王家琦 王長江

(安徽師范大學物理與電子信息學院 安徽 蕪湖 241002)

王珊珊

(蚌埠市鐵路中學 安徽 蚌埠 233000)

1 問題的提出

隨著《普通高中物理課程標準(2017版)》的頒布和實施，“科學論證”作為物理學科核心素養(yǎng)中“科學思維”的核心要素之一，引發(fā)了教育研究領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，美國在2011年出版的《K-12科學教育框架》中將“科學論證”視為構(gòu)建科學教育領(lǐng)域框架的重要內(nèi)容.全球教育領(lǐng)域內(nèi)更是興起了諸如ADI論證模型、圖爾敏論證模型、PCRR科學論證模型、MEL科學論證教學模型等論證模型.

“科學論證”作為“科學思維”的核心要素，推動學生對物理觀念更深層次的理解，促進學生批判性思維和創(chuàng)造性思維的發(fā)展，培養(yǎng)學生的動手操作能力以及科學態(tài)度與責任感.隨著我國教育理念的不斷更新，中學物理教師不再局限于灌輸式的教學方法，但是在論證教學中不免出現(xiàn)照搬國外的論證模型的情況，不能很好地與本國的教育現(xiàn)狀結(jié)合；同時當前教學廣泛存在論證流于形式、有論無證的現(xiàn)象，即教師一味追求高效，強調(diào)死記硬背，缺乏探究和論證精神.基于這些現(xiàn)狀，文章以文獻[1]的“慢·論證·醒來”教學策略為理論基礎(chǔ)，對其進行“微創(chuàng)新”，在“互感與自感”一課中運用這一教學策略，以期為教育工作者開展論證式教學提供參考.

2 “慢·論證·醒來”的教學策略探索

“論證”是思維與教學之間一個可行的互動界面，它強調(diào)了思維過程.從思維的角度看，今天呈現(xiàn)在我們面前的全部學科知識，幾乎都是人類以理論和實踐方式進行論證的結(jié)果[2].本文的“慢·論證·醒來”是結(jié)合文獻[1]——“慢·論證·醒來：一種行之有效的論證教學策略”和ADI科學論證模型進行微創(chuàng)新(圖1)，賦予其新的含義和價值.

圖1 “慢·論證·醒來”論證策略流程圖

2.1 慢

慢下結(jié)論，懸置判斷，三思后行.受到我國應試教育的影響，學校以提高升學率為宗旨，在教學上采用過度學習和強化訓練的方式，教師單方面強調(diào)知識與技能的傳授，大多采用高效的灌輸教學手段，這種“快節(jié)奏、大容量、高效率”的教學過程，忽視了學生的主體性和課堂表現(xiàn)，不利于學生的有序成長和批判性思維的發(fā)展.

論證教學要發(fā)揮慢的藝術(shù),即強調(diào)知識的生成、內(nèi)化、外化的緩慢過程，使知識的生成過程與學生的認知發(fā)展過程同步，不急于定論，懸置判斷，在大量證據(jù)的基礎(chǔ)上形成結(jié)論，培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維[1].

2.2 論證

“慢”是論證的基礎(chǔ).一方面，在這種“快節(jié)奏、大容量、高效率”的教學方式下，教師缺乏引導學生進行科學探究、尋找支持結(jié)論的證據(jù)意識，相應的，學生也會喪失基于問題進行判斷、解釋、預測的能力.另一方面，流于形式的論證教學過程中得出的通常是一些未經(jīng)大量證據(jù)證實或證偽的不可靠結(jié)論.

本文的論證模型是結(jié)合新版ADI科學論證教學模型與“互感與自感”一節(jié)的特點進行微調(diào)(圖2)，它是以證據(jù)為核心的教學模型，將論證教學與科學探究有機結(jié)合，引導學生對證據(jù)的論證、解釋和反思.

圖2 論證模型

新ADI論證教學模型是Grooms團隊在Sampson的ADI模型基礎(chǔ)上的改進，這一模型包含8個階段：明確任務和問題并開展工具對話、設計方案和收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和初步展開論證、論證階段、反思性討論、寫探究報告、雙盲評議、修改和上交報告[3].

這一模型將科學論證與科學探究有機結(jié)合，通過論證來推動探究教學[3]，不僅注重培養(yǎng)學生的科學論證能力，同時有助于培養(yǎng)學生的閱讀能力和科學書寫能力，但本文對“互感與自感”教學設計的改進主要目的是提升學生思維能力，新ADI模型的一些階段與這一主旨結(jié)合不太融洽，因此，為了將教學時間集中在自感現(xiàn)象原理的分析論證過程中，筆者將新版ADI教學模型的雙盲評議以及修改和上交報告階段在這一課中略去，并濃縮為以下5個階段.

階段1：明確任務和問題.論證教學的第一步，是創(chuàng)造論證的需求[4]，即制造論題，教師通過創(chuàng)設情境引起學生的認知沖突，進而引導學生明確研究問題和學習任務.

階段2：設計方案、收集數(shù)據(jù).論證教學的第二步，是讓學生尋找論據(jù)，學生根據(jù)研究問題設計解決方案，在此階段學生要經(jīng)歷方案設計、方法選擇、數(shù)據(jù)收集過程[4]，找到支持主張的證據(jù).

階段3：分析數(shù)據(jù)、初步論證.學生提出一個由主張、證據(jù)和推理共同組成的論點與同學討論[3]，但是初步論證得出的證據(jù)并不能完全支撐結(jié)論的形成，因此需要慢下結(jié)論，懸置判斷，多次論證.

階段4：分享論證、反思討論.學生們提出自己的觀點，根據(jù)證據(jù)互相論證和反駁，給學生時間對觀點、證據(jù)及論證的方式進行反思[4]，對于證據(jù)不足的可以返回階段2繼續(xù)收集證據(jù)再次補充論證.

階段5：撰寫報告.將論證的內(nèi)容以書面報告的形式呈現(xiàn)，文字表達應簡潔明了，邏輯清晰，最好在頭腦中進行精細加工，用思維導圖或表格形式呈現(xiàn)，并在書寫報告的過程中梳理知識，感悟獲得新知識的積極的心理體驗[1].

2.3 醒來

“論證”是綜合思維內(nèi)容和方法并最終促使人“醒來”的途徑，“醒來”指的是一種積極的心理感受，是新知識之間的融會貫通，是思維和理智的發(fā)展及覺醒，是構(gòu)建新知后心理情感上的愉悅和豁然開朗，這樣的心理體驗會增強下一次理性學習的自我效能感.

通俗意義上，醒來是指在所學知識的基礎(chǔ)之上能夠應用遷移，挖掘與其他知識之間的關(guān)系鏈，與機械性的死記硬背形成對比，具體表現(xiàn)為學生對新知的拓展和靈活運用，對現(xiàn)有理論的質(zhì)疑和創(chuàng)新，因此，醒來可以被當作評價學生對課堂教學內(nèi)容掌握程度的指標.

3 基于“慢·論證·醒來”的“互感與自感”教學設計

“互感與自感”是人教版高中物理選擇性必修二第二章第4節(jié)的內(nèi)容.電磁感應的發(fā)現(xiàn)是電磁學中最重要的發(fā)現(xiàn)之一，互感與自感現(xiàn)象是電磁感應現(xiàn)象中的特殊情況，是對舊知的鞏固和提高，對以后的學習具有實際的應用價值.因此，文章選取“互感與自感”為例設計教學活動并實施.

課程標準對“互感與自感”一節(jié)的要求是通過實驗了解自感現(xiàn)象，所以對互感現(xiàn)象的教學要求不高，只要簡單了解互感現(xiàn)象的產(chǎn)生以及在生活中的應用即可，而自感現(xiàn)象在教科書中花費了較大的篇幅，內(nèi)容上包含很多科學論證元素，是本節(jié)的重難點內(nèi)容[5].因此，本文截選自感的兩個教學片段展開具體論述，以期彌補傳統(tǒng)教學的不足，培養(yǎng)學生的科學論證能力和批判性思維.

3.1 “通電自感”教學片段設計

在學習“兩個線圈之間沒有導線相連,但當一個線圈中的電流發(fā)生變化時它產(chǎn)生的變化的磁場在另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢的互感現(xiàn)象”的基礎(chǔ)上，教師設置對比情境，引發(fā)學生思考：對于只有一個線圈的電路，線圈中的電流發(fā)生變化時，是否還會出現(xiàn)與互感現(xiàn)象相似的現(xiàn)象.

3.1.1 慢

自感現(xiàn)象是電磁感應現(xiàn)象的一個特例，涉及到原電流、原磁場、感應電流、感應電流磁場等物理量，而它們都發(fā)生在同一個線圈上，對于邏輯思維能力較弱的學生存在較大的難度，是教學中的一大難點，因此，教師應巧妙設計實驗方案降低思維梯度，通過通電自感中與線圈相連的燈泡的亮度變化讓學生明白阻止和阻礙的區(qū)別，以及感應電流的作用原理.

3.1.2 論證

論證環(huán)節(jié)不僅是“慢·論證·醒來”策略的核心，也是“互感與自感”教學設計的重點.為了讓學生能夠脫離書本的“死”知識發(fā)散思維，自主探究自感現(xiàn)象原理，此環(huán)節(jié)基于ADI模型對“通電自感”教學片段進行改進，設計突出論證的教學活動，并以表1的形式呈現(xiàn)論證式教學過程及包含的論證要素.

表1 “通電自感”的論證式教學流程

續(xù)表1

設計意圖：課程標準在選擇性必修二的學業(yè)要求部分提到，能進一步應用磁感線、勻強磁場等模型綜合分析磁場和電磁感應問題，能恰當使用證據(jù)推出物理結(jié)論或質(zhì)疑已有結(jié)論，能通過與法拉第電磁感應定律和楞次定律有關(guān)的科學探究掌握對實驗證據(jù)進行分析與歸納的方法[5].由此可見，本節(jié)課的教學旨在培養(yǎng)學生動手實驗、獲取證據(jù)、分析論證的能力，而新版ADI教學模式的流程與這一目標相吻合，通過小組探究實驗培養(yǎng)學生合作交流的能力和科學論證能力.

3.1.3 醒來

學生從與線圈相連的小燈泡緩慢變亮這個實驗現(xiàn)象出發(fā)尋求證據(jù)，進行論證，最終得出結(jié)論，經(jīng)歷實驗探究以及論證過程，學生的認知水平達到一個新高度，同時獲得學習接下來的知識的自我效能感.

設計意圖：這一片段的教學設計解決了傳統(tǒng)的演示實驗難以引發(fā)學生對概念更深層次探究的問題，由陳述性實驗導向設計性實驗，一方面確保論證教學的有效實施，另一方面學生自主設計實驗，有利于他們創(chuàng)新性思維能力的發(fā)展.

3.2 “斷電自感”教學片段設計

教師引導學生：通過電路開關(guān)閉合時線圈對小燈泡影響的實驗我們發(fā)現(xiàn)了自感現(xiàn)象，同學們思考開關(guān)斷開以后線圈是否還存在自感現(xiàn)象？

3.2.1 慢

基于之前電路知識的學習，學生知道只有在電路通電時，電源才會發(fā)揮作用，而在斷電自感教學片段中，實驗現(xiàn)象表明電路斷開瞬間仍有電流通過，與學生的已有基礎(chǔ)形成認知沖突，兩個教學片段中電源的作用不同，因此需要重新設計實驗方案收集證據(jù)開展論證，慢下定論，懸置判斷.

3.2.2 論證

與“通電自感”論證教學片段對照，學生有意識慢下結(jié)論之后，對猜想產(chǎn)生質(zhì)疑，為了證明猜想的正確與否而進入推理論證過程.因此，這一環(huán)節(jié)的設計以培養(yǎng)學生的證據(jù)意識為核心，對教科書中“斷電自感”教學內(nèi)容重新編排改進(表2)，推動論證式教學的開展.

表2 “斷電自感”的論證式教學流程

設計意圖：在論證教學過程中，小組同學共同推導，類比互感知識引出新知識，通過探究實驗，改進實驗，培養(yǎng)學生科學思維和探究能力.自感學習中，學生經(jīng)歷基于問題思考、猜想存在自感、自主探究發(fā)現(xiàn)自感、改進實驗使現(xiàn)象更加明顯、分析電路探究工作原理、推理論證解釋現(xiàn)象的學習過程，推動學生的思維向更高階層邁進.

3.2.3 醒來

在這一教學片段中醒來是對通電自感和斷電自感之間關(guān)系的領(lǐng)悟，也包括經(jīng)歷一段推理論證得出結(jié)論之后暢快的心理體驗.

設計意圖：在“斷電自感”教學片段中，教師發(fā)現(xiàn)在前一個片段堅持“慢”的教學之后，學生不再像課堂伊始時直接斷言，而是自發(fā)地展開同學之間的相互討論，設計論證方案，經(jīng)過整個“慢·論證·醒來”教學流程之后，與之前迅速得出結(jié)論相比，學生表現(xiàn)出對論證過程更多的興趣，這正是“慢·論證·醒來”教學策略所想要達到的目的.

4 結(jié)束語

針對當前中學物理課堂上論證教學存在的問題，筆者基于ADI科學論證教學模型，提出了有利于培養(yǎng)學生科學論證能力的“慢·論證·醒來”的教學策略，通過這一策略設計“互感與自感”的教學活動，并運用到蚌埠市鐵路中學的物理課堂中，一節(jié)教學實踐之后，學生逐漸學會慢下結(jié)論，敢于質(zhì)疑，尋找證據(jù)推理論證，從論證式學習中獲得樂趣.

實踐表明，基于“慢·論證·醒來”教學策略開展“互感與自感”的課堂教學，能夠突出知識中的論證元素，對提高學生的證據(jù)意識和論證能力有一定意義.應該說，本文的研究是對“慢·論證·醒來”教學策略的初步探索，還有很多相關(guān)的問題值得進一步深入研究.