培養“科學論證素養”的高中物理教學策略與實踐

摘要：科學論證素養作為高中物理學科核心素養科學思維中的核心組成部分，在高中物理教學中有著重要的培養價值，科學論證素養與學生的邏輯思維、知識儲備等密切相關，所以培養學生的科學論證素養實際上也是對學生綜合素養的全面提升。文章論述了高中物理教學培養學生科學論證素養的重要性，分析了當前高中物理培養科學論證素養存在的問題，最后再提出具體的培養策略，為培養學生的科學論證素養提供參考。

關鍵詞：高中物理；科學論證素養；核心素養

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

《普通高中物理課程標準（2017版）》已經明確提出“科學思維”是物理核心素養的主要內容，在新時期的高中物理教學改革中，學科核心素養成為教學的重心，而在物理學科核心素養中，科學思維又細分為多個方面，其中科學論證素養就是科學思維中的核心組成部分，科學論證是學習高中物理過程中不可避免的，物理的定律、公式等都需要學生通過論證過程來深刻理解，所以培養學生的科學論證素養勢在必行。

一、 高中物理培養科學論證素養的重要性

在高中物理教學過程中，科學論證素養的重要性體現在多個層面，既能夠培養學生的科學邏輯思維能力，又能夠培養學生的知識運用能力，還能夠加深學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有著非常重要的作用。具體而言，高中物理教學中培養學生的科學論證素養包括以下重要價值。

（一）培養學生的科學邏輯思維能力

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

（二）培養學生的知識運用能力

高中物理教學培養學生的科學論證素養對提高學生的知識運用能力也具有積極的促進作用，高中物理的科學論證不是簡單地根據結論推導過程，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中找到使結論成立的內在邏輯，這就需要學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量無關這一結論的過程中，學生不僅需要掌握物理中重力相關的知識，還需要用到生活中的常識。物理學是一門復雜的學科，也是一門與生活聯系緊密的學科，而生活本身就包含著大量的知識，不局限于物理學知識。讓學生進行科學論證，能夠充分調動學生儲備的豐富的知識，作為一名高中生，理所應當要具有多元化的知識儲備，只是日常使用的機會不多，更缺乏同時使用多種知識的場景，使得這些知識在學生腦海中得不到運用，逐漸被遺忘，而物理的科學論證讓學生得以將自己所學的知識充分應用起來，無論是課堂上所學的科學文化知識還是日常生活中所積累的生活常識，無論是物理學科知識還是其他學科知識，在進行科學論證的時候，學生都會不自覺地將自己掌握的知識盡可能多地運用起來，所以培養學生的科學論證素養，在物理教學中帶領學生進行更多的科學論證，能夠提高學生對知識的運用能力，培養學生學以致用的能力。

（三）加深學生對物理知識的理解

在物理教學中培養學生的科學論證素養對加深學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科，而是需要學生動腦筋思考，在思考中領悟知識的學科，物理學的定律等理解起來并不困難，但是要真正掌握就需要學生進行深入的思考，不能僅僅停留在物理定律的文字表述上面，所以科學論證就是學生對物理知識進行復盤和深度理解的過程，學生在論證過程中才能夠深層次探索物理理論的現實意義和物理定律表述的內在原理。比如對“慣性不是力”這一定律的理解，如果不進行科學論證，學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，物理中認為力是改變物體運動狀態的原因，即力使得靜止的物體運動起來，使得勻速運動的物體改變速度，這都是力的作用，而慣性恰恰相反，慣性是維持物體運動狀態的原因，即原本靜止的物體慣性使其繼續靜止，原本勻速運動的物體慣性保持其繼續以原本的速度勻速運動。所以慣性和力本質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，就能夠讓學生更加深刻地理解慣性、力、運動狀態這些物理基礎定義和知識。科學論證的過程就是學生再度理解物理知識的過程，所以科學論證能夠幫助學生加深對物理知識的理解。

二、 高中物理培養科學論證素養存在的問題

盡管在高中物理教學中培養學生的科學論證素養具有多個方面的優勢意義，但是一方面科學思維和科學論證素養這兩個概念提出來的時間并不算久，相比起我國數十年的高中物理教學而言，還遠遠不足以產生全面的影響力，所以也就導致當前高中物理教學對學生的科學論證素養培養還存在許多的問題，具體包括以下幾個方面。

（一）教育模式簡單固化，形式缺乏創新

教育模式簡單固化主要指的是當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，然后學生圍繞教師給出的結論自行進行論證，教師再對學生的論證過程進行適當點評。這種教育模式缺乏教師的引導，教師沒有充分起到引領學生采取正確思維方式和邏輯模式進行科學論證的作用，學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論，所以最后學生還是靠到了結論上，但是偏離方向的論證不但不會讓學生更深刻地掌握物理知識，反而會讓學生對物理知識的認知產生偏差和錯誤，不僅包括論證的內容，甚至包括其他學生原本掌握的物理知識，都會因為錯誤的論證而受到影響。并且這種教學模式缺乏形式上的創新，學生長期處于這種教育模式下，很容易對物理的科學論證產生錯誤認知，將錯誤越積越多，最終使得學生完全偏離物理學習的目標。另外，學生在科學論證過程中往往非常注重自我表達和自由發揮，但是以高中學生的知識儲備和心理成熟度，很多時候學生的自我表達對科學論證而言都是有較大偏差的，如果沒有教師的引導和糾正，學生很容易在一條錯誤的道路上走下去，以至于科學論證起不到提升學生科學思維的效果。

（二）偏離物理教學目標，減弱物理教學的育人功能

在當前物理教育中另一個突出問題就是物理教育偏離了培養科學論證素養這一基本目標，唯分數論，忽略核心素養的培養。當前國內高考制度下，物理作為二選一的主要學科，在學生高考中占據著非常重要的分數比例，因此部分高中就出現了培養唯分數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中持續的時間非常久，因為高考分數直接影響到學生能否進入大學，所以無論是家長、教師還是學生本人，對分數都格外重視，卻忽視了科學論證素養的培養，忽視了學生自身的興趣愛好和學習習慣，通過大量的練習來提高物理答題水平，將學生變成了物理考試機器，這與物理教育的目標嚴重偏離，我們應該認識到科學論證的培養與學業成績的提高是不矛盾的，而且應該是相互促進的。當前高中物理教學中對物理教育目的的偏離還體現在物理教學忽視了科學論證素養對學生終身綜合素養培養的作用，科學論證素養不僅僅是培養學生科學邏輯思維能力，同時對學生的多元思維、行為習慣、性格養成等都具有重要的影響作用，但是目前高中的物理教學只是將科學論證素養培養作為物理教學中的一個選擇項，在教學時間寬裕、教師有想法培養學生科學論證素養的時候才開展一些相關的教學活動，沒有體現出科學論證素養在物理學科核心素養培養當中的作用。

（三）教學評價片面單一，脫離物理發展特點

現階段高中物理教育中對學生科學論證素養的評價方式也顯得有些單一，主要的教學評價方式就是教師對學生進行評價，而且評價的內容千篇一律，這些評價本身確實是培養科學論證素養所需要的，但是教師的評價卻存在缺乏特點的問題，沒有真正根據學生的科學論證水平給予正確的激勵和改進意見，致使學生的科學論證水平得不到提升，物理教育的育人作用也得不到體現。教學評價單一還體現在教師沒有從專業的物理角度和科學論證方法與結果的角度對學生的物理學習進行評價，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行有水平的科學論證，所以就將評價的標準放得極低，并不從專業的科學論證方式與過程對學生進行評價，而是從一些簡單的角度著手，比如學生的表述是否清楚、是否涉及一些正在學的物理知識點等，對整個論證過程的邏輯性、完整性和系統性都沒有達到應有的標準，這就使得教師對學生在物理學習中進行的科學論證的評價流于形式，學生無法從教師評價中獲得進步與提升。

（四）教師科學論證意識不強，教學方式有待進一步轉變

高中物理教育中培養學生科學論證素養還有一個問題就是部分教師自身的科學論證素養教學意識不強，教學方式不適應新時期物理教學對科學論證素養培養的新要求。一部分物理教師在教學時以完成論證的過程為任務，忽略了科學論證背后的物理知識和思維養成作用，導致科學論證素養培養流于形式，缺乏實際的對物理教學的促進作用。當前很多教師雖然學過非常專業的物理知識，也具有出色的物理實踐與教學能力，但是科學論證素養培養這一概念被提出來的時間并不久，很多教師的教學思維和教學方式還沒有跟上這一發展趨勢，所以教師本身的科學論證素養意識不強，在這樣的基礎上再開展學生的科學論證素養培養，必然難以產生好的效果，這也使得在教學過程中，傳達出來的物理知識和科學論證方法都有所不足。

三、 培養科學論證素養下高中物理教學的策略

針對上文提出的當前高中物理教學中培養學生科學論證素養存在的諸多問題，結合當前高中物理教學的實際要求與學生科學論證素養培養的新方法，以及近年來被廣泛應用到高中教學中的教學工具，文章提出了以下幾條高中物理教學中培養學生科學論證素養的策略。

（一）加強教師培訓

在高中物理教學中培養學生的科學論證素養，最基本的現實要求是轉變教師的物理教學思維和提高教師的科學論證素養水平，讓教師首先掌握科學論證素養，才能夠在教學中教會學生科學論證的思路和方法，并且對學生的科學論證進行客觀專業地評價，從而促進學生更好地掌握科學論證素養。因此就需要學校加強對教師的培訓，讓教師有機會接觸到最新的關于物理教學中培養學生科學論證素養相關的知識和方法，從而提高教師的水平。教師自身也應當通過各種渠道了解科學論證素養的要求和實現方式，自我提升、自我優化。

（二）運用思維導圖

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

首先，選擇合適的內容設計思維導圖，思維導圖的使用目的就是簡化和形象化科學論證的過程，這就意味著思維導圖中的內容應當只與科學論證的主題相關聯，無關的內容加入其中只會導致論證變得混亂，所以教師在設計思維導圖的時候，需要有所抉擇，選擇合適的內容放在思維導圖中。內容的選擇取決于學生的實際水平、物理課程的數量和教師的教學方式，選定內容之后才可以根據內容設計出合理的思維導圖，發揮思維導圖的作用。其次，選擇物理教學內容時應當有所篩選，高中物理的知識種類豐富，內涵復雜，如果不加以篩選全盤納入思維導圖中，會導致思維導圖過大，知識點過于分散，學生理解起來反而困難，所以需要對物理知識進行選擇，選擇后再納入思維導圖中，例如對細枝末節的物理趣事等，可以選擇不放在思維導圖上，而對物理定理規律的關聯定理規律則應該在思維導圖中體現出來。

選定合理的課程內容之后，就需要對課程內容加以分解，才能夠形成思維導圖上的各個模塊，才能夠形成知識體系，否則思維導圖就失去了意義。分解課程內容需要遵循從大到小的原則，先將課程內容中重點的知識排列在思維導圖的前位，然后將該知識點進行細分，分解成更小的知識點，這些知識點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。分解課程內容的最終目的是將知識點分解到學生可以快速理解吸收的水平，然后層層遞進，學會課程核心知識，體現出物理教學由易到難的過程。

在高中物理教學中應用思維導圖到達后期時，應當激勵學生嘗試自行設計物理學習的思維導圖，并且利用一定的時間段對自己創設的思維導圖加以實踐，在學習過程中體會思維導圖下物理學習的效果與問題，從而對思維導圖進行優化升級。讓學生自行設計思維導圖能夠有效增強學生對物理學習的認知，從而培養學生的全面物理素養。

（三）主張構建多元化

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

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

綜上所述，在高中物理教學中培養學生的科學論證素養是高中物理學科核心素養培養的需求，對學生的科學邏輯思維培養、物理知識的理解與應用，都具有積極的促進作用。而限于科學論證素養這一概念提出的時間較短，當前高中物理教學中培養學生的科學論證素養還存在很多的問題，這就需要在后續的教學中進一步提高教師的水平，合理運用思維導圖這一工具，并且主張構建多元化，高效地培養學生的科學論證素養。

參考文獻：

［1］張嘉弘.培養“科學論證素養”的高中物理教學策略與實踐［J］.物理教師，2022，43（5）：22-26.

［2］杜明榮，張格.聚焦物理情境培養科學思維［J］.物理教學探討，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，研究方向：物理教育。