高中物理论证式教学研究——以《感应电流的产生条件》为例

高中物理论证式教学研究——以《感应电流的产生条件》为例

郭伟丽

呼和浩特市第二中学·内蒙古自治区呼和浩特市·015099

摘要：我国新修订的《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修改）》中明确将科学论证作为核心素养中“科学思维”的要素。本研究以《感应电流的产生条件》为例，利用PCRR模型在高中物理课堂中展开论证式教学的实践研究，主要目的是为了获得在常规的物理课堂中利用PCRR模型展开科学论证的教学策略，为一线教师的教学提供参考。

关键字：高中物理；科学论证；PCRR模型

1. 科学论证

目前的论证教学研究几乎都是在图尔敏模型的基础上发展起来的。图尔敏将论证结构分成几个具体的要素：资料、正当理由、支持、限制条件、观点和反驳。资料（或证据）是支持观点的信息、案例或数据；正当理由证明数据如何支持观点；支持是对正当理由的支援；限制条件是对条件状态的描述，观点在该条件下是成立的；观点是论断、总结或者对问题的回答；反驳（反驳论证）是驳斥对方观点[1]。

北京师范大学物理学系教授郭玉英老师及其博士生弭乐在研究多种科学论证教学模型之后得出，渗透式论证教学策略符合科学实践，是有希望培养科学素养的论证教学策略；新版ADI模型和PCRR模型是渗透式论证教学的代表。其中新版ADI模型适合实验探究教学，PCRR模型适合概念和规律教学[2]。

2. 基于PCRR模型的科学论证教学

2015 年，库伽斯基提出了一种科学论证教学模型 (Present, Critique, Reflect,Refine，简称 PCRR） (Kujawski, 2015）。他认为 PCRR 模型能够促进学生进行科学交流，培养其批判性思维，有利于其对学科核心概念和共通概念的理解。PCRR 模型也是一种渗透式教学策略，它能够帮助科学教育者在课堂上持续创造科学论证的学习氛围，促进学生对科学概念的整合理解。PCRR模型主要由主张、批判、反思、提炼四部分构成。

PCRR论证教学模式因其环节简单，可以灵活选取开展的内容主题，可以应用于多种课堂教学模式，比如探究式课堂，讲授式课堂，实验课和习题课等。这种方式的学习可以使学生全身心的领悟深度学习中所蕴含的情感、价值观以及思维方法，是提升学习动力的有效方式[3]。该模型对于学生勇敢地表达自己的主张，多方面寻找支持证据，富有逻辑地进行解释说明、推理论述、反驳他人的观点，反思自身的不足，提炼升华自身的主张等方面都可以得到很好的锻炼。

3. 《感应电流的产生条件》教学设计

本节内容时上节划时代的发现的延续和升华，此外本节所呈现的3个实验，既为本节课研究感应电流的产生条件提供了感性材料，同时又成为本章后续教学的重点之一。后续的教学多次以这3个实验为出发点，变换视角，提出问题，引入新的课题。因此，本节内容在本章中承上启下，有着非常重要的衔接作用。本节PCRR讨论环节如下：

第一部分：呈现主张

师：基于我们以上三个实验，请小组相互讨论，是哪个物理量的变化引起了感应电流？

生A：探究1说明是回路中磁场的变化引起了感应电流

师：具体到哪个物理量呢？

生A：磁场的磁感应强度B的变化

师：非常好！还有其他你认为可能引起感应电流的因素吗？

生A：探究2说明电流的变化引起感应电流，探究3 说明导体的运动方向变化引起感应电流

师：好请坐，我们请别的小组来表达一下自己的主张

生B：我们组认为探究3说明磁场通过回路的有效面积的改变产生了感应电流

生C：我们组认为师磁感应强度的大小，电流大小，有效面积的变化引起了感应电流。

师：你们认为哪个探究实验说明师有效面积的变化引起了感应电流：

生C：探究1和探究3都可以

生D：我们认为探究3中转动线圈产生感应电流师由于角度的变化引起了感应电流

生E：面积与磁感应强度的变化共同导致了感应电流的产生。

第二部分：批判

师：每个小组表达的都很好，下面，根据各小组的回答结果，请组内再次讨论，你们是否认同其他小组的主张，有没有修改和补充？

生F：我认为刚才提到的探究2中电流的变化引起感应电流只是表面原因，实际上是线圈A中的电流变化使得线圈B中的磁场发生了变化，也就是线圈B中磁感应强度的变化引起了感应电流，因此应该将结论归纳为磁感应强度的变化引起了感应电流。

生G：我认为学生D说的角度的变化其实就是面积的变化引起的感应电流

师：你说的面积指的是什么？能具体一点吗？

生G：磁场穿过回路的有效面积

师：那什么叫有效呢？

生G：磁场垂直穿过的才是有效面积

师：很好！确实如此，转动过程中，角度的变化引起磁场穿过回路的有效面积发生变化，进而产生了感应电流。那你认为探究1也是由于有效面积的变化引起的吗？

生G：不是，对于探究1，我们研究的回路是线圈B，线圈B在磁场中的面积并没有发生变化，是线圈B中的磁感应强度的变化引起的感应电流。

师：非常好！你提醒了我们在研究问题的过程中一定要注意我们的研究对象，清楚师哪个回路中的物理量变化使得该回路中产生了感应电流。

第三部分：反思

师：经过激烈的讨论，各小组反思自己的主张，进行修改和补充

第四部分：提炼

师：经过反思，我们将感应电流的产生条件归纳为闭合回路中磁感应强度B和磁场穿过回路的有效面积S的变化。B变S不变可以产生感应电流，B不变S变可以产生感应电流，B和S同时变化也可以产生感应电流，那么能不能用一个物理量的变化来概括感应电流的产生条件呢？

全体学生：是磁通量的变化引起了感应电流！

师：非常好！经过我们的努力，我们找到了现象背后隐藏的物理原理，正是闭合回路中磁通量的变化使得回路中产生了感应电流，大家做得非常棒！

4.结论与反思

本节课的效果很好，表现在学生讨论热烈，有深度，呈现、批判、反思、提炼各部分论证过程完成的都很好。在科学论证过程中，学生思维上的一些盲点和要点也暴露出来并得到解决。比如说有效面积应该指所探究回路中磁场垂直穿过的面积，强调了学生在研究问题时首先要弄清研究对象，也强化了对磁通量中面积S的理解。再比如很多小组都得出电流的变化引起了感应电流的产生，经过科学论证过程，学生很好地反思到了自己的问题，努力寻找问题的客观本质，启发学生深入思考，而不是流于表面。本节课的主题感应电流的产生条件探究的非常充分，结论得出自然，让学生印象深刻。所以本节课是非常适合使用PCRR模型进行科学论证的，并将科学论证和科学探究结合的非常好。相比较于原先的正常授课状态，利用PCRR模型进行论证教学时明显发现学生的参与度变高，课堂更加活跃，学生的学习兴趣增强，科学思维能力得到有效提高。

参考文献

1.廖元锡. 国外关于科学论证教学知识的研究[J]. 基础教育研究, 2018,(23): 5-8

2.弭乐，郭玉英. 渗透式导向的两种科学论证教学模式述评[J]. 全球教育展望,2017,（6）:60-69

3.李春密. 基于深度学习理念的物理教学问题解决[J]. 物理教学探讨，2020，38（546）：1-6

[1] 廖元锡. 国外关于科学论证教学知识的研究[J]. 基础教育研究, 2018,(23): 5-8

[2] 弭乐，郭玉英. 渗透式导向的两种科学论证教学模式述评[J]. 全球教育展望, 2017,（6）:60-69

[3] 李春密. 基于深度学习理念的物理教学问题解决[J]. 物理教学探讨，2020，38（546）：1-6