【高中物理教学论文】基于科学论证素养提升的高中物理教学设计 —— 以 “静摩擦力” 教学为例

摘要: 科学论证作为科学思维素养的重要内容，需要在课堂中针对性培养。结合高中物理课程标准，分析科学论证素养的内涵与结构要素；结合两种常见的论证模型与物理教学的特点，设计物理学科的科学论证模型。以 “静摩擦力” 一课为例，深入阐述实施科学论证的教学流程，并设计教学设计模型和课堂辨析模型。

关键词: 高中物理；科学论证；课型；教学设计；静摩擦力

赵凯华教授说过：科学是建筑在证据和理性思维的基础之上。而在物理教学过程中，物理概念的建立、物理规律的形成、物理实验的探究等都要经历科学论证。学生经历科学论证的同时，培养了证据获取、处理、使用的能力，也促进了学生对物理概念、规律、发展历程的理解，提高了学生观点表达与辨析等能力，促进了学生的深度学习。这就是科学论证素养培养的教育价值所在。

因此，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。

1 科学论证的概念内涵和结构要素

所谓科学论证，是指学生运用证据对所研究的科学问题进行描述、判断、预测和解释、建立证据与观点之间的关系或反驳他人观点的实践活动，包括 4 项内容：观点提炼与表达、证据提取与应用、证据与观点间的推理以及批判性地评价与反驳。

在《普通高中物理课程标准 (2017 年版)》中，科学论证是科学思维素养的重要内容。科学论证的学业水平划分为 5 个水平等级：水平 1, 能区别观点和证据；水平 2, 能使用简单和直接的证据表达自己的观点；水平 3, 能恰当使用证据表达自己的观点；水平 4, 能恰当使用证据证明物理结论；水平 5, 能考虑证据的可靠性，合理使用证据。[2] 综合科学论证的概念内涵及学业水平等级划分，科学论证包含论题或主题、观点或立场、证据或数据等结构要素。

2 高中物理科学论证模型的构建

目前比较流行的科学论证模型分别是 ADI 模型和图尔敏模型。

ADI 是以“证据— 解释” 为教学设计模型，这种模型将科学论证与科学探究有机地结合，以论证为主线，将问题的确立、证据的甄别及提取、观点的提炼与表达等融入教学。

图尔敏的科学论证模型主要有资料、主张、理由、支持、限定条件、反驳等 6 大要素，这6大要素即“证据— 主张” 的关联推理。

结合以上两个科学论证的模型及物理学科核心素养的结构、水平划分等综合分析，笔者认为高中物理科学论证的核心要素主要为以下 4 点，即物理证据获取与观点提炼，证据与观点关联的辨析推理，论证过程的反思与调控修正，物理概念规律的建立。结合以上要素，笔者提出高中物理科学论证模型。

利用这一模型，在教学教程中强化证据意识，经历证据的获取、推理、批判性评价等过程，这是培养科学论证素养的有效路径。下面我们将结合案例，阐述在教学设计及教学实施中如何实现这一路径。

3 基于科学论证素养提升的物理课堂教学流程及案例

课堂教学设计不仅要考虑科学论证的要素与模型，还要考虑到教学资源、学生、教师等关键要素，并理清它们之间的逻辑关系。学生是思辨的主体，要充分发挥学生的主观能动性，教学资源是学生学习的载体，好的教学资源与教学环节，让学生思、辩、行相结合，能让学生真正行动起来进行深度思辨，从而培养学生的科学论证素养。

3.1 科学论证课的设计流程

首先，给学生设立物理情境，提供相关的学习资源，同时让学生能够重现生活经历、知识基础、物理方法等，并在这些资源中提出物理问题。其次，根据物理问题，在学习资源中寻找物理证据，并以这些证据来论证自己的观点，再进行讨论辨析，让学生充分交流，确立证据与观点之间的关联，再进行反思、修正等最终得出观点。再次，在正确的观点基础上进行提升，形成物理概念、规律。最后，将这些概念、规律应用于设立的物理情境，将科学论证得出的观点与物理情境中的事实证据进行一致性验证，并用物理规律解决实际问题。[3] 课堂设计大体包括设立情境、提出观点、寻找证据、深度辨析、模型建构、验证应用等环节，形成由情境引入，经历科学论证，获取物理知识，提升科学论证素养，解决物理情境中的物理问题这样一个闭环。

3.2 基于科学论证的教学设计案例

下面以静摩擦力的教学为例，阐述以证据意识为路径，实现科学论证素养培养的教学设计流程。“摩擦力” 一课，是人民教育出版社 2019 年版普通高中物理必修 1 教材中的内容，主要涉及静摩擦力和滑动摩擦力两个重要概念，一般用两个课时完成，本案例为静摩擦力的教学。

3.2.1 设置情境，引出问题 —— 为提出观点提供材料

准备好两根用 2.5m 左右自来水管做成的 “游戏杆”, 其中一根..

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