慢?论证?醒来：一种行之有效的论证教学策略

王长江 王珊珊 范泽林

摘 要：论证是确保“知识为真的信念”的重要方式，是物理学科核心素养的重要内容.“慢·论证·醒来”是一种行之有效的、促进学生物理学科核心素养发展的教学策略：“慢”既强调教学是一种慢的艺术，又强调慢下结论、敢于质疑;“论证”强调理解主题问题、澄清概念意义，分析论证结构、审查理由质量，评价推理关系、挖掘隐含假设，综合组织论证、考查替代论证;“醒来”是在产生替代结论后，产生新的体悟、认识、精神心理的愉悦.

关键词：论证;证据;中学物理;核心素养

中图分类号：G633.7     文献标识码：B     文章编号：1008-4134（2021）19-0002-05

论证是确保“知识为真的信念”的重要方式.在《普通高中物理课程标准（2017年版）》中，科学论证是科学思维的重要内容，是物理学科核心素养的重要构成.如何在日常的物理教学中进行论证教学，是一线教师关注的热点问题.本文将展示笔者对于这一问题的探索与思考.

1 问题提出

论证是当前国内外教育领域的核心议题.自20世纪90年代以来，“论证”受到世界各国的普遍关注，美国2013年发布的《新一代科学教育标准》中明确将“基于证据的论证”列为K-12科学论证中的八种实践之一[1];我国的《普通高中物理课程标准（2017年版）》也将“科学论证”作为“科学思维”的重要内容.在论证教学实践中，图尔敏论证模式、Sampson论证模式、Kuhn论证模式、SWH科学论证教学模式、ADI科学论证教学模式、SNP科学论证教学模式、PCRR科学论证教学模式[2-4]，逐渐为人们熟知.

我们也注意到，一方面，随着国内基础教育课程改革的持续推进，课堂内的学习方式已经从记诵式导向探究式，科学推理成为知识形成的内在的认知要求;但受到传统文化的影响，一线教师在科学探究的实践中，长于科学推理，尤其是演绎推理，但不善于引导学生开展论证教学.国外的科学论证教学模式，一般都有较完整的教学环节和独立的教学框架，对于一线教师的具体教学实施有一定困难.基于以上的因素，我们的思路是：在不打破传统教学框架、只做“简单的加法”的背景下，以“微创新”“小切口”的做法，探索在中学物理教学中，如何融入论证教学策略，促进知识成为被确证的信念，进而促进学生物理学科核心素养的提升.经过三年多的探索，我们提出、修正、完善了物理学科教学中“慢·论证·醒来”的论证教学策略.

2 “慢·论证·醒来”是什么

2.1 “慢·论证·醒来”的内涵

“慢·论证·醒来”源自华中师范大学附属小学李晓艳老师提出的批判性思维教学策略[5].在本研究中，还吸收了董毓老师的相关研究成果[6]，赋予了其新的内涵与教学意义.

2.1.1 “慢·论证·醒来”是论证过程的三个阶段

第一阶段：慢.“快节奏、大容量、高效率”是国内课堂的常态（如图1所示）.这样经年累月的教学造成的问题是：在知识生成方面，学生的理解常常会止于“囫囵吞枣”“不求甚解”，考试陷入比反应速度、考熟练程度;在认知品性方面，不利于学生求真、公正、反思和开放等品性养成.“慢”的阶段既强调教学是一种慢的艺术，又是知识的生成、内化、外化的缓慢过程;更强调师生得出“初步结论”后，要慢下定论、审视结论、三思而行，还强调对初步结论，以及初步结论的形成过程敢于质疑、勇于发问、刨根究底.

第二阶段：论证.在“快节奏、大容量、高效率”的课堂里，学生的思维往往被迫“走捷径”，所形成的结论，往往是未经确证的.在这种教学情境下建立的知识结构，往往“基础不牢”“容易坍塌”.“论证”的阶段强调：

（1）理解主题问题，澄清概念意义.“问题”是开启论证的原点.而对于论证中关键词句、概念的理解，决定着对论证的理解和判断.

（2）=2＼*GB3＼*MERGEFORMAT分析论证结构，审查理由质量.论证结构，是指论证的推理结构，指的是各个前提、证据和结论的支持关系.论证是有理由或前提的.在物理教学中，这些理由通常表现为基于事实和经验的证据.证据的准确性、充足性、相关性等，是构成证据“质量”好坏的组成因素.

（3）=3＼*GB3＼*MERGEFORMAT评价推理关系，挖掘隐含假设.推理关系是指前提或理由的含义是如何传递给结论的，主要考查论证的前提是否为结论提供了相关的、重要的和充足的支持.观念、背景等因素对推理具有潜在的、巨大的作用.在物理教学中，物理观念对于物理知识的教学起着统领的作用，但是多数情况下，物理观念是潜在的.善于发现论证的隐含前提，并讨论其合理性，是思想深刻、机智的表现.

（4）=4＼*GB3＼*MERGEFORMAT综合组织论证，考查替代论证.

前面的分析、评价、判断、反驳的基础上，构造和创造自己的论证，是论证教学策略的重要一环.教师应引导学生尽力去构思新证据、新解释、新思路，引导学生自己去阐释新的含义、推断出新的结论，这是新知识产生的主要途径.

第三阶段：醒来.“醒来”阶段是经过论证后产生新的观点，是经历一番理性的探险后的欣悦、敞亮的积极的心理体验.这样的心理體验既是对艰苦的智力活动的肯定、褒奖、慰劳，也会增强下一次理性探险的心理的自我效能感.

2.1.2 “慢·论证·醒来”是知识确证为真的一种途径

知识是那些得到论证辩护的真的信念.如图2所示，在物理教学探索中初步形成的结论（我们称之为假设，未经论证的信念），往往是模模糊糊的，有各种各样的问题.在“慢·论证·醒来”中经过论证的物理知识才有可能为学生后续物理知识的学习建立更为牢固的知识基础，才有可能具有更强有力的迁移性.

2.2 “慢·论证·醒来”的教学意义

“慢·论证·醒来”的教学策略有助于学生知识的生成和内化，理性思维能力的发展，以及质疑创新和科学态度的形成.

2.2.1 促进科学推理、科学论证与质疑创新的协同并进

“慢·论证·醒来”的教学策略融合科学推理、科学论证、质疑创新于一体，有助于整体的学生科学思维能力的提升.“慢”，本身就包含着不轻信的理智的勇气、不盲从的理智的自主性、不自大的理智的谦逊，以及遵从科学事实的理智的诚实等等.“论证”则促进学生审慎地考查证据的准确性、充足性;对推理的有效性、可能性等品质的发展大有裨益.

2.2.2 提出物理概念、物理规律向物理观念深化的新途径

当前，以大概念统领物理知识的单元教学是促进物理观念形成的主要思路.在这个教学思路中，如何处理课时教学中事实性知识、概念性知识，迈向整体的单元内容的物理观念，恰是“慢·论证·醒来”教学框架的用武之地.

从物理知识结构来看，物理知识的层级结构如图3所示.物理事实的聚合、抽象形成物理概念;建立概念之间的联系形成规律;在概念、规律的基础上提炼升华形成物理观念.目前，研究者和一线教师非常关注大概念，倡导以物理观念统领的大单元教学设计，但是，一个现实的问题是：课时教学（或部分教学）形成的知识是单元教学形成物理观念的基础.学生对物理概念、物理规律等概念性知识的深入理解（概念化理解、确证）是形成物理观念的基础.因此，不同层级知识的“确证”显得尤为重要.“论证”促进物理事实性知识、概念性知识的“确证为真的信念”“夯实基础”;“挖掘隐含假设”“醒来”则直接指向对物理事实性知识、概念性知识提炼、升华、省悟后的物理观念.

2.3 融入“慢·论证·醒来”论证教学的时机

融入“慢·论证·醒来”的指导思路是努力做教学“微创新”：在操作上力求做“简单加法”，不“大破大立”，尽量在大家熟悉的教学程序上来增加“慢·论证·醒来”教学环节.在日常教学中，融入“慢·论证·醒来”的时机可以是在一个基本问题结束时，可以是在一个课时结束时，也可以是在一个单元教学结束时，还可以是一个教学模块结束时.

在融入“慢·论证·醒来”的学习模式中，当学习者在对物理知识的探究中初步形成假设（或“断言”），教师需要先引导学生“慢下结论”“三思后定”，然后提出疑问：问题的结论是什么？我们是怎样得到这个结论的？支持这个结论的论据可靠吗？支持这个结论的理由充分吗？形成这个结论的推理过程严谨吗？等等.接着需要对疑问逐一进行论证：理解主题观点，澄清概念意义;分析论证结构，审查理由质量;评价推理关系，挖掘隐含假设;最后形成替代论证，在这样的智力劳作后，心里恍然大悟、顿时敞亮，进而产生心理愉悦.

3 “慢·论证·醒来”的教学案例分析

“机械能守恒定律”是必修第2册第8章第4节的内容.本节内容也是高中物理教学的重点和难点.下面以本节内容为例，说明如何将“慢·论证·醒来”教学策略融入其中，促进学生物理学科核心素养的发展.

3.1 教学片段1

基本问题1：物体的动能和势能可以相互转化吗？

证据1：在竖直面内的小球，从最高点到最低点，它的运动越来越快，动能越来越大，重力势能越来越小，如图4所示.

证据2：被压缩的弹簧恢复原状时，与它连接的物体，会被弹开、快速运动，如图5所示.

证据3：做竖直上抛运动的小球，在上升过程中，速度越来越小，高度越来越高;在下降过程中，速度越来越大.

结论：小球的动能和势能是可以相互转化的.

“教学片段1”是多数老师引导学生解决基本问题1的思路.我们以往的教学也是这样进行的.按照这个教学思路，以基本问题为驱动力，通过三个教学活动，在提出的三个证據的基础上，得出结论“小球的动能和势能是可以相互转化的”，这个结论是“被确证的知识”吗？

3.1.1 慢

批判思考者对于初步形成的结论的第一态度是：慢下结论.从以上的三个证据得出结论的过程中，我们隐约“觉得”就此得出“小球的动能和势能是可以相互转化的”这个结论似乎有些仓促，可能有点问题，但问题在哪里，我们一时又无法判别，但是，“慢下来”“悬置判断”的态度，可能会是一个更为明智的决定.

3.1.2 论证

接下来，我们就按照“论证过程的主要步骤”来审视初步结论.

（1）=1＼*GB3＼*MERGEFORMAT理解主题问题，澄清概念意义.教学问题是：物体的动能和势能可以相互转化吗？针对这个问题，初步结论是肯定的.结论中的关键概念，直接影响着我们对结论的判断，必须予以澄清.首先需要厘清动能、势能的涵义，知道势能有重力势能和弹性势能，并且它们都是和物体系统直接相关的物理量;其次，需要澄清“相互转化”的涵义.什么是能量的“相互转化”呢？应该是能量变化的“可逆”过程：在正向过程中，动能全部变为势能;在逆向过程中，势能全部变为动能.初步结论是这样推断的吗？下面我们来分析论证结构、审查理由质量;最后，需要澄清“势能”的存在物.无论是重力势能还是弹性势能，都是系统共有的，因此，应该说明，是物体系统的势能.

（2）=2＼*GB3＼*MERGEFORMAT分析论证结构，审查理由质量.由以上认识，我们提取出了“基本问题1”的论证结构（如图6）.

在图6中，我们不难看出，其一，证据1、证据3都指向“物体的动能和重力势能是可以相互转化的”这个初步结论.考虑证据的充足性，证据3可以删除;其二，证据1指向“物体的动能和势能可以相互转化”，证据2指向“物体的动能和弹性势能可以相互转化”，但证据1、证据2都不充足.以证据1为例，只展示了“小球的动能变大，重力势能变小”这个正向过程，至少还缺少“小球的动能变小，重力势能变大”这个逆向过程.因此，有必要补充这个证据.

（3）=3＼*GB3＼*MERGEFORMAT评价推理关系，挖掘隐含假设.从图6来看，原来的推理过程略显粗略，还不够严谨.从给出三个理由到结论是归纳推理，但中间应该有：从证据1和证据1的补充内容归纳推理得到“物体系统的动能和重力势能可以相互转化”;从证据2和证据2的补充内容归纳推理得到“物体系统的动能和弹性势能可以相互转化”.

我们还需要考虑，形成证据1、证据2、补充的证据1、补充的证据2的前提条件是什么？这就是挖掘隐含假设的过程.在证据1中从做功的角度分析，隐含的前提条件是“只有重力做功”，在证据2中，隐含的前提条件是“只有弹力做功”.

（4）=4＼*GB3＼*MERGEFORMAT综合组织论证，考查替代论证.

在以上综合分析的基础上，我们提出以下替代论证结构（如图7）.

3.1.3 醒来

“醒来”阶段是对论证过程的省悟（是元认知结果），是对产生关于“基本问题1”的替代结论的省悟.“醒来”在知识理解上是对“物体系统的动能和势能可以相互转化”的前提条件的深刻认识，是对“物体系统在运动过程中能量是守恒的”这个物理观念的领悟;当然也有经历一番理性的探险后的欣悦、敞亮的积极的心理体验.

3.2 教学片段2

基本问题2：物体的动能和重力势能的相互转化是否存在某种定量关系？

问题1：小球运动到两侧的最高点，它的机械能有什么关系？

证据：小球在某一高度释放，然后又摆到接近释放点的高度.

结论：小球运动到两侧的最高点，小球只表现为重力势能，它的机械能相等.

问题2：小球运动到除最高点的其他位置，小球的动能和势能有什么定量关系？

证据：在其他几个位置，分别测量、计算得到小球的动能、重力势能，并求出机械能.

结论：在除了最高点的其他几个位置，小球的动能和重力势能之和，也就是小球的机械能都相等.

基本问题2结论：只有重力对物体做功，总的机械能保持不变.

“教学片段2”是多数教师引导学生解决“基本问题2”的思路.我们以往的课堂也是这样进行的.按照这个教学思路，以基本问题为驱动力，通过两个具体问题的引导，得出结论“只有重力对物体做功，总的机械能保持不变”，这个论证过程站得住脚吗？

3.2.1 慢

基本问题2的结论是“只有重力对物体做功，总的机械能保持不变”.这个结论是由两个小结论推理得到的.实际上，我们在实验中看到的现象是：小球运动达到的高度越来越小，也就是说，机械能越来越小，机械能怎么守恒了？也许你会辩驳，我们强调的是“只有重力做功，总的机械能保持不变”，但是实验中明明是：有重力和其他力做功，机械能不守恒，不能无视这些疑问，我们需要“慢下定论”.

3.2.2 论证

（1）=1＼*GB3＼*MERGEFORMAT理解主题问题，澄清概念意义.基本问题是：物体的动能和重力势能的相互转化是否存在某种定量关系？结论中的关键概念，直接影响我们对结论的判断，必须予以澄清.首先，需要先厘清保持不变（即守恒）的涵义.保持不变，是指在物体运动过程中的任意时刻、任意位置的机械能都相等.但是，论证中的几个证据是不充足的.其次，需要澄清“只要重力做功”的涵义.限于实验条件，以往的实验都是在空气中完成的，空气阻力做功是不可忽视的因素.在论证中必须重视这个“反例”.

（2）=2＼*GB3＼*MERGEFORMAT分析论证结构，审查理由质量.基于以上认识，我们提取出“基本问题2”的论证结构（如图8）.

（3）=3＼*GB3＼*MERGEFORMAT评价推理关系，挖掘隐含假设.从图8来看，原来的推理过程略显粗略，不够严谨.至少需要补充两个证据：其一，补充反例.在受到空气阻力的情况下，小球在某一高度释放，回摆的高度比释放点的高度越来越低.其二，补充证据.多增加几组数据，能通过数据使得“重力势能和动能相互转化;总的机械能保持不變”的规律的趋势更为明显（可以以条形图的形式显示动能、势能变化的关系）.

（4）=4＼*GB3＼*MERGEFORMAT综合组织论证，考查替代论证.

在以上综合分析的基础上，笔者提出以下替代论证结构（如图9）.

3.2.3 醒来

在重新构造论证结构后，我们对于基本问题2“物体的动能和重力势能的相互转化是否存在某种定量关系”的认识更为深刻，从定量的方面来认识“只有重力做功的物体系统内，动能和重力势能可以相关转化”;更深刻地认识到自然界存在着守恒量，在满足条件的情况下“机械能守恒”.

4 结束语

在“慢·论证·醒来”教学策略中，“慢”强调不懈质疑、慢下结论，“论证”强调问题、概念、证据、假设、推理、辩证，“醒来”则指向产生新的体悟、认识、精神心理的愉悦.在本文中，笔者对中学物理教学中，如何开展“慢·论证·醒来”的教学策略做了初步的探索，对于我们过去三年的论证教学研究工作进行了整理.应该说，这些探索、思考，还很粗浅的，以论证促进“产生新的知识”还需要进一步深入、深化，还有很长的路要走.

参考文献：

[1]美国科学教育标准制定委员会著.叶兆宁，杨元魁，周建中译.新一代科学教育标准[M].北京：中国科学技术出版社，2020.

[2]汪明.图尔敏论证模型与物理教学的实践[J].物理教师，2020，41（12）：9-12.

[3]周伟波.基于Sampson模型实施科学论证教学——以“卢瑟福α粒子散射实验”为例[J].物理教学，2019，41（06）：21-22+37.

[4]陈仁旭，王长江.SWH模式在“楞次定律”教学中的应用探讨[J].物理教学探讨，2020，38（10）：6-10.

[5]李晓艳.慢·论证·醒来——华中科技大学附属小学批判思维培养策略[J].基础教育课程，2017（24）：25-31.

[6]董毓.批判性思维原理和方法：走向新的认知和实践[M].北京：高等教育出版社，2010.

（收稿日期：2021-07-31）