摘 要:科学论证是物理核心素养的主要组成部分,是在物理教学中应当着力培养的思维方式.实际教学中,科学论证被忽视了.在学习目标制定中,更多的指向对知识结论的解释和理解而不是论证,即“有证无论”;在发现证据的过程中,更多的为了结论而忽略推理过程,即“有论无证”;在解释证据的过程中,往往依赖“三次实验所得证据”而缺乏质疑和反驳,即“有据无驳”.具体教学中,可以通过指向论证的目标设计、通过问题——证据链的任务设计、展开辩论的“反驳”设计,来走出“有证无论”“有论无证”“有据无驳”的现状.
关键词:科学论证;证据;反驳
文章编号:1008-4134(2019)16-0037 中图分类号:G633.7 文献标识码:B
基金项目:江苏省教育科学“十三五”规划重点资助课题“指向科学思维的初中物理‘证据课堂构建研究”(项目编号:E-a/2018/05);
江苏省教育科学“十三五”规划课题“支持儿童深度学习的区域推进学校教学变革行动研究”(项目编号:D/2018/02/86).
作者简介:张世成(1966-),男,陕西汉中人,本科,中学正高级教师,江苏省特级教师,江苏省教学名师,研究方向:基于证据的初中物理教学.
科学论证是物理核心素养中的主要组成部分,是在物理教学中应当着力培养的思维方式.如何将科学论证融入教学,促进学生物理观念和科学思维的共同发展,是物理教学实践中迫切需要研究和解决的问题.与此同时,科学论证也是科学探究的核心,学生参与科学论证活动能够增强对物理概念的认识,深化对合理使用证据的理解,提高逻辑论证能力.
证据是科学论证的基石,科学论证的过程,就是“尊重证据、寻找证据、解释证据”的过程[1].实际教学中,科学论证被忽视了.在学习目标制定中,更多的指向对知识结论的解释和理解而不是论证,即“有证无论”[2];在寻找证据的过程中,更多的为了结论而忽略推理过程,即“有论无证”;在解释证据的过程中,往往依赖“三次实验所得证据”而缺乏质疑和反驳,即“有据无驳”.要落实核心素养,这些现状就必须改变.下面以“电能与电能表”(苏科版)教学为例,就在实践中如何走出“有证无论”“有论无证”“有据无驳”等现状展开探讨.
1 设计指向科学论证的学习目标,走出“有证无论”的现状
学习目标是学科的价值指向.在日常教学中,对“电能与电能表”的目标设计中,往往是这样表达的:“通过实验理解电功公式W=UIt,并会利用该公式进行简单的计算.”在此目标的指引下,教师的具体教学过程就是引导学生设计实验,收集证据去理解W=UIt,这就是说,W=UIt是一个无需怀疑的定论,我们要做的就是去解释、理解和传承.有证据无主张,这就是“有证无论”现象.
教材安排的顺序是“学习电能表——介绍电功公式——设计实验证明电功公式的正确性——利用电功公式进行计算”.由此看出,教材充分考虑到初中生的认知水平,它不是要学生去发现影响电功的因素并得出电功公式W=UIt,而是假定这个论点(计算公式)成立,要求学生去设计实验,去寻找证据对论点证实或者证伪.在完成论证的过程中,培养学生“尊重证据、寻找证据、解释证据”的论证素养,促进学生批判性思维的发展和学科关键能力的提升.为此,实践中将上述目标进行修改,制定“指向科学论证”的学习目标:
会用电能表测量电能,通过电能表的使用,能用证据说明灯泡越亮的消耗电能越多(相同时间内);
會设计实验,找到支持或者反对W=UIt的证据,并对W=UIt的正确性进行论证.
修改后的学习目标,不再是对公式W=UIt的理解和解释,而是论证.解释与论证不同,解释常始于定论,即开始解释时就预设了学习者对结论的肯定.论证是从“暂定的假设”开始,要么接受要么拒绝,主张鲜明,为了证实或证伪主张,需要进一步设计实验去寻找证据,从而完成知识的建构.
当然,有了目标还需要评价.为此,我们借鉴郭玉英教授的研究成果设计了“指向论证的学习评价” [3](见表1),以帮助学生完成学习进阶.
水平1,主要是明确主张,能够将主张与证据分别开来.水平2,能够将证据与主张建立联系.为什么这个实验要分两步做?这个证据链有什么价值?水平3,能找到反例和质疑.这是论证的高级水平,有反驳的论证更加完善和可靠.每位学生对科学论证进行自评,确认自己处于哪一水平,小组互评,以促进组内的商讨与辩护.需要说明的是,这些评价将以后测的方式呈现,用基于证据的分析方式来确认学生科学论证素养的前后变化,并为后续教与学的改进提供决策.
2 搭建“问题-证据链”脚手架,走出“有论无证”的现状
有论无证,即过于注重结论而忽视推理过程,以教师的权威“强势给定”结论,让“尊重证据、寻找证据、解释证据”等论证核心要素缺失,从而使得科学论证无法落地生根.
为了落实指向科学论证的学习目标,在具体实践中,将学习任务用问题链的形式组成,而问题链又构成证据链,以此为脚手架,围绕核心主张“课本上电功的公式W=UIt,你支持还是拒绝这个公式呢?你的证据是什么”来展开(如图1所示).
问题1:小明家为什么要交电费?
情景支持:出示电费发票.
学生论证:交电费是因为消耗了电,“耗电”是指消耗了电流、电压还是电能?电能.理由:电路中的电流不会改变,所以不是电流.电压总是220V,也不是电压.
问题2:两盏白炽灯,相同时间,哪只消耗的电能多?
情景支持:出示两盏白炽灯,额定功率分别为25W和100W.让它们并联在220V的电路中同时工作40s.
学生论证:推测“比较亮的那盏灯消耗的电能多”.理由是,亮的,得到的光能多,光能是从电能转化而来,所以,消耗的电能多.