高中物理教科书中的科学论证内容分析及案例设计

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我国教育部最新颁布的《普通高中物理课程意识标准(2017年版2020年修订)》(以下简称“新课标”)培养目标中,科学思维是物理学科核心素养的一个重要维度。科学思维可进一步细分为模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等四个要素。“新课标”的课程目标第三条为:具有使用科学证据的和评估科学证据的能力,能运用证据对研究的问题进行描述、解释和预测;具有批判性思维的意识,能基于证据大胆质疑,从不同角度思考问题,追求科技创新。新人教版高中物理教科书是根据《新课标》的核心思想进行修订的,旨在体现“新课标”中物理学科的育人价值,为教学提供可选取的素材。这些素材往往在一个或多个目标维度体现学科价值,如何研究、选择教科书中的内容,是每个物理教师都应思考、研究的问题。在此背景下,本文立足于“新课标”的培养目标要求和逻辑学基础知识,对高中物理教科书中的科学论证内容制定了详尽、可操作的识别和分类方法,并且对教科书文本中的非科学论证内容进行了辨析。选择了新人教版高中物理教科书的动力学内容:必修一、必修二以及选择性必修一作为分析目标。本研究的主要内容有:(1)阅读、分析、整理文献,综述国内外学者对“论证”、“科学论证”的相关研究,参考“新课标”对各个培养目标的具体要求及逻辑学概论,界定出科学论证与科学推理、质疑创新、模型建构等要素的联系与区别。(2)制定高中物理教科书文本内容的科学论证判别方法。该方法包括几个方面:利用要素法和功能法识别科学论证内容;典型的易混淆的非科学论证内容与科学论证的联系、区别及辨别方式;高中物理教科书中科学论证内容的分类方法。(3)依据上述分析方法,对新人教版教科书进行内容分析,内容分析共分为两个部分:(1)对典型的以语段、语篇、小节为形式出现的科学论证内容进行详细的案例分析;(2)对各种类型的科学论证内容在各个章节中的各个栏目中的出现频次进行统计。(4)利用分析结果,选取适合的教学内容进行基于科学论证活动的教学案例设计,并提出教学建议。通过本文的研究得到以下结论:(1)科学论证与科学推理虽然在过程上相似,但侧重点不同,论证与推理在逻辑学和教育学领域均存在明显边界。(2)新人教版高中物理教科书中包含大量科学论证内容。三本动力学教科书中共出现160处论证内容,其中选择性必修一中论证内容最多,为67处。其中包含51处论证发起和109次完整的论证。(3)三本教科书中归纳论证的占比逐本减小,但总量较高;演绎论证占比逐本升高;共出现2处类比论证。以生活常识为证据的论证数量最少,且逐本减少;以实验观察为前提来源的论证占比较高且较稳定;以物理概念、规律为前提的论证逐本增加。(4)教科书中,出现完整科学论证内容频率最高的栏目为正文,其次为“演示”,再次为“实验”“做一做”。(5)三本教科书中,必修一的论证内容主要以生活常识、实验观察为基础,采用归纳推理的自然语言产生结论;而必修二、选必一中主要以物理概念规律、实验观察为基础,利用数理公式进行演绎推理产生结论。这种变化趋势一定程度上体现了随着高中物理学习的逐渐深入,解决物理问题的科学方法也在由观察与归纳,逐步向依据已有的物理概念与规律进行严密的梳理推导的逐步转变。综上所述,本研究基于“新课标”中的物理学科核心素养和逻辑学基础概念,制定了针对物理教科书的科学论证内容分析方法,选取新人教版物理教科书作为分析对象,从多角度多方向对教科书的各个板块中的各种类型的科学论证内容进行了分析和统计。本研究致力于为需要从教科书中获取科学论证内容的学者提供可操作的分析方法,为广大一线教师获取科学论证活动素材提供便利和帮助。
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