其劃分原則和Erduran等的科學論證表現評價框架吻合度極高，這也說明了論證能力在“科學思維”中占有很大比重.因此，從各方面關注學生的論證能力是落實物理學科核心素養的重要內容.

參考文獻：

[1]普通高中物理課程標準修訂組.普通高中物理課程標準解讀[M].北京：高等教育出版社，2018.

[2]王全，母小勇.“科學史——探索”教學模式的“重演”論基礎[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（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]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準[M].北京：人民教育出版社，2018.

（收稿日期：2019-10-10）