高中物理课堂中科学论证素养的培养路径

刘美香

【摘要】在当前的教育背景下，核心素养成为教育领域的一个热点课题，各个学科的核心素养又有所差异.基于物理学科核心素养来看，科学思维属于重要构成部分，又细分为多个方面，科学论证素养即为其中之一.在高中物理课堂教学中，教师要将科学论证素养的培养当作重点，本文据此展开分析与探讨，同时提出一些适当的培养路径.

【关键词】高中物理；课堂教学；科学论证素养

在高中物理学科核心素养中，科学论证是科学思维的组成部分之一，主要由科学主张、证据和推理三个基本要素组成，是利用物理学视角来认识客观事物本质属性、内在规律与彼此联系的方式之一，也是对分析、推理、概括和论证等科学思维的有效强化.在高中物理课堂教学中，教师可通过培养科学论证素养促进学生深度学习，深层次理解物理概念与规律，使其思维能力得到发展，让物理学习变得更具有探究性，推动他们更好地掌握物理本质.

1 借助理论知识讲授，培养科学论证素养

1.1 注重基础知识教学，培养科学论证素养

在整个高中物理课程体系中，理论知识所占的比例较大，也是学生学习物理知识的前提与基础，以一些概念、规律、性质与公式为主，只有学生掌握这些理论知识，才能够对物理学习内容进行有效的思维加工，推动学生深度探索物理科学的奥秘，为学生科学论证素养的培养奠定坚实基础.对此，高中物理教师在课堂教学中可借助理论知识的讲授培养学生科学论证素养，注重基础知识教学，带领学生一边学习物理理论知识，一边促进科学论证素养的培养与发展[1].

例如 在进行“质点”教学时，教师先利用多媒体设备播放老鹰在天空中展翅飞翔、足球在草地上滚动的画面，引出问题：如何描述雄鹰、足球的运动？给予提示：要想描述雄鹰、足球的运动情况，并非一件容易之事，原因是什么？启发学生思考与讨论，因为老鹰与足球都有一定的形状和大小，前者往前飞翔时，翅膀进行上下运动，后者往前运动时是在滚动.与学生一起展开设想：如果在现实世界中，所有物体都是无需考虑形状和大小的“点”，就能够解决上述问题.接着，教师设问：是否可以把生活中的物体看成无需考虑形状与大小的“点”？教师继续列举生活实例，启发学生一起分析与研究，使学生意识到在一些特殊情况下真的不用考虑物体形状与大小，忽视物体的质量要素，将其视作为具有质量的“点”，就是质点；一个物体能否看成质点是由问题性质决定的，即为即使不考虑物体的形状和大小，也不会影响到问题的研究.这是一种物理学中的理想模型，也是比较常用的科学研究方法之一，借此培养学生的科学论证素养.

1.2 注重物理探究学习，培养科学论证素养

物理学主要研究的是物质最一般的运动规律与基本结构，属于自然科学中的“领头者”，涉及范围大至宇宙，小至粒子，研究其他自然学科均离不开物理知识的辅助与支持.高中物理教学内容同初中相比，无论是难度、深度，还是广度，均有所提升，对学生的整体学习能力要求较高，探究性学习是不可或缺的，教师应当以教材内容为依托，带领学生对物理知识进行探究性学习，使其在探究过程中进行科学分析、推理与论证，培养学生的科学论证素养[2].

例如 在开展“自由落体运动”教学时，教师先在课件中展示以下生活现象，如：房檐滴水、树叶飘落与冬天下雪等，要求學生观察这些现象有什么共同特征？学生发现物体都是从上往下自由下落，由此揭示新课主题.接着，教师演示纸片和金属片的下落过程，搭配问题：重的物体一定下落得快吗？如何证明？启发学生观察与思考，提出各自的猜想且动手设计方案，使学生着重探究纸片和金属片不会同时落地的原因，让学生探究后得到结论，发现是因为空气阻力所产生的影响，以至于物体下落快慢不同.之后，教师设问：假如物体在下落过程中不会受到空气阻力的影响，受力情况会发生哪些变化？学生知道这时物体只会受到重力的作用，明确自由落体运动的概念，然后利用牛顿管演示质量不同物体在真空中的下落情况，引领他们探究出自由落体运动的条件.随后教师带领学生探究自由落体运动的规律，使其经历一个由浅入深的探究过程，培养他们的科学论证素养.

2 借助实验教学良机，培养科学论证素养

2.1 制造更多实验机会，培养科学论证素养

在高中物理课程教学中，实验教学的重要性不言而喻，通常用来验证、还原与补充理论知识，两者相辅相成、相互促进，一起组建成完善的物理知识体系.在高中物理课堂教学中，要想更好地培养学生的科学论证素养，教师在平常的教学中应把握好实验的机会，通过实验将一些物理现象直观化地呈现出来，让他们在实验辅助下展开科学探究活动，不过在这里要尽可能为学生制造更多亲自动手进行实验操作的机会，使其科学论证素养得到很好的培养.

例如 以“弹力”教学为例，教师先在多媒体设备的大屏幕上展示跳水、拉弓射箭与蹦极的图片，要求学生认真观察后分析这些动作的完成存在哪些共同之处？使其发现均是对物体弹性功能的使用，告知他们接下来要采用实验的方式学习弹力相关知识.接着，教师指导学生使用一根细铁丝制作一个微型弹簧，用较小的力压与拉，交流各自的感受，使其产生质疑：当用手按压或者拉伸弹簧时，均要给弹簧施加一个力，那么这又是什么力？是如何产生的？大小、方向怎么样？让他们明确接下来的实验目的.之后，教师要求学生继续进行自主实验，用手弯曲竹片与按压海绵，描述出现的实验现象，即为物体的形状或者体积会出现变化，使其搜集证据与进行推理，亲身经历科学探究过程，让他们明确认识两类形变.随后教师引领学生探究弹簧的形变程度与弹力大小的关系，使其经历基本的探究过程，让他们通过观察、实验总结出弹簧的伸长与拉力大小之间的具体关系.

2.2 鼓励学生进行合作实验，培养科学论证素养

上文已经提到，高中物理知识不仅难度相对较大，还较为深邃.虽然实验是一个不错的辅助性学习方法，也是培养学生科学论证素养的有效途径之一，不过部分物理现象探究起来困难重重，有时仅靠学生个人很难顺利完成实验任务，无法得到相应的科学论证，自然影响到他们科学论证素养的培育.高中物理教师在课堂教学中应鼓励学生进行小组合作实验，极力发挥出团队协作的优势，使其互帮互助、共同完成实验，借此培养他们的科学论证素养[3].

例如 在“摩擦力”教学中，本课知识是对初中摩擦力的延伸和拓展，主要采用实验的方式重新认识摩擦力.课堂上，教师以学生的认知能力和实验出现的前后顺序为出发点，先介绍静摩擦力，再介绍滑动摩擦力，使其着重思考生活中大量的摩擦力现象，总结摩擦力的特点，假设哪些因素会影响到摩擦力的大小，提出科学假设，为他们指明科学推理与论证的方向.接着，教师组织学生以小组为单位采用控制变量法进行实验，如：使用一个弹簧测力计匀速拉动一个木块，使之沿着水平长木板缓慢滑动，测出木块和长木板之间滑动摩擦力的大小；增加木块上所放砝码的数量，加大对长木板施加的压力，测出这种状态下滑动摩擦力的大小：换作表面较为粗糙的长木板重复上述操作，测出此时滑动摩擦力的大小.引导他们分析实验数据与现象之间的联系，使其意识到影响滑动摩擦力的大小同时接触面受到的压力大小存在关系，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力也就越大；还同接触面的粗糙程度存在关系，接触面愈加粗糙滑动摩擦力则越大.

3 善于发现教学契机，培养科学论证素养

3.1 发挥问题导向作用，培养科学论证素养

针对高中物理教学来说，为在课堂中更好地培养学生科学论证素养，教师往往要起到很好的引导作用，做好课堂教学辅助者、组织者与实施者的工作，关键是要为其指明学习与探究的大方向，只有这样才能够减少低效或无效学习行为的出现，推动他们科学论证素养的发展.具体来说，高中物理教师课堂教学实践中可以根据具体教学内容设计一组合理的问题，善于发挥问题的导向作用，引导学生通过对问题的分析与处理提高自身的科学论证素养[4].

例如 在教学“抛体运动的规律”过程中，教师先将粉笔从水平方向沿着不同角度抛出去，讲述到当把空气阻力忽视掉时可以将粉笔看作在做抛体运动，引领学生思考、讨论后发现，把物体用一定的初速度沿着水平方向抛出，如果忽视空气阻力，当物体只受到重力作用时就在进行平抛运动，使学生得出物体进行平抛运动所需的条件，询问：你们在实际生活中见到过哪些平抛运动？让学生根据实例确定平抛运动的轨迹.接着，教师以黑板当作平面，用力把一个小球沿着水平方向抛出去，利用粉笔描出小球的运动轨迹，设计问题：小球在竖直方向都受到哪些力的作用？有没有初速度与加速度？水平方向呢？引导学生结合看到的现象分析与讨论问题，搜集相关证据进行科学推理与论证，让学生意识到由于抛出小球时只受到重力作用，竖直方向没有初速度、存在加速度，因为小球没有受到水平方向力的作用，它在水平方向不存在加速度，初速度则保持不变.随后教师继续设问：是否能以合成视角来研究抛体运动，竖直与水平两个方向上的运动分别存在什么特征？让学生进一步研究，培育学生的科学论证素养.

3.2 利用课堂教学机遇，培养科学论证素养

在高中物理教学中，对于科学论证素养的培养而言，是一项长期且重要的任务，很难起到立竿见影的效果，教师在教学中要善于不断发现与制造教学契机，充分利用课堂教学机遇，适时培养学生的科学论证素养，让他们取得长远进步与发展.这就要求高中物理教师在课堂教学中应把握好各个机遇，多为学生提供进行科学观察、分析、推理与验证的机会，促进学生物理思维的发展及对科学本质的理解，使其科学论证素养得到有效培养[5].

例如 在实施“向心加速度”教学时，教师先呈现一个小球在圆形平面上进行匀速圆周运动的小动画，给出任务：小球的运动状态有无发生变化，如果变化，找出原因所在.让学生展开科学探究，使学生意识到小球的速度方向在不停地变化，运动状态同样不断变化，是向心力所起的作用.接着，教师布置任务：物体进行匀速圆周运动时所提供的向心力是什么？合力有什么特点？引领学生继续结合刚才的动画进行科学分析与论证，学生知道物体受到的合力提供向心力，方向始终指向圆心.之后，教师继续呈现任务，提示学生借助牛顿第二定律对小球加速度的方向和作用进行研究，分析圆周运动的性质，使学生深入探讨向心加速度，构建完善的知识体系，促进科学论证素养的培养.

4 结语

综上所述，在高中物理课堂教学实践中，教师应深刻意识到培养科学论证素养的重要性与必要性，结合高中物理知识的特征及高中生的身心特点制定各种各样、丰富多彩的培养途径，以原有教学经验为出发点，不断改进、创新与优化培养路径，为学生带来与众不同的学习体验，提高整体教学质量.

参考文献：

[1]张嘉弘.指向“科学论证素养”培养的高中物理教学策略与实践[J].中学物理，2022，40（07）：6-10.

[2]陆军.注重学习過程 聚焦科学思维——高中物理教学中发展科学思维的实践探索[J].物理教学，2021，43（08）：16-19.

[3]金林军.核心素养下高中物理教学中科学思维的培养[J].数理化学习（教研版），2020（11）：25-26.

[4]张嘉弘.培养“科学论证素养”的高中物理教学策略与实践[J].物理教师，2022，43（05）：22-26.

[5]戚桂雄.培养“科学论证素养”的高中物理教学策略与实践[J].考试周刊，2022（45）：132-135.