摘? 要：培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證能力，除了需要教師在課堂中的科學(xué)引導(dǎo)外，還需要教師巧設(shè)作業(yè)題，形成任務(wù)驅(qū)動，引導(dǎo)學(xué)生在課后獨(dú)立思考、頓悟、論證。教師應(yīng)端正作業(yè)觀，科學(xué)地設(shè)計作業(yè)題?？梢酝ㄟ^設(shè)計“鑒別題”“螺旋式論證題”等，讓學(xué)生在做作業(yè)的過程中逐漸養(yǎng)成能獨(dú)立思考、具有“證據(jù)意識”、尋求物理本原、會科學(xué)規(guī)范“書寫論證過程”的品質(zhì)，從而提高學(xué)生的科學(xué)論證能力。

關(guān)鍵詞：科學(xué)論證；作業(yè)題；證據(jù)意識

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2023）3-0076-5

1? ? 科學(xué)論證能力是一種終身受用的關(guān)鍵能力

科學(xué)論證是個體面對科學(xué)現(xiàn)象和問題時，依據(jù)科學(xué)觀點(diǎn)提出主張（或理論觀點(diǎn)），并使用推理（或指出證據(jù)）來辯護(hù)自己的主張，甚至反駁對方的觀點(diǎn)來說服別人的過程［1］。物理學(xué)根植于人類對自然現(xiàn)象的研究，并在此過程中發(fā)展了自身的科學(xué)思維及研究方法。就高中物理學(xué)科而言，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)論證能力，有利于幫助學(xué)生深度理解物理概念，實(shí)現(xiàn)知識的遷移；有利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究能力，使其進(jìn)一步了解科學(xué)的本質(zhì)；有利于發(fā)展學(xué)生的科學(xué)推理能力及批判思維能力；有利于訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)語言能力。有鑒于此，科學(xué)論證能力是一種終身受用的關(guān)鍵能力。

2? ? 課外“作業(yè)題”的設(shè)計與檢測是培養(yǎng)科學(xué)論證能力的關(guān)鍵

發(fā)展學(xué)生關(guān)鍵能力，不能停留在口頭上，應(yīng)注重落實(shí)，細(xì)化到常規(guī)的教學(xué)行動中。一方面需要教師在課堂中的科學(xué)引導(dǎo)，另一方面需要學(xué)生在課后的實(shí)操演練，兩者缺一不可。在以論證為主線的課堂中，必須寓科學(xué)論證能力培養(yǎng)于知識傳授中，而傳授知識又要立足于科學(xué)論證能力的培養(yǎng)。當(dāng)然，教師在課堂的引導(dǎo)僅僅是拉開培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證能力過程的序幕，大量的學(xué)習(xí)與練習(xí)還應(yīng)著力于課外的獨(dú)立思考。

相比于課堂“熱鬧”的“講授式”和“對話式”論證教學(xué)，學(xué)生更需要課后在一個能安靜思考、頓悟反思的良好環(huán)境中，在一定的“任務(wù)驅(qū)動”下，對課堂所學(xué)之物在大腦中進(jìn)行“復(fù)盤”，將相關(guān)技能進(jìn)行實(shí)操與演練。因此，課外“作業(yè)題”設(shè)計與檢測更凸顯其重要性，此為培養(yǎng)科學(xué)論證能力的關(guān)鍵。

學(xué)生做作業(yè)的過程，是檢驗(yàn)前期學(xué)習(xí)效果和鞏固學(xué)習(xí)成果的外顯過程，更是學(xué)生自我建構(gòu)良好知識框架、形成正確學(xué)習(xí)觀念、培養(yǎng)科學(xué)思維能力、科學(xué)論證能力的內(nèi)隱過程，所以作業(yè)題要精選，要有針對性、代表性和再生性，有利于建構(gòu)有效的知識體系，形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

3? ? 當(dāng)前教師對“作業(yè)題”的認(rèn)知與設(shè)計中存在的問題

3.1? ? 將“作業(yè)題”當(dāng)作“考試題”，窄化了“題”的豐富教育意義

部分教師對“作業(yè)題”與“考試題”混淆不清?，F(xiàn)實(shí)中許多的高中物理作業(yè)題，更多的是參照考試的測試題。但“考試題”與“作業(yè)題”畢竟是不同的概念，兩者具有的功能也不同，前者（特別是高考題）更多的是為“選才”而準(zhǔn)備的，與之衍生的“排名”“模擬劃線”是為了區(qū)分各種層次的學(xué)生，相對較為“功利”。但做“作業(yè)題”是為了讓學(xué)生“學(xué)懂”而設(shè)計的過程。學(xué)生做作業(yè)，側(cè)重于在課堂學(xué)習(xí)后，在任務(wù)驅(qū)動下，對物理過程“復(fù)盤”；該活動引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步理解、厘清各種易混淆的物理概念，并解決相應(yīng)的物理問題。簡而言之，是為“學(xué)懂”“發(fā)展能力”和“學(xué)以致用”而做作業(yè)。

3.2? ? 對作業(yè)“量”的把握不足

3.2.1? ? 以“刷題”代替學(xué)習(xí)，過分強(qiáng)調(diào)“量”的疊加

實(shí)踐中不少老師運(yùn)用“題海戰(zhàn)術(shù)”進(jìn)行大量的重復(fù)訓(xùn)練。確實(shí)，“熟能生巧”會帶來短時間的“效果”，但這可能不是一種終身受用的能力，也有違教育的本質(zhì)。做題是必須的，但要有個度，長期的“刷題”會極大地扼殺學(xué)生的創(chuàng)造力并形成不良的學(xué)習(xí)習(xí)慣，如重視解題技巧而忽略對物理原理的分析。有學(xué)者指出：“現(xiàn)在學(xué)生中確實(shí)存在創(chuàng)造性比較差、純粹靠刷題闖過高考的人。有的孩子已經(jīng)不僅是刷題，甚至要背題，把幾種類型的題目解題方法全都背下來了，雖然會做，但是完全不懂……雖然他學(xué)得很用功，而且很累，但是仍然學(xué)不好?！?［2］

3.2.2? ? 對“減負(fù)”的曲解，任意減少作業(yè)量

“減負(fù)”不是減少作業(yè)，更非不做作業(yè)。所以，不僅需要做作業(yè)，而且作業(yè)需要盡快做，最好是學(xué)習(xí)新知識后，當(dāng)天及時完成作業(yè)。這樣，學(xué)習(xí)成果才能在最大限度上得到鞏固，學(xué)生才會有信心學(xué)習(xí)下一階段的知識，這也是學(xué)生思維進(jìn)階的過程。

3.3? ? 對作業(yè)題篩選與反饋指導(dǎo)過于隨意

有效的作業(yè)題，具有清晰、穩(wěn)定、可遷移的特點(diǎn)，有利于幫助學(xué)生形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。物理作業(yè)題要能夠體現(xiàn)物理觀念、物理思想，發(fā)展物理思維，提高論證能力，而且需要注意形式、時效性。

當(dāng)前存在部分物理作業(yè)題過度數(shù)學(xué)化的現(xiàn)象。過度數(shù)學(xué)化會“淡化”物理內(nèi)涵，學(xué)生做作業(yè)時，大量的時間可能是用于計算，這就壓縮了對物理現(xiàn)象、物理問題分析與論證的時間，并且可能會消磨他們的好奇心和求知欲。

也有部分教師對學(xué)生測評反饋不科學(xué)。物理作業(yè)題要注重對物理過程的分析與論證，例如，平拋運(yùn)動中的tanφ＝2tanθ，帶電粒子在磁場中運(yùn)動的R=ｍｖ／ｑB，T=（２πm/Bq）等二級結(jié)論代替物理公式出現(xiàn)在作業(yè)題中時，教師熟視無睹（很可能這也是學(xué)生在模仿教師在課堂中的寫法）。而這帶來的后果是，考試時學(xué)生頻頻出現(xiàn)用二級結(jié)論代替原始的物理過程的情況，殊不知“二級結(jié)論”只是論證過程的一個小程序，原始的物理過程才是“論證之源”。

4? ? 巧設(shè)作業(yè)題，培養(yǎng)科學(xué)論證能力

作業(yè)在微觀上是“題”的組合［3］，對“題”設(shè)計是否恰當(dāng)，直接影響著學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，也影響著施教者得到的反饋信息的精確度。所以，教師要對作業(yè)中的“題”進(jìn)行精心設(shè)計。

4.1? ? 巧設(shè)“因果論證”鑒別題，培養(yǎng)“證據(jù)意識”

傳統(tǒng)的判斷題，只是單純地標(biāo)出“對”“錯”或打“√”“×”，考查不夠明細(xì)，其中的“錯”，究竟是因何而錯，是文字表述的錯，還是論證的錯，應(yīng)該仔細(xì)研究。因此，筆者專門設(shè)計以下作業(yè)題：

作業(yè)題1：下列各小題都含有兩個句子，第一句是論斷，第二句是理由。先判別這兩個句子所言是否正確，然后根據(jù)下列規(guī)定，選擇代表正確答案的字母填入（? ? ?）

A.第一句是正確的，但第二句是錯誤的

B.第一句是錯誤的，但第二句是正確的

C.第一句是錯誤的，第二句也是錯誤的

D.第一句是正確的，第二句也是正確的，并且第二句正確地解釋了第一句

E.第一句是正確的，第二句也是正確的，但第二句不能正確地解釋第一句

分析下列各小題：

1.做勻速運(yùn)動的物體必定受到恒力的作用；沒有力作用在運(yùn)動的物體上，它會慢下來。（? ? ?）

2.游泳池的水看起來比實(shí)際情況淺些；由水中射入空氣的光線折向法線。（? ? ? ）

3.宇航員在地球上的重量等于他在月球上的重量；宇航員在地球上的質(zhì)量等于他在月球上的質(zhì)量。（? ? ? ）

4.冬天把鹽撒在馬路上可使路面上的雪和冰融化得快些；鹽使水的凝固點(diǎn)升高。（? ? ? ）

5.每當(dāng)有外力作用于物體時，外力就在做功；功是作用力與物體在力的方向上所經(jīng)過的距離的乘積。（? ? ? ）

6.物體的質(zhì)量是矢量；作用在物體上的重力既有大小又有方向。（? ? ? ）

7.在汽車散熱器中最適宜用來冷卻發(fā)動機(jī)的液體是水；水是熱的良導(dǎo)體。（? ? ? ）

8.由黃銅和鐵構(gòu)成的雙金屬片在強(qiáng)熱時彎曲；黃銅和鐵的線脹系數(shù)不同。（? ? ? ）

9.太陽光在到達(dá)地球表面時只含有很少量的紫外線；這些波長較短的射線大部分都被地球大氣層中的臭氧吸收掉了。（? ? ? ）

10.聲音在夜晚比在白天更容易被聽到；夜晚的空氣溫度較低，聲音傳播得快些。（? ? ? ）

11.冬天，池塘的表面先凝結(jié)成冰；水在0 ℃時的密度最大。（? ? ? ）

12.蒸汽的燙傷比沸水的燙傷嚴(yán)重；水蒸氣的溫度比沸水的溫度高。（? ? ? ）

以上是平時部分作業(yè)題的整合，此類因果論證分析題，并無涉及計算，考查的是對物理現(xiàn)象的分析，并用物理知識解釋之，使學(xué)生在分析與推理的過程中形成一種“證據(jù)意識”，明白“有果必有因”，在尋找證據(jù)的過程中鑒別真?zhèn)危⑻岣咦陨淼恼撟C能力。

4.2? ? 作業(yè)題要強(qiáng)調(diào)在螺旋式論證中尋求物理本原

要將同一物理原理隱藏于不同的情境中，通過經(jīng)典變換不斷引導(dǎo)學(xué)生思考［4］，使學(xué)生在不同的條件下能運(yùn)用已學(xué)的方法論證或解釋新的事實(shí)與現(xiàn)象，解決實(shí)際問題，才能算掌握。故可設(shè)計一些螺旋式論證的題目，下面以對簡諧運(yùn)動的論證為例。

作業(yè)題2-1：如圖1所示，水平放置的彈簧振子，O為彈簧處于原長狀態(tài)時小球所處的位置，將小球拉至P處，然后松開。小球來回振動的過程中，若忽略一切阻力作用，試證明：小球的運(yùn)動就是簡諧運(yùn)動。

證明：小球在運(yùn)動方向上所受的力F與它偏離平衡位置位移的大小x成正比，并且總是指向平衡位置，F(xiàn)=-kx，小球的運(yùn)動就是簡諧運(yùn)動。

這一過程較為簡單，但這僅僅是限于水平方向的簡諧運(yùn)動，若作業(yè)到此結(jié)束，學(xué)生對簡諧運(yùn)動的理解就停留于此，對物理原理的理解也較初淺。所以，教師可以在后面布置一道同原理但不同情境的作業(yè)題，引領(lǐng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

作業(yè)題2-2：如圖2所示，豎直放置的彈簧振子，小球上下振動的過程中，若忽略一切的阻力作用，試證明：小球的運(yùn)動就是簡諧運(yùn)動。

證明：當(dāng)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時，設(shè)此時彈簧的伸長量為x0，則mg=kx0，當(dāng)小球處于偏離平衡位置x時，彈力為F=-k（x0+x），此時小球所受的合力為F合=-k（x0+x）+mg，解得F合=-kx，由此可證得豎直放置的彈簧振子，小球上下振動的過程中，若忽略一切的阻力作用，小球的運(yùn)動也是簡諧運(yùn)動。

作業(yè)題2-3：如圖3所示，把彈簧振子放置在傾角為θ的光滑斜面上，將小球沿斜面下拉一段距離，然后松開。假設(shè)空氣阻力可忽略不計，試證明小球的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動。

證明：當(dāng)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時，設(shè)此時彈簧的伸長量為x0，則有mgsinθ=kx0，當(dāng)彈簧處于偏離平衡位置x時，彈力為F=-k（x0+x），此時小球所受的合力為F合=-k（x0+x）+mgsinθ，解得F合=-kx，由此可證得處于光滑傾斜面的彈簧振子，沿斜面上下振動的過程中，小球的運(yùn)動也是簡諧運(yùn)動。

設(shè)計理念：情境是試題的重要載體，也是設(shè)問的具體化實(shí)現(xiàn)［5］，通過上面三種情境的變化，讓學(xué)生明白了無論是水平、豎直，還是傾斜，均可以做簡諧運(yùn)動（阻力可忽略），重要的是抓住了物理的本原，明確了如果物體在運(yùn)動方向上所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，即F＝－kx，物體的運(yùn)動就是簡諧運(yùn)動。

4.3? ? 強(qiáng)調(diào)“書寫”物理過程，培養(yǎng)科學(xué)論證的“表達(dá)”能力

平時的作業(yè)題，特別是高一、高二的作業(yè)題，應(yīng)該以“表述題”“論證題”“畫圖題”“計算題”等能體現(xiàn)思考過程的題為主。比如，計算題或論證題強(qiáng)調(diào)選取研究對象（整體或隔離）、拆分過程、選用規(guī)律（定律或定理）、列方程式、運(yùn)算求解，這一“寫物理”的過程，實(shí)際也是學(xué)生物理語言、物理思維的提升過程。而作圖題的書寫過程，有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和模型建構(gòu)的能力，特別是運(yùn)動學(xué)與幾何光學(xué)模塊，更是應(yīng)有相對應(yīng)的作圖作業(yè)題。

當(dāng)然，“寫物理”要講究用詞，對物理過程的闡述更為精準(zhǔn)，邏輯性更強(qiáng)，且用語必須明確，表達(dá)必須準(zhǔn)確［6］。而從成果推廣的角度，每一位研究者對其研究成果的發(fā)表是必須借助書面的文字，并力圖讓同行能夠認(rèn)同和肯定其研究價值；從科學(xué)知識傳播角度，更需要通過規(guī)范的文字傳遞。所以，教師一定要強(qiáng)調(diào)學(xué)生“書寫”物理過程，此舉有利于訓(xùn)練學(xué)生建構(gòu)知識體系、發(fā)展科學(xué)思維、提高表達(dá)能力，并學(xué)習(xí)如何進(jìn)行科學(xué)論證。

4.4? ? 規(guī)范物理符號的書寫，嚴(yán)謹(jǐn)表達(dá)論證過程

物理學(xué)中，物理量與物理單位是可以用字母來表示的，物理量（或物理單位）與字母是一一對應(yīng)的，每一個字母都有它的含義或歷史淵源，絕不是簡單的用數(shù)學(xué)符號x，y，z來表示就可以的。例如，有部分學(xué)生對于功的公式W=Fs及功率P=3 W中的兩個“W”感到不解，前者是功“Work”的第一個字母“W”，后者是單位，為紀(jì)念偉大的物理學(xué)家瓦特而設(shè)的，同一個字母含義不同。類似的還有半徑與電阻，都是用“R”來表示，前者是“Radius”的第一個字母“R”，后者是“Resistance”的第一個字母“R”。再如，力“F ”來源于 “Force”，應(yīng)該更加明細(xì)。高中物理課本中，力也不單純只是用“F”來表示，如“Ff ”意喻“frictional force”（或“Friction”）、“G”意喻“gravity”，教師在平時授課中，要適時滲透。把緣由說清楚了，書寫也就嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范了。

4.5? ? 獨(dú)立思考拓寬思路，鼓勵個性與品味

要有獨(dú)立思考與懷疑的精神。為了建立自己的認(rèn)知，一定要堅持獨(dú)立思考，懷疑也是為了更好地思考［7］。不能認(rèn)為僅教師所教的論證方法才是標(biāo)準(zhǔn)的方法或唯一的方法。在查閱學(xué)生作業(yè)時，若發(fā)現(xiàn)有另辟蹊徑、個性化的解題方法（當(dāng)然，也必須在正確、規(guī)范且科學(xué)的范圍內(nèi)），應(yīng)該及時鼓勵與表揚(yáng)，并適時推廣。

教師在篩選作業(yè)題時，盡量選擇一些能夠一題多解的習(xí)題，并在題后標(biāo)注（如嘗試多種方法論證）。比如，下面這兩道由選擇題改編的分析題。

作業(yè)題3：如圖4所示，柔質(zhì)輕繩ON的一端O固定，其中間的某點(diǎn)M處拴一重物，繩的另一端N用手拉住。開始時，OM豎直且MN被拉直，且OM與MN之間的夾角為α（α>π/2）?，F(xiàn)將重物向右上方緩緩拉起，整個過程維持夾角α不變。在OM由豎直被拉到水平的過程中，試分析：MN上的張力、OM上的張力的大小分別如何變化？ （嘗試多種方法論證）

此題的方法較多，可以用正弦定理，也可以利用在同一個圓內(nèi)，長度相等的圓弧對應(yīng)的圓心角相等的方法解決，還可以用列式法或圖解法。

作業(yè)題4：如圖5所示，將一小球用橡皮筋懸掛在小車的架子上，開始時整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)使小車從靜止開始向左加速，且加速度保持一個穩(wěn)定值，此時小球穩(wěn)定地偏離豎直方向某一角度（橡皮筋在彈性限度內(nèi)）。試分析此時與穩(wěn)定在豎直位置時相比，小球的高度是升高還是降低？還是維持不變？（嘗試多種方法論證）

此題的方法也較多，可以用列方程求解，也可以用圖解法。在拓寬科學(xué)論證的思路的過程中，可以使學(xué)生逐漸形成自己的個性與品味，這也是創(chuàng)新思維形成的過程。

5? ? 后? 記

培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證能力，并非朝夕間可達(dá)成，需要教師正確引導(dǎo)，巧設(shè)作業(yè)題，也需要學(xué)生腳踏實(shí)地、實(shí)事求是地“做作業(yè)”，體驗(yàn)物理過程。當(dāng)然，物理知識屬于人們對客觀事物及規(guī)律的認(rèn)知和掌握，而物理能力則屬于心理學(xué)的范疇，是與完成具體的活動有關(guān)的個性心理特征，所以“做作業(yè)”要以人為本，引導(dǎo)學(xué)生在課后書寫時要安靜思考，讓其在安靜思考中獲得靈感，在專注分析中尋求突破，在推理論證中追求真理。

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［7］穆良柱.什么是物理精神［J］.大學(xué)物理，2018，37（3）：26-28.

（欄目編輯? ? 李富強(qiáng)）

收稿日期：2022-12-05

作者簡介：方武增（1985-），男，中學(xué)一級教師，研究方向?yàn)橹袑W(xué)物理教學(xué)評價。