提升学生证据意识的物理教学策略探讨

(苏州大学物理科学与技术学院， 江苏 苏州 215006)

提升学生证据意识的第一步就是要提升学生收集证据的意识，教师可以通过引导学生观察日常生活与实验，充分收集证据；学生在收集到证据后，还需要有辨别证据的意识，针对需要解决的问题选择合适的证据，剔除无用证据；分辨出合适的证据后，教师应引导学生利用证据进行推理，从而提高他们的证据推理意识；最后，指导学生利用得到的结论解释获得的证据，让“证据”紧扣整个物理学习过程。如图1所示,这四步是环环相扣的，每一步都是在上一步的基础上进行的，因此，当出现错误时，就需要教师退回到前面的步骤进行检查，做出改进。

图1

1 引导学生观察实验，提升收集证据意识

很多物理概念和规律都是物理学家通过对自然、生活现象和实验进行观察，加以总结得到的。在教学中，要引导学生对自然和生活中的事物进行观察，增加自己的生活经验，充分收集证据，丰富自己的证据数据库。但是，学生们的生活经验毕竟是有限的，仅仅从生活中收集证据远远不够，物理学中很多重要的知识都是通过实验而得到的。因此，教师还要引导学生观察实验，实验观察过程就是他们证据的收集过程，观察到的结果也就是收集到的证据。让学生像物理学家一样通过观察来收集证据，从而提升学生收集证据的意识，这是提升学生证据意识的第一步，有了证据，才会有利用证据解决问题的意识。

引导学生观察，首先要让他们对观察感兴趣，明确“观察”在学习物理过程中的重要性，在课前教师可以回顾物理学史，还原物理学家发现物理奥秘的真实事件，引发学生的兴趣。例如，牛顿在树下被苹果砸中后思考：为什么苹果总是落到地面上？从而引发对引力的探究。对于一些学生不易观察到的现象，教师要设法将它们显现出来，让学生容易观察到。例如，在学习“物态变化”中的液化时，很多学生对于雾天的“白雾”和夏天雪糕上冒出的“白气”，不能很好地归因为液化现象，他们通常会觉得“白雾”“白气”是气体，教师可以在课堂上利用简易喷雾器，让喷出的“白雾”落在学生手上，让他们发现“白雾”是由小水珠组成的。教师要指导学生细致观察，抓住实验现象的本质。很多要求学生观察的实验现象不一定都很明显，有的还可能会稍纵即逝，导致学生视而不见，这就要引导学生进行全面观察、对比观察等，注意现象的渐变过程，还要确保学生利用正确的方法对实验数据进行收集，例如，在对温度计进行读数时，提醒学生视线一定要与刻度线平行。

2 排除无用证据，提升辨别证据意识

学生从日常生活中所积累的生活经验和观察到的自然现象非常多，也就是说学生收集到的证据很多，其中就包括关键证据和无用证据。关键证据是指能够成功解决问题的直接有力的证据，而无用证据是指对于问题解决无用甚至影响问题正确解决的证据。因此，在收集证据后，教师要提升学生辨别证据的意识，指导学生针对需要解决的问题辨别出关键证据和无用证据，选择合适的证据正确解决问题。当学生遇到问题时，可以将证据进行辨别，利用关键证据去解决问题。

面对学生的无关证据，教师可以通过实验等方式将无用证据“排除”。例如，在猜想“浮力与什么因素有关”时，很多学生想到生活中空的饮料瓶和装有一定量饮料的饮料瓶都可以漂浮在水面上，因此，猜测可能与物体质量有关，教师可以选体积相同、质量不同的铜块、铁块和铝块，把三者分别挂在弹簧测力计下，将它们浸没在水中，发现弹簧测力计示数相同，从而说明浮力与物体质量无关。还可以通过游戏，让学生体会到“失败”，从而将无用证据排除。例如，在学习密度前，教师提供外观颜色和形状大小相同的铁块和木块，让学生进行区分。学生根据生活经验，用手掂一下，就能够知道轻的是木块，重的是铁块。这时，教师再让学生闭上眼睛，让他们手上提一个篮子，先后在篮子里放入颜色相同、体积不同的木块和铁块(木块质量大于铁块质量)，结果学生们都认为重的是铁块。学生之所以“失败”，是因为习惯思维让他“走错了路”，仅仅凭借质量是无法分辨不同物质的。当然让学生结合生活经验进行分析，也能够找到关键证据。例如，根据学生经验，发现物体体积变大时，质量也在变大，从而猜想到同一种物质的质量与体积之比为定值。

3 强化问题引领，提升运用证据推理的意识

问题是思维的起点，通过不同层次的问题引领，可以促进学生思维的发展。因此，问题可以作为培养学生证据推理意识的阶梯和载体，同时培养证据推理意识也是为了培养学生解决问题的能力。在教学中，通过问题引领学生进行证据推理，让学生体会到利用证据解决问题的成功喜悦，从而为学生证据意识的培养提供保障。

引领的问题要做到层层递进，层层深入，由简到难，环环相扣，增强问题对物理教学的针对性。例如，在“探究压力的作用效果与什么因素有关”时，让学生通过挤压气球来体验压力的作用效果，提出问题：压力对气球产生了什么作用效果？学生回答：使气球发生了形变。通过问题引导使学生明白压力作用效果的表现形式，让学生分别用两手的食指和手掌压气球，观察气球的形变，再将压力增大，让学生与压力增大前作比较，教师进一步提出问题：气球形变可能与什么有关？为什么？学生回答：压力和接触面积，因为手指比手掌接触面积小，气球形变明显；压力增大，气球形变更大。学生利用证据进行推理、猜想，教师继续抛出问题：我们猜想有两个因素，实验中应采用什么方法？学生自然会想到用控制变量法。教师再将海绵、小桌板、砝码等实验器材提供给学生，教师提问：刚才我们通过气球的形变来反映压力的作用效果，那么这些器材里有什么可以替代气球？学生很容易会想到海绵，让学生自主设计实验，得到实验结果，从而验证猜想，完成证据推理。在问题引领的教学中，教师不是以灌输的方式把物理知识生搬硬套塞给学生，而是通过一些环环相扣的问题，引领学生推理、探究，自主利用证据得到结论。在预测、验证、推演式的学习过程当中，在碎片化的知识间建立了联系，他们的认知得到更深入的发展，推动了证据意识的发展。

4 凸显现象本质，提升解释证据意识

物理与生活、自然相联系，让学生利用物理知识来凸显日常现象的本质是物理学习中必不可少的。学生在利用证据得到物理知识后，更应该让他们再去回顾证据的获得和推理过程，利用生活中的物理现象来解释获得的证据，从而做到“有始有终”。通过证据得到结论是提升证据思维的基础环节，利用结论解释证据是提升证据意识的巩固环节，两者缺一不可。但是，巩固环节却被很多教师所忽视，在通过证据得到结论后，很多教师都只是让学生利用结论去进行例题讲解和练习。这一环节看似无关紧要，但在学生刚学习完后趁热打铁，退还到证据层面，提升学生解释证据的意识，充分强调证据在物理学习中的重要性，是加深学生证据意识的重要途径。

在学习了新的知识后，教师可以设置几种生活中利用这一知识的日常现象让学生来解释，例如，在学习压强后，可以让学生解释双肩包的包带很宽、啄木鸟的嘴很尖、在雪橇上的人不会陷进雪地里等生活现象，而不是直接讲解利用压强公式求解的例题。这样不仅能够检查他们对于压强的学习效果和理解程度，突出物理与生活的联系，更能够强调证据在问题解决中的作用。

5 结语

物理是一门探究真理的学科，必须讲究实事求是。学生在物理学习的过程中，应该把尊重事实放在第一位，在实事求是的基础上进行学习才能够获得真理性认识。证据意识的培养不仅能够让他们养成尊重事实、实事求是的科学态度，而且在探究物理真知、解决生活中所遇到的问题都是非常有意义的。物理探究过程主要包括提出问题、猜想假设、实验验证、数据收集和总结讨论，这些都需要学生具有证据意识。因此，在教学中，注意培养学生的证据意识是非常必要的。