(1. 南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院，江蘇 南京 210023； 2. 南京師范大學(xué)物理與科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210023)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》在課程目標(biāo)部分明確指出：經(jīng)過高中物理課程的學(xué)習(xí)，高中生應(yīng)當(dāng)具備能夠基于證據(jù)，合理運用批判性思維并從多角度思考問題的意識和能力。[1]電影生動直觀，對學(xué)生具有強(qiáng)大的吸引力，將電影資源通過合理處理后，可以作為物理課程資源引入物理課堂教學(xué)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

1 批判性思維簡介

1.1 批判性思維

恩尼斯提出批判性思維可以劃分為批判性思維技能和批判性思維傾向，批判性思維技能即學(xué)生運用批判性思維解決問題的技術(shù)和方法，其中包括問題中心、分析論據(jù)、質(zhì)疑、觀察、解決問題等15項技能，而批判性思維傾向則可以衡量學(xué)生愿意主動運用批判性思維去思考和解決問題的程度。[2]

1.2 培養(yǎng)批判性思維的教學(xué)

融合模式和獨立模式是目前培養(yǎng)學(xué)生批判性思維最主要的兩種模式，融合模式即將具體學(xué)科與對學(xué)生的批判性思維培養(yǎng)融為一體，往往會在具體學(xué)科課程中滲透對學(xué)生批判性思維的培養(yǎng)，而獨立模式則指單獨設(shè)立專門培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的課程。許多研究者調(diào)查發(fā)現(xiàn)采用融合模式能更有效地培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。所以，應(yīng)該運用合理的教學(xué)技巧及課程資源，將對學(xué)生批判性思維的培養(yǎng)滲透到物理課堂中。

2 利用電影資源培養(yǎng)高中生批判性思維的可行性

諾蘭導(dǎo)演的《致命魔術(shù)》講述的是“交流電之父”特斯拉的故事，其中包含特斯拉線圈制造的“人工閃電”、無線電能傳輸點亮燈泡等震撼畫面。這類電影無疑會因其內(nèi)容的適切性而收入物理教師的資源庫中。電影資源具有畫面豐富、視聽效果震撼的特點，而這樣的特點可以引起學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，喚起他們的批判性思維傾向；電影資源中蘊含大量的物理知識，但由于電影制作者專業(yè)背景的限制，電影中可能存在與物理原理相悖的片段，故而合理運用電影資源，將其引入物理課堂教學(xué)，可以在幫助學(xué)生產(chǎn)生批判性思維傾向的同時培養(yǎng)其批判性思維技能。

3 案例設(shè)計

《致命魔術(shù)》中有兩處涉及電磁的片段違背物理規(guī)律，根據(jù)這些片段的特點和涉及的具體知識，筆者采用融合模式，采用“提出問題、猜想質(zhì)疑、分析問題、解決問題、遷移”的流程，嘗試在物理課堂中滲透批判性思維的培養(yǎng)。

3.1 “人工閃電”真的安全嗎？

(1) 情節(jié)分析

特斯拉從特斯拉線圈制造出的“人工閃電”中走出來卻毫發(fā)無傷(如圖1)。特斯拉線圈的電路包括初級諧振電路和次級升壓電路，當(dāng)初級電路與次級電路的諧振頻率相等時次級電路的端子會放出電火花，由于次級線圈的電容相比于初級線圈的電容非常小，所以在次級線圈兩端會產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓。[3]大型特斯拉線圈功率很大，產(chǎn)生的電壓很高，來自高壓端的電弧直接擊中裸露的皮膚會引起深度射頻燒傷，有致命危險。通常，成人的頭部一般為20-30cm寬，根據(jù)估算，在電影中特斯拉頭頂?shù)慕饘偾?高壓放電端)直徑約為1m，產(chǎn)生的電火花長約2-6m，根據(jù)電火花的長度來判斷，電影中的特斯拉線圈產(chǎn)生的電壓至少在幾十萬伏以上，那么它產(chǎn)生的電弧如果擊中人體是非常危險的。所以特斯拉從電火花中走出來不可能毫發(fā)無傷，在現(xiàn)實中操作者用這種規(guī)模的特斯拉線圈進(jìn)行表演時需要穿金屬屏蔽服(如圖2)。

圖1

圖2

(2) 實施流程

已有的常識告訴我們?nèi)绻吮婚W電擊中是相當(dāng)危險的，而電影中特斯拉線圈產(chǎn)生的“人工閃電”卻沒有讓特斯拉受傷，這自然會讓學(xué)生產(chǎn)生一個認(rèn)知沖突，引起學(xué)生批判性思維傾向的潛在條件具備了，這時教師順勢提出問題，引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生質(zhì)疑，使學(xué)生建立起批判性思維傾向。

提出問題：你們認(rèn)為特斯拉能安全地從電火花中走出來嗎？

問題分析：特斯拉線圈是一種特殊的諧振變壓器，學(xué)生對特斯拉線圈可能并不了解，教師在講完有關(guān)變壓器及交變電流的相關(guān)內(nèi)容后，可以向?qū)W生介紹一下特斯拉線圈的構(gòu)造及工作原理。雖然特斯拉線圈產(chǎn)生的電壓與線圈匝數(shù)不成嚴(yán)格的正比關(guān)系，但從定性角度可知：當(dāng)初級線圈匝數(shù)、電壓一定時，次級線圈匝數(shù)越多，產(chǎn)生的電壓越高?？梢宰寣W(xué)生利用所學(xué)過電容、電感及變壓器的知識去定性了解特斯拉線圈的放電原理，通過對電影中的圖片估算、查詢相關(guān)資料，對問題和現(xiàn)象進(jìn)行簡單分析。

問題解決：根據(jù)上述分析，可知特斯拉不可能安全從電火花中走出來。

遷移：教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生思考：是否有辦法讓特斯拉從電火花中走出來？由于學(xué)生已經(jīng)學(xué)過靜電屏蔽的知識，但聯(lián)系實際的能力可能并不強(qiáng)。教師可以提示：什么是靜電屏蔽？怎么把這個效應(yīng)用到特斯拉身上，讓他能安全走出電火花？學(xué)生分小組討論，然后每個小組展示他們的設(shè)計思路和草圖，最后教師向?qū)W生展示利用特斯拉線圈實際表演的圖片，看看表演人員身上的屏蔽服是怎樣的，與他們的想法是否一致。

這個教學(xué)片段先利用電影情節(jié)讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，建立起批判性思維傾向。關(guān)鍵是要繼續(xù)培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維技能，這就需要結(jié)合電影片段的細(xì)節(jié)，根據(jù)所涉及的知識設(shè)計教學(xué)流程。質(zhì)疑只是第一步，后面對問題的分析、解決以及幫助學(xué)生將知識遷移到新問題的解決中更為重要。所以，不光要讓學(xué)生敢于質(zhì)疑，也要切實訓(xùn)練批判性思維技能，多維度培養(yǎng)學(xué)生的物理批判性思維。

3.2 燈泡里有電流嗎？

(1) 情節(jié)分析

特斯拉從電火花走出來后，握住了丹頓的一只手，丹頓手中的鎢絲燈泡就亮了，而當(dāng)特斯拉松開丹頓的手后燈泡就滅了。這個片段也違背物理原理，特斯拉走到地面以后，身上的電荷被大地導(dǎo)走了，特斯拉此時和大地等勢，不可能讓鎢絲燈泡發(fā)光。

(2) 實施流程

燈泡發(fā)光是學(xué)生比較熟悉的情境，可以把這個片段放在靜電平衡的教學(xué)之前，讓學(xué)生產(chǎn)生好奇心和求知欲，在講解完知識點后，教師再引導(dǎo)學(xué)生思考電影中的畫面是否可能發(fā)生，以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。

提出問題：燈泡中有電流通過嗎？電影中丹頓握住的燈泡會發(fā)光嗎？

問題分析：教師先引導(dǎo)學(xué)生特別注意觀察畫面中特斯拉從臺子上走到地面以及丹頓手中燈泡發(fā)光、熄滅這兩個細(xì)節(jié)，明確電影中要表達(dá)燈泡中有電流通過的含義。然后引導(dǎo)學(xué)生利用剛剛學(xué)過的靜電平衡的知識來以小組為單位討論這個現(xiàn)象會不會發(fā)生，討論完后每人寫一份分析報告，這樣在培養(yǎng)學(xué)生批判性思維技能的同時，也可以評價他們知識掌握的情況。

問題解決：通過上述分析可知，燈泡中沒有電流通過，不會發(fā)光。

這個片段涉及的物理知識與第一個片段的特點不同，第一個片段更適合作為學(xué)生所學(xué)知識的拓展延伸，而這個片段非常貼近中學(xué)物理教學(xué)，教師可以在知識教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維。物理批判性思維的養(yǎng)成不僅僅是要“破”錯誤的觀點，更重要的是“立”正確的理解思路以及將知識進(jìn)行遷移，去解決新的問題，因此對學(xué)生物理批判性思維的培養(yǎng)需要與物理知識緊密結(jié)合。

4 結(jié)語

批判性思維能力是物理學(xué)習(xí)中非常重要的一種能力，利用電影中生動的情境對學(xué)生強(qiáng)烈的吸引力，將電影資源合理引入到物理課堂教學(xué)中，可以培養(yǎng)高中生的批判性思維，也能提高學(xué)生對物理學(xué)習(xí)的興趣，加深學(xué)生對物理知識的理解。