培养“科学论证素养”的高中物理教学策略与实践

摘要：科学论证素养作为高中物理学科核心素养科学思维中的核心组成部分，在高中物理教学中有着重要的培养价值，科学论证素养与学生的逻辑思维、知识储备等密切相关，所以培养学生的科学论证素养实际上也是对学生综合素养的全面提升。文章论述了高中物理教学培养学生科学论证素养的重要性，分析了当前高中物理培养科学论证素养存在的问题，最后再提出具体的培养策略，为培养学生的科学论证素养提供参考。

关键词：高中物理；科学论证素养；核心素养

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1673-8918（2022）45-0132-04

《普通高中物理课程标准（2017版）》已经明确提出“科学思维”是物理核心素养的主要内容，在新时期的高中物理教学改革中，学科核心素养成为教学的重心，而在物理学科核心素养中，科学思维又细分为多个方面，其中科学论证素养就是科学思维中的核心组成部分，科学论证是学习高中物理过程中不可避免的，物理的定律、公式等都需要学生通过论证过程来深刻理解，所以培养学生的科学论证素养势在必行。

一、 高中物理培养科学论证素养的重要性

在高中物理教学过程中，科学论证素养的重要性体现在多个层面，既能够培养学生的科学逻辑思维能力，又能够培养学生的知识运用能力，还能够加深学生对物理知识的理解，一举多得，所以对新时期的高中物理教学有着非常重要的作用。具体而言，高中物理教学中培养学生的科学论证素养包括以下重要价值。

（一）培养学生的科学逻辑思维能力

科学论证素养本身就是高中物理学科核心素养中科学思维的一部分，所以培养科学论证素养对学生的科学思维培养具有直接的促进作用，这其中最显著的就是学生的逻辑思维能力。科学论证的过程本身就是一个充满了逻辑推理的过程，学生需要通过物理现象或者物理定律去推理，根据已知的信息分析出某一个特定的结论或者现象，从而证明所学的物理定律是符合真实逻辑和实际情况的。物理是事物发展的定理，高中物理學本身就是建立在现实确切存在的现象之上，论证的过程就是学生进行思维上的逻辑推理过程，在不断的科学论证锻炼中，学生的科学逻辑思维能力必然能够得到显著的提升。另外，科学论证不仅包括正向的论证，同时也包括反证，而反证对学生的科学逻辑思维能力锻炼则能够起到更加显著的作用。反向论证需要学生打破错误的结论，得出正确的物理规律，这个过程学生必须有着充分的逻辑思维能力才能避免论证走上歧途，最终得到错误的结论，所以能够从正反两个方面对学生的科学逻辑思维能力进行训练。而科学逻辑思维能力在高中人才培养中又具有不可或缺的重要作用，国家大力推进高中理科教育改革的基本目的之一就是提高高中学生的科学逻辑思维能力，从而培养出更多具有优秀理性思维素养的人才，科学论证素养恰好能够为这一目标的实现提供助力。

（二）培养学生的知识运用能力

高中物理教学培养学生的科学论证素养对提高学生的知识运用能力也具有积极的促进作用，高中物理的科学论证不是简单地根据结论推导过程，更重要的是理清其中的原理，在论证中从多个层面和知识点中找到使结论成立的内在逻辑，这就需要学生用到以物理知识为主的很多知识。例如在论证物体下落的速度与质量无关这一结论的过程中，学生不仅需要掌握物理中重力相关的知识，还需要用到生活中的常识。物理学是一门复杂的学科，也是一门与生活联系紧密的学科，而生活本身就包含着大量的知识，不局限于物理学知识。让学生进行科学论证，能够充分调动学生储备的丰富的知识，作为一名高中生，理所应当要具有多元化的知识储备，只是日常使用的机会不多，更缺乏同时使用多种知识的场景，使得这些知识在学生脑海中得不到运用，逐渐被遗忘，而物理的科学论证让学生得以将自己所学的知识充分应用起来，无论是课堂上所学的科学文化知识还是日常生活中所积累的生活常识，无论是物理学科知识还是其他学科知识，在进行科学论证的时候，学生都会不自觉地将自己掌握的知识尽可能多地运用起来，所以培养学生的科学论证素养，在物理教学中带领学生进行更多的科学论证，能够提高学生对知识的运用能力，培养学生学以致用的能力。

（三）加深学生对物理知识的理解

在物理教学中培养学生的科学论证素养对加深学生对物理知识的理解也具有显著的效果。物理不是纯理论或者依靠死记硬背就能够掌握的学科，而是需要学生动脑筋思考，在思考中领悟知识的学科，物理学的定律等理解起来并不困难，但是要真正掌握就需要学生进行深入的思考，不能仅仅停留在物理定律的文字表述上面，所以科学论证就是学生对物理知识进行复盘和深度理解的过程，学生在论证过程中才能够深层次探索物理理论的现实意义和物理定律表述的内在原理。比如对“惯性不是力”这一定律的理解，如果不进行科学论证，学生很可能就只是死记硬背这个定理，而不知道为什么。实际上从力的定义出发，物理中认为力是改变物体运动状态的原因，即力使得静止的物体运动起来，使得匀速运动的物体改变速度，这都是力的作用，而惯性恰恰相反，惯性是维持物体运动状态的原因，即原本静止的物体惯性使其继续静止，原本匀速运动的物体惯性保持其继续以原本的速度匀速运动。所以惯性和力本质上是两个完全相反的概念，即一个维持，一个改变，所以惯性不是力。这个论证的过程，就能够让学生更加深刻地理解惯性、力、运动状态这些物理基础定义和知识。科学论证的过程就是学生再度理解物理知识的过程，所以科学论证能够帮助学生加深对物理知识的理解。

二、 高中物理培养科学论证素养存在的问题

尽管在高中物理教学中培养学生的科学论证素养具有多个方面的优势意义，但是一方面科学思维和科学论证素养这两个概念提出来的时间并不算久，相比起我国数十年的高中物理教学而言，还远远不足以产生全面的影响力，所以也就导致当前高中物理教学对学生的科学论证素养培养还存在许多的问题，具体包括以下几个方面。

（一）教育模式简单固化，形式缺乏创新

教育模式简单固化主要指的是当前高中物理教育中所采取的教育模式主要是教师给出一个特定的主题或者公式定理，然后学生围绕教师给出的结论自行进行论证，教师再对学生的论证过程进行适当点评。这种教育模式缺乏教师的引导，教师没有充分起到引领学生采取正确思维方式和逻辑模式进行科学论证的作用，学生的论证过程可能完全偏离了相对正确的方向，因为给出了最终的结论，所以最后学生还是靠到了结论上，但是偏离方向的论证不但不会让学生更深刻地掌握物理知识，反而会让学生对物理知识的认知产生偏差和错误，不仅包括论证的内容，甚至包括其他学生原本掌握的物理知识，都会因为错误的论证而受到影响。并且这种教学模式缺乏形式上的创新，学生长期处于这种教育模式下，很容易对物理的科学论证产生错误认知，将错误越积越多，最终使得学生完全偏离物理学习的目标。另外，学生在科学论证过程中往往非常注重自我表达和自由发挥，但是以高中学生的知识储备和心理成熟度，很多时候学生的自我表达对科学论证而言都是有较大偏差的，如果没有教师的引导和纠正，学生很容易在一条错误的道路上走下去，以至于科学论证起不到提升学生科学思维的效果。

（二）偏离物理教学目标，减弱物理教学的育人功能

在当前物理教育中另一个突出问题就是物理教育偏离了培养科学论证素养这一基本目标，唯分数论，忽略核心素养的培养。当前国内高考制度下，物理作为二选一的主要学科，在学生高考中占据着非常重要的分数比例，因此部分高中就出现了培养唯分数论和唯考试论的教育模式，并且这种教育模式在我国物理教学中持续的时间非常久，因为高考分数直接影响到学生能否进入大学，所以无论是家长、教师还是学生本人，对分数都格外重视，却忽视了科学论证素养的培养，忽视了学生自身的兴趣爱好和学习习惯，通过大量的练习来提高物理答题水平，将学生变成了物理考试机器，这与物理教育的目标严重偏离，我们应该认识到科学论证的培养与学业成绩的提高是不矛盾的，而且应该是相互促进的。当前高中物理教学中对物理教育目的的偏離还体现在物理教学忽视了科学论证素养对学生终身综合素养培养的作用，科学论证素养不仅仅是培养学生科学逻辑思维能力，同时对学生的多元思维、行为习惯、性格养成等都具有重要的影响作用，但是目前高中的物理教学只是将科学论证素养培养作为物理教学中的一个选择项，在教学时间宽裕、教师有想法培养学生科学论证素养的时候才开展一些相关的教学活动，没有体现出科学论证素养在物理学科核心素养培养当中的作用。

（三）教学评价片面单一，脱离物理发展特点

现阶段高中物理教育中对学生科学论证素养的评价方式也显得有些单一，主要的教学评价方式就是教师对学生进行评价，而且评价的内容千篇一律，这些评价本身确实是培养科学论证素养所需要的，但是教师的评价却存在缺乏特点的问题，没有真正根据学生的科学论证水平给予正确的激励和改进意见，致使学生的科学论证水平得不到提升，物理教育的育人作用也得不到体现。教学评价单一还体现在教师没有从专业的物理角度和科学论证方法与结果的角度对学生的物理学习进行评价，因为在很多教师看来，高中生的知识水平和性格心理还不足以进行有水平的科学论证，所以就将评价的标准放得极低，并不从专业的科学论证方式与过程对学生进行评价，而是从一些简单的角度着手，比如学生的表述是否清楚、是否涉及一些正在学的物理知识点等，对整个论证过程的逻辑性、完整性和系统性都没有达到应有的标准，这就使得教师对学生在物理学习中进行的科学论证的评价流于形式，学生无法从教师评价中获得进步与提升。

（四）教师科学论证意识不强，教学方式有待进一步转变

高中物理教育中培养学生科学论证素养还有一个问题就是部分教师自身的科学论证素养教学意识不强，教学方式不适应新时期物理教学对科学论证素养培养的新要求。一部分物理教师在教学时以完成论证的过程为任务，忽略了科学论证背后的物理知识和思维养成作用，导致科学论证素养培养流于形式，缺乏实际的对物理教学的促进作用。当前很多教师虽然学过非常专业的物理知识，也具有出色的物理实践与教学能力，但是科学论证素养培养这一概念被提出来的时间并不久，很多教师的教学思维和教学方式还没有跟上这一发展趋势，所以教师本身的科学论证素养意识不强，在这样的基础上再开展学生的科学论证素养培养，必然难以产生好的效果，这也使得在教学过程中，传达出来的物理知识和科学论证方法都有所不足。

三、 培养科学论证素养下高中物理教学的策略

针对上文提出的当前高中物理教学中培养学生科学论证素养存在的诸多问题，结合当前高中物理教学的实际要求与学生科学论证素养培养的新方法，以及近年来被广泛应用到高中教学中的教学工具，文章提出了以下几条高中物理教学中培养学生科学论证素养的策略。

（一）加强教师培训

在高中物理教学中培养学生的科学论证素养，最基本的现实要求是转变教师的物理教学思维和提高教师的科学论证素养水平，让教师首先掌握科学论证素养，才能够在教学中教会学生科学论证的思路和方法，并且对学生的科学论证进行客观专业地评价，从而促进学生更好地掌握科学论证素养。因此就需要学校加强对教师的培训，让教师有机会接触到最新的关于物理教学中培养学生科学论证素养相关的知识和方法，从而提高教师的水平。教师自身也应当通过各种渠道了解科学论证素养的要求和实现方式，自我提升、自我优化。

（二）运用思维导图

思维导图是近年来被广泛应用到各学科教学中的一种重要工具，思维导图的优势在于有着完整清晰的逻辑结构和推理路径，而这正是在高中物理教学中进行科学论证素养培养最需要的两大要素，科学论证的过程本身就是逻辑推理和分析的过程，而思维导图将这一过程具象地呈现在学生眼前，对学生掌握科学论证素养的作用非常直观显著。在将思维导图应用到高中物理对学生的科学论证素养培养的过程中，也需要遵循一定的方法。

首先，选择合适的内容设计思维导图，思维导图的使用目的就是简化和形象化科学论证的过程，这就意味着思维导图中的内容应当只与科学论证的主题相关联，无关的内容加入其中只会导致论证变得混乱，所以教师在设计思维导图的时候，需要有所抉择，选择合适的内容放在思维导图中。内容的选择取决于学生的实际水平、物理课程的数量和教师的教学方式，选定内容之后才可以根据内容设计出合理的思维导图，发挥思维导图的作用。其次，选择物理教学内容时应当有所筛选，高中物理的知识种类丰富，内涵复杂，如果不加以筛选全盘纳入思维导图中，会导致思维导图过大，知识点过于分散，学生理解起来反而困难，所以需要对物理知识进行选择，选择后再纳入思维导图中，例如对细枝末节的物理趣事等，可以选择不放在思维导图上，而对物理定理规律的关联定理规律则应该在思维导图中体现出来。

选定合理的课程内容之后，就需要对课程内容加以分解，才能够形成思维导图上的各个模块，才能够形成知识体系，否则思维导图就失去了意义。分解课程内容需要遵循从大到小的原则，先将课程内容中重点的知识排列在思维导图的前位，然后将该知识点进行细分，分解成更小的知识点，这些知识点同样遵循先大后小的原则，同等重要的知识则为同一级主题。分解课程内容的最终目的是将知识点分解到学生可以快速理解吸收的水平，然后层层递进，学会课程核心知识，体现出物理教学由易到难的过程。

在高中物理教学中应用思维导图到达后期时，应当激励学生尝试自行设计物理学习的思维导图，并且利用一定的时间段对自己创设的思维导图加以实践，在学习过程中体会思维导图下物理学习的效果与问题，从而对思维导图进行优化升级。让学生自行设计思维导图能够有效增强学生对物理学习的认知，从而培养学生的全面物理素养。

（三）主张构建多元化

主张是科学论证的起点﹐主张的多元化有利于展开下一步的论证。在物理教学中，主张构建的基点在于问题情境，一个具备探究意义和论证空间的情境问题﹐自然会激发学生思维﹐自主构建多维度的主张。

主张构建多元化要让学生在正确的论证道路上，提出不受限制的论证思路或者结论，要允许学生能够在论证中产生不一样的结论想法，暂且不论学生的想法是正确或是错误，要让学生勇敢地在论证中将物理知识整合起來，并进行推理分析。

综上所述，在高中物理教学中培养学生的科学论证素养是高中物理学科核心素养培养的需求，对学生的科学逻辑思维培养、物理知识的理解与应用，都具有积极的促进作用。而限于科学论证素养这一概念提出的时间较短，当前高中物理教学中培养学生的科学论证素养还存在很多的问题，这就需要在后续的教学中进一步提高教师的水平，合理运用思维导图这一工具，并且主张构建多元化，高效地培养学生的科学论证素养。

参考文献：

［1］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（5）：22-26.

［2］杜明荣，张格.聚焦物理情境培养科学思维［J］.物理教学探讨，2021，39（6）：77-80.

作者简介：戚桂雄（1981～），男，汉族，广东广州人，广州市第十六中学，研究方向：物理教育。