指向科學論證能力培養的初中物理概念教學策略研究

摘 要：培養學生的科學論證能力是教育改革背景下初中物理教學的重要任務之一.在課堂中，教師需要優化教學模式，基于發展學生科學論證能力要求，引導學生對物理概念進行全方位論證，深化對概念的理解，發展核心素養.文章以人教版八年級上冊《聲音的產生與傳播》一課教學為例，從構建情境、問題引導、交流評估、整合論證等環節探討面向科學論證能力培養的初中物理概念教學策略，旨在為一線教師提供參考.

關鍵詞：科學論證；初中物理；概念教學

中圖分類號：G632 ""文獻標識碼：A"""文章編號：1008-0333（2025）02-0121-03

收稿日期：2024-10-15

作者簡介：鄭守捷，本科，中學一級教師，從事初中物理教學研究.

《義務教育物理課程標準（2022年版）》的發布，正式明確了義務教育階段學生核心素養的培養要素，科學論證作為科學思維的基本要素正式列入初中階段物理教學的培養目標，并提出了相應的學業質量要求.在這樣的背景下，教師要關注學生科學論證能力的培養，改變當前學生盲目服從、人云亦云、缺乏理性思考等問題，通過概念學習引導學生參與科學論證活動，幫助他們強化核心素養，提高科學論證能力.

1 科學論證的內涵

科學論證是一種基于證據和邏輯推理的理性思維方法，用于支持或證實某種觀點、假設或理論[1].通過合理的論證和支撐，驗證某種觀點或理論的正確性，并為科學界的共識提供依據.科學論證構成了科學探究的核心，科學論證的過程即為尊重證據、尋找證據和解釋證據的過程.科學論證作為科學思維的重要組成部分，對學生科學思維的形成與科學精神的發展都有著積極的促進作用.科學論證通常包含三個階段：引導、論證和總結.引導階段，教師需擔當起為學生即將踏入的論證學習之旅鋪設道路和創設環境的重任，喚醒學生對問題的好奇心與探索欲.進入論證階段后，教師轉變為指導者角色，鼓勵學生以小組為單位，圍繞各自的論點，通過協作與討論進行深入剖析.這一過程不僅強化了學生的邏輯思維能力，也鍛煉了他們的團隊協作與溝通能力.最后總結階段，學生需展現自己對科學問題的終極認知以及對整個論證流程的領悟與反思.

2 指向科學論證能力培養的初中物理概念教學策略

論證的本質是利用資料和證據不斷消除不確定性的過程[2].在實踐中，教師需要基于物理學科特點，圍繞學生個性化發展需求，以促進學生科學論證能力發展為目標設計教學活動.本研究選擇人教版八年級上冊《聲音的產生與傳播》一課內容，探討培養學生科學論證能力的具體方法，以供廣大教師參考.

2.1 構建情境，引出論題，激發探索興趣

在培養學生科學論證能力的課堂中，為激發學生參與學習活動的積極性，教師可以通過創設情境的方式，引出論題，吸引學生的關注并激發他們的探索興趣.具體來說，教師需要深入分析教材內容，挖掘教材中與生活相關的元素信息，借助信息技術手段再現生活場景，構建生動、真實的情境，引發學生對情境的關注與討論.在激發學生學習興趣的基礎上，教師可以引出論題，鼓勵學生進行探索.這樣，既能幫助學生建立學科知識同生活的聯系，還能為后續教學活動的順利進行奠定良好基礎.

為科學設計論題，教師首先需要對教材進行解讀.本次教學活動選擇人教版八年級上冊第二章《聲現象》中的第一小節《聲音的產生與傳播》，根據對教材的梳理發現：本節內容以撥動橡皮筋為情境引出聲音的產生，借助演示實驗描述聲音傳播的方法，以表格的方式展示介質中的聲速，期望學生能夠通過學習感受自然界美妙的聲音，掌握聲音產生原因以及傳播條件等基礎概念.根據教材信息，教師可以借助信息技術手段，向學生分享音頻，比如海浪撞擊巖石的聲音、火車鳴笛的聲音、飛機起飛的聲音等，引導他們結合生活經驗嘗試猜測音頻中是何種聲音.與學生生活息息相關的情境，能調動他們對聲音的好奇與興趣.借此機會，教師可以順利引出論題“聲音的傳播是否需要空氣？”這樣能夠促進學生思維的縱向發展，使他們主動參與到論題的討論之中.在提出論題后，教師可基于物理現象引導學生做出猜想與假設，比如聲音的產生可能是物體振動產生的，因為人在發出聲音時聲帶會振動.

2.2 問題引導，構建論證，發展高階思維

順利引入論題后，為保障學生的廣泛參與，教師可以采用問題驅動等方式，指導學生參與概念學習[3].教師可以引導學生以小組為單位進行交流、討論，合作協商并解決問題，提出自己對物理概念的理解與認識，并用證據證實自己的觀點.此過程中，教師需要扮演好引導者的角色，巧用問題支架驅動學生高階思維發展，幫助他們在分享證據期間更好地提高思維活力，養成良好的合作習慣，提升協作能力，以主動探究的方式增進對概念的了解.

結合教師提出的論題，學生需要以小組為單位，嘗試探索聲音的產生和傳播條件.首先，為指明探究方向，教師可以引導學生思考：想要了解聲音的產生，需要怎樣設計實驗？基于此問題，各組成員進行簡單討論并得出答案：可以通過觀察、觸摸或者聆聽的方式來感知發聲物體.根據學生給出的答案，教師可以鼓勵他們利用教室內的材料進行自主設計.學生在參與實驗的過程中，教師還可以不斷設問：如果把鬧鐘放在一個完全密封的盒子里，你覺得還能聽到聲音嗎？為什么？聲音在太空中能傳播嗎？太空和我們周圍的環境有什么不同？結合教師提出的問題，各組成員需要持續討論，并給出自己的觀點.部分小組認為聲音的傳播需要空氣，在實驗中發現，將發聲的物體用密閉的容器隔起來，聲音會變小，因此得出猜想：如果沒有空氣，聲音將不再傳播.還有的小組成員認為聲音的傳播不一定完全依靠空氣，比如自己在游泳時就能夠聽見水下的聲音等.在探究問題的過程中，學生的思維得到深層發展，同時，教師也能根據他們的反饋情況判斷學生對知識的理解情況，以便更好地調整后續教學活動.

2.3 交流評估，合作討論，深化概念理解

當各組成員都完成論證的建構后，為了讓學生走出認知沖突，教師需要在班級內組織討論活動，鼓勵學生以合作的方式，分享本組在探究中的學習成果，回歸到中立的角度對論點的合理性以及證據的真實性進行評估，引導學生批判性提出論證中的不足.這樣，在交流與分享的過程中，能夠促進學生思維能力以及表達能力的發展；在科學論證的過程中，學生能夠學會如何表達自己的觀點以及怎樣利用證據支撐自己的觀點.

在小組合作探究中，有的小組認為聲音的傳播一定需要空氣，有的小組則認為聲音的傳播并不需要依賴空氣，就此問題產生沖突.對此，在評估與交流的過程中，教師可以引導他們分享自己的論點，讓其他學生進行評估，判斷哪一方更有說服力，并闡明原因.此環節中，學生對論證做出分析并表示：聲音的傳播必須依靠空氣，因為如果將發聲的物體放在真空罩中，逐漸抽走真空罩內的空氣可以聽到聲音會隨之減弱直至消失.再如，擊鼓時鼓面的振動帶動空氣的振動，形成了疏密相間的波動并向遠處傳播，由此可見，聲音的傳播必須依靠空氣.持相反意見的學生提出自己的論點.比如，學生發現除了空氣可以傳聲外，將耳朵貼近桌面，另一位學生用手敲擊桌面，也能夠聽到聲音.由此可見，聲音的傳播并不完全依靠空氣，固體也能夠傳播聲音.基于這一發現，教師可以順勢提出問題：教材中提到除了空氣能夠傳播聲音外，還有哪些途徑能夠傳播聲音？我們將這些能夠傳播聲音的物質稱為什么？通過持續探究，幫助學生獲得更為完整的物理概念，進一步了解聲音的傳播方法，達成本課學習目標.

2.4 整合論證，導圖引領，提高教學質量

論證的整合環節是教學活動中的重要組成部分[4].為發展學生科學論證能力，在教學任務結束后，教師可以引導學生將論證的過程以及成果進行整合，用思維導圖的方式進行梳理，深入了解概念.在整合與總結活動中，學生能建立更為完善的知識結構，借助思維導圖夯實基礎知識，進一步發展并提升自身的科學論證能力，凸顯物理學科學習的價值與作用.

在上一環節中，各組成員通過交流、分享的方式最終得出結論，明白了聲音是怎樣從發聲的物體傳播到遠處的.總結期間，教師可以引導學生對自己在本次學習活動中掌握的概念進行梳理，比如，聲音是由物體的振動產生的，聲音以波的形式傳播，因此將其稱為聲波；除空氣外還有氣體、固體和液體能夠傳播聲音，聲音的傳播需要物質，物理學中將這樣的物質稱之為介質.為更好地幫助學生完成對概念的梳理，教師還可以呈現思維導圖，如圖1所示，讓學生根據思維導圖的提示將內容補充完整.

學生在完成思維導圖的繪制后，教師可以引導他們分享學習成果，總結自己在論證活動中取得的收獲，以此加深對概念的認知，學會將概念運用到實際問題的解決之中，更好地提高科學論證能力，落實核心素養.

3 結束語

綜上所述，在教育改革背景下，教師需要關注學生科學論證能力的培養，用有效的教學方式引導學生從實際問題出發探索物理概念.在合作交流的過程中參與論證，學生結合證據闡明自己的觀點，教師可以更好地掌握學生真實學習情況，提升學生的科學論證能力，為后續的高中物理學習奠定基礎.

參考文獻：［1］ 許西伶，張正嚴.基于圖爾敏論證模型的物理教科書論證結構研究 [J].中學物理，2023，41（19）：21-26.

[2] 楊華軍，史獻計.指向高階思維的初中物理實驗教學 [J].物理教師，2023，44（03）：58-61.

[3] 石宏宇，譚志中.基于原始物理問題培養高中生的科學論證能力 [J].廣西物理，2022，43（02）：207-211.

[4] 張恩德.“物理學科核心素養”課堂教學落實的路徑：以兩節物理同課異構教學為例 [J].物理教學，2020，42（11）：13-16.

［責任編輯：李 璟］