葉美蓮

(浙江省三門(mén)中學(xué)，浙江 三門(mén) 317100)

1 物理教學(xué)要發(fā)展學(xué)生的審辯式思維

審辯式思維一詞最早由美國(guó)學(xué)者格拉澤爾(Edward Glaser)于1941年提出：“審辯式思維是合乎邏輯的有關(guān)質(zhì)疑和推理的方法，以及運(yùn)用這些方法的技能.” 美國(guó)哲學(xué)學(xué)會(huì)運(yùn)用德?tīng)柗品椒?Delphi Method)進(jìn)行研究，得到審辯式思維是有目的的、不斷自我調(diào)整的判斷，這種判斷表現(xiàn)為解釋、分析、評(píng)估、推論以及做出的解釋和自我調(diào)整.北京語(yǔ)言大學(xué)教育測(cè)量研究所原所長(zhǎng)謝小慶教授認(rèn)為審辯式思維是最重要的國(guó)民素質(zhì)，其特點(diǎn)表現(xiàn)為： (1) 依據(jù)事實(shí)，證據(jù)講話； (2) 合乎邏輯，論證觀點(diǎn)； (3) 善提問(wèn)題，不懈質(zhì)疑； (4) 自身反省，包容異見(jiàn).

圖1 21世紀(jì)核心素養(yǎng)5C模型

2018年3月28日，北京師范大學(xué)中國(guó)教育創(chuàng)新研究院舉行發(fā)布會(huì)，首次對(duì)外發(fā)布《21世紀(jì)核心素養(yǎng)5C模型研究報(bào)告(中文版)》“21世紀(jì)核心素養(yǎng)5C模型”如圖1所示，包括文化理解與傳承(Culture Competency)、審辯思維(Critical Thinking)、創(chuàng)新(Creativity)、溝通(Communication)、合作(Collaboration).五大素養(yǎng)相互關(guān)聯(lián)，文化理解與傳承是核心；創(chuàng)新離不開(kāi)審辯思維，溝通是合作的基礎(chǔ)；良好的審辯能力能夠提升溝通與合作的效率，有效的溝通與合作有助于實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的創(chuàng)新.

1.1 物理課堂需要審辯式思維

物理課堂應(yīng)該是思維的課堂.在傳統(tǒng)的物理教學(xué)中，學(xué)生很少提問(wèn)，也很少質(zhì)疑，思維被禁錮，更多的是人云亦云、盲從附和，強(qiáng)調(diào)被動(dòng)地接受，缺乏質(zhì)疑精神與批判意識(shí)，以至于學(xué)習(xí)成為機(jī)械訓(xùn)練，無(wú)法轉(zhuǎn)化為能力與素養(yǎng)，創(chuàng)造力大打折扣.物理的學(xué)習(xí)應(yīng)該是學(xué)生不斷地分析、綜合、辨析、推理、論證的過(guò)程，用科學(xué)的頭腦來(lái)“析萬(wàn)物之理”和“探天地之奧”.正所謂“鴛鴦繡取憑君看，更使金針度與人”，知識(shí)重要，教師在教學(xué)中注重學(xué)生審辯式思維的發(fā)展更重要.

1.2 審辯式思維能落實(shí)物理核心素養(yǎng)

物理核心素養(yǎng)中的科學(xué)思維，包含的四大要素中有科學(xué)建模、科學(xué)推理、科學(xué)論證和質(zhì)疑創(chuàng)新.實(shí)驗(yàn)探究是提出物理問(wèn)題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋?zhuān)约皩?duì)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任是在認(rèn)識(shí)科學(xué)本質(zhì)，理解“科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境”(STSE)的關(guān)系基礎(chǔ)上逐漸形成的對(duì)科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任感.這3個(gè)方面對(duì)應(yīng)的要素與審辯式思維的特征高度吻合，要求學(xué)生不盲目跟從他人觀點(diǎn)，延遲判斷，從多視角分析探討多種可能，基于當(dāng)下論據(jù)進(jìn)行推理論證，對(duì)過(guò)程加以判斷后得出結(jié)論，同時(shí)面對(duì)困難具有堅(jiān)韌性，勇于為自己的選擇承擔(dān)后果與責(zé)任.這正是學(xué)生在接受物理教育過(guò)程中逐步形成的適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力.所以，在物理教學(xué)中發(fā)展學(xué)生的審辯式思維，是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)的一種途徑.

2 發(fā)展學(xué)生審辯式思維的策略

審辯式思維是創(chuàng)造的源泉，是創(chuàng)新的源頭.那么，怎樣在物理課堂中幫助學(xué)生發(fā)展審辯式思維呢？

2.1 關(guān)注全體，尊重學(xué)生包容異見(jiàn)

很多公開(kāi)課的順利，建立在教師與優(yōu)秀學(xué)生的對(duì)話，忽略其他學(xué)生想法的基礎(chǔ)上.久而久之學(xué)生對(duì)課堂失去了興趣和信心，更不要說(shuō)科學(xué)思維的發(fā)展和提升了.當(dāng)然隨著新課改的推進(jìn)，小組活動(dòng)的課堂相對(duì)多起來(lái)了，雖然說(shuō)有更多的學(xué)生參與到課堂，但是交流、展示的機(jī)會(huì)仍然非常少，大部分學(xué)生都成為“游離者”和“旁觀者”.要發(fā)展學(xué)生的審辯式思維，其前提條件是必須要讓全體的學(xué)生真正參與課堂中來(lái)，聆聽(tīng)不同緯度的聲音，能夠?qū)Σ煌挠^點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和包容，真正做到不留一個(gè)死角.

圖2 電路結(jié)構(gòu)

案例1.在問(wèn)題解決中，教師向?qū)W生們展示了如下習(xí)題.如圖2所示，電阻R1=20 Ω，電動(dòng)機(jī)線圈的阻值R2=10 Ω.當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，電流表的示數(shù)是I0=0.5 A，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，電路兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)I和電路消耗的電功率P應(yīng)是

(A)I=1.5 A. (B)I<1.5 A.

(C)P=15 W. (D)P>15 W.

筆者對(duì)自己所任教的高二2班37位學(xué)生的答案進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中有10個(gè)學(xué)生選擇(D).

面對(duì)接近25%的錯(cuò)誤率，教師不能只說(shuō)出正確的做法，更要去傾聽(tīng)那么多學(xué)生的錯(cuò)誤根本或者答案正確但思考的過(guò)程卻有根本問(wèn)題的心聲.同學(xué)1：我知道非純電阻元件除了熱功率還有機(jī)械功率輸出，故電功率肯定要比熱功率更多，所以選(D)；同學(xué)2：對(duì)于非純電阻元件，我總是把它等效替代于一個(gè)電阻更大的純電阻，算出來(lái)答案也是對(duì)的；同學(xué)3：為什么電動(dòng)機(jī)兩端的電壓沒(méi)有全部加在線圈上，難道內(nèi)部還有其他元件分走一部分電壓?jiǎn)幔慨?dāng)然，由于時(shí)間關(guān)系不可能讓所有的學(xué)生把自己的真實(shí)想法都表達(dá)出來(lái)，教師可以利用“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的時(shí)代信息通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，設(shè)置問(wèn)卷調(diào)查、考試、提問(wèn)等互動(dòng)環(huán)節(jié)，讓平臺(tái)會(huì)自動(dòng)處理各類(lèi)數(shù)據(jù)，并以清晰、明快的方式提供給教師，讓教師及時(shí)了解學(xué)生的情況.這樣的課堂不再是教師與優(yōu)秀學(xué)生的對(duì)話課堂，而是全體學(xué)生思維過(guò)程得到參與的課堂，這是發(fā)展審辯式思維的前提條件.

2.2 鼓勵(lì)提問(wèn)，指導(dǎo)學(xué)生不懈質(zhì)疑

圖3 遮光條和氣勢(shì)導(dǎo)軌

(A) 換用寬度更窄的遮光條.

(B) 提高測(cè)量遮光條寬度的精確度.

(C) 使滑片的釋放點(diǎn)更靠近光電門(mén).

(D) 增大氣墊導(dǎo)軌與水平面的夾角.

教師：從平均速度與瞬時(shí)速度的原理上，我們認(rèn)為(A)選項(xiàng)是正確的，由于是單項(xiàng)選擇題，故其他選項(xiàng)就不要去看了.

陳肖宇：我認(rèn)為(D)選項(xiàng)是正確的.因?yàn)閵A角增大時(shí)，加速度增大，根據(jù)題意，應(yīng)該是釋放點(diǎn)到光電門(mén)的距離相同，那么遮光條到光電門(mén)處的速度會(huì)增加，而Δx不變，故Δt會(huì)變小，而Δt變小，會(huì)使平均速度更加接近瞬時(shí)速度.故認(rèn)為(D)選項(xiàng)是正確的.

老師：你們認(rèn)為陳肖宇的說(shuō)法有道理嗎？

部分學(xué)生：感覺(jué)有道理.

鄭乾鋒：老師，我感覺(jué)有一定道理，但是不能就認(rèn)為(D)選項(xiàng)一定正確.我們可以把平均速度與通過(guò)光電門(mén)的瞬時(shí)速度表示出來(lái)，再去求它們的偏差看看誤差值到底取決于什么？

其他同學(xué)：同意.

全班同學(xué)鼓掌！

教師總結(jié)：不要認(rèn)為老師說(shuō)的或者參考答案一定是正確的，你們要善于思考，勇于質(zhì)疑，科學(xué)就是在不斷質(zhì)疑中進(jìn)步的.當(dāng)然，我們的質(zhì)疑是建立在講事實(shí)，擺道理，讓別人心服口服的基礎(chǔ)上，同時(shí)也要對(duì)自己不懈追問(wèn)，不懈質(zhì)疑，才能越來(lái)越有創(chuàng)造力.

2.3 依據(jù)事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生多角度科學(xué)論證

華南師范大學(xué)鄭穎老師結(jié)合SOLO分類(lèi)理論的五級(jí)結(jié)構(gòu)水平與審辯式思維的科學(xué)論證能力進(jìn)行有機(jī)聯(lián)系與組合，如表1所示.

學(xué)生面對(duì)一個(gè)問(wèn)題時(shí)，往往更傾向于生活經(jīng)驗(yàn)和已有的認(rèn)識(shí)快速分析，往往不會(huì)基于事實(shí)證據(jù)加以科學(xué)論證，缺乏事實(shí)證據(jù) ，更多的是主觀臆想，很少進(jìn)行邏輯推理或者推理過(guò)程中缺乏嚴(yán)密.范洪義老師說(shuō)過(guò)：“一顆百年松樹(shù)，從它的東邊看像一條游龍蜿蜒，從南邊看像一只孔雀.”為了提高學(xué)生的科學(xué)論證能力，教師需要引導(dǎo)學(xué)生從多角度審視物理現(xiàn)象，切不可光憑自己的生活經(jīng)驗(yàn)去臆想結(jié)論.

表1 SOLO分類(lèi)理論與審辯式思維的科學(xué)論證互為對(duì)應(yīng)

圖4 電梯和磚塊

案例3.在一高架結(jié)構(gòu)中，有電梯上下.設(shè)當(dāng)電梯已經(jīng)勻速運(yùn)行時(shí)，有一塊磚頭突然從電梯井頂部落下，砸在電梯上.問(wèn)電梯是在上升的情況下受打擊大還是在下降的情形下打擊大？

(A) 對(duì)上升電梯打擊大.

(B) 對(duì)下降電梯打擊大.

(C) 不一定.

(D) 一樣大.

對(duì)三門(mén)中學(xué)2021屆高二2班的37位選考物理的學(xué)生和不選考的10位學(xué)生共47位學(xué)生基于過(guò)程進(jìn)行學(xué)力測(cè)試.(最后上交只有28份，有2份是不選考物理的同學(xué)提供的)

選(A):1人，理由：根據(jù)生活直觀感受可得，肯定是對(duì)上升的電梯打擊力大，生活中說(shuō)“迎頭一棒”；

選(B)：5人，理由：反慣性思維，考試時(shí)通過(guò)猜測(cè)出卷人的心理意圖反套路選出最有可能是答案的選項(xiàng)；

選(C)：3人，理由：感覺(jué)與s、v都有關(guān)系，其中包同學(xué)的理由是：利用牛頓的經(jīng)典力學(xué)體系，以電梯為參考系，磚頭可視為速度為v的豎直下拋和豎直上拋運(yùn)動(dòng)，在理想的情況下，無(wú)空氣阻力，應(yīng)選(D)，如有空氣阻力，應(yīng)選(A)，因?yàn)橛疫呑枇ψ龉Ω啵蝗绻_(kāi)始距離s足夠大，且無(wú)空氣阻力，利用狹義相對(duì)論觀點(diǎn)，與下降電梯相撞時(shí)磚頭速度大，質(zhì)量更大，沖擊力更強(qiáng)，故選(B)；所以我的觀點(diǎn)是(C)，都有可能.

選(D)：19人.19人中10人是求出在砸到電梯時(shí)兩次的相對(duì)速度，發(fā)現(xiàn)是相等的，在求解相對(duì)速度中，有的選擇以地面為參考系，有的選擇以電梯為參考系，有的用v-t圖像去求解.

由四類(lèi)學(xué)生的回答，我們可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的科學(xué)論證的層次是不同的.其中10位學(xué)生已經(jīng)達(dá)到了水平4，達(dá)到了SOLO分類(lèi)的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)水平.同時(shí)，包同學(xué)的答案更是說(shuō)明他達(dá)到了水平5抽象擴(kuò)展結(jié)構(gòu)水平，全面考慮了題干中的所有因素，不憑感覺(jué)去思考問(wèn)題，并運(yùn)用了豐富的物理內(nèi)容進(jìn)行論證，有充分、正確的證據(jù)支撐對(duì)應(yīng)的觀點(diǎn)，且使其多種觀點(diǎn)形成碰撞，體現(xiàn)了結(jié)論的開(kāi)放性.這就是審辯式思維的體現(xiàn)，表現(xiàn)出對(duì)所研究問(wèn)題的一種思維氣質(zhì).

2.4 呈現(xiàn)史實(shí)，幫助學(xué)生像物理學(xué)家那樣思考

物理學(xué)史告訴我們，很多重大的發(fā)現(xiàn)是由科學(xué)家們通過(guò)高層次的質(zhì)疑行為引發(fā)思考，加上邏輯推理、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果：如伽利略關(guān)于“落體運(yùn)動(dòng)”和“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”的研究，能對(duì)綿延2000多年的亞里士多德的結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑，采取邏輯推理和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法提出自己的觀點(diǎn)；又如在“行星的運(yùn)動(dòng)”中，哥白尼能對(duì)“地心說(shuō)”提出質(zhì)疑，提出“日心說(shuō)”的觀點(diǎn)，開(kāi)普勒從一開(kāi)始相信“行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌跡是圓周運(yùn)動(dòng)”到對(duì)火星軌跡70余次嘗試的所得結(jié)果與第谷的觀測(cè)數(shù)據(jù)至少有8′的差距，在相信自己的計(jì)算和第谷的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，從而對(duì)原有的觀點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)疑，從而提出了橢圓軌道模型；再如整個(gè)原子物理，就是在不斷質(zhì)疑不斷修正的過(guò)程中建立起正確的模型，從認(rèn)為原子是最小的微粒，認(rèn)為原子不可分到電子是組成原子的其中一部分，原子的結(jié)構(gòu)從“棗糕式”到“核式”的提出，再到盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和查德威克發(fā)現(xiàn)中子證實(shí)了原子核還是可以再分的. 這些科學(xué)家們?cè)谘芯繂?wèn)題的過(guò)程中就很好地運(yùn)用了審辯式思維的功能.

當(dāng)然，教師在物理教學(xué)中也要不斷地向?qū)W生呈現(xiàn)質(zhì)疑、推理的過(guò)程，包括歸納推理和演繹推理，以便讓學(xué)生觀察仿效，同時(shí)更應(yīng)強(qiáng)調(diào)推理結(jié)論的重要，推理的過(guò)程更為重要.

案例4.審辯式思維下的“曲線運(yùn)動(dòng)速度的方向”的教學(xué).

(1) 演示實(shí)驗(yàn)并引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象，說(shuō)出結(jié)論：旋轉(zhuǎn)砂輪上的火星、旋轉(zhuǎn)雨傘上的水滴，在光滑桌面上用細(xì)繩拉住小球旋轉(zhuǎn)，突然松開(kāi)繩子，都沿圓周切線飛出.(基于學(xué)生對(duì)圓周切線的理解)

(2) 提出問(wèn)題：那么一般曲線運(yùn)動(dòng)的物體，其速度方向有何特點(diǎn)？請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合自己的生活經(jīng)驗(yàn)提出猜想？

(3) 學(xué)生猜想：曲線的切線方向.

(4) 理論解釋曲線的切線方向：如圖5所示，AB為割線，當(dāng)B點(diǎn)無(wú)限靠近A點(diǎn)時(shí)，割線就變成了一般曲線的切線.

(5) 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一般曲線的速度方向就是切線方向：軟管內(nèi)的鋼球從軟管的不同位置離開(kāi)的速度方向與畫(huà)出的曲線切線方向一致.

圖5 曲線的割線和切線

(6) 理論證明：在圖5中，沿圓弧運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間的平均速度等于割線(矢量)與時(shí)間之比，時(shí)間趨近于0時(shí)，平均速度可以代替A點(diǎn)的瞬時(shí)速度，同時(shí)割線方向變成切線方向，得以證明在A點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方向就為A點(diǎn)的切線方向.

3 結(jié)論

總之，物理課堂中能做到關(guān)注全體，尊重學(xué)生包容異見(jiàn)；鼓勵(lì)提問(wèn)，指導(dǎo)學(xué)生不懈質(zhì)疑；依據(jù)事實(shí)，引導(dǎo)學(xué)生多角度科學(xué)論證；呈現(xiàn)史實(shí)，幫助學(xué)生像物理學(xué)家那樣思考，對(duì)于發(fā)展學(xué)生的審辯式思維有一定的作用.當(dāng)然，發(fā)展學(xué)生的審辯式思維需要一段循序漸進(jìn)的過(guò)程，所謂任重而道遠(yuǎn).教師可以在以上策略的基礎(chǔ)上可以分階段落實(shí)到位.階段1：教師示范，學(xué)生觀察并效仿；階段2：學(xué)生質(zhì)疑追問(wèn)，教師收集證據(jù)、進(jìn)行論證；階段3： 學(xué)生追問(wèn)搜證、論證觀點(diǎn)，教師傾聽(tīng)鼓勵(lì).相信一段時(shí)間下去，學(xué)生就會(huì)形成憑證據(jù)講話；合乎邏輯地論證觀點(diǎn)；善于提出問(wèn)題，不懈質(zhì)疑；實(shí)現(xiàn)自身反省，包容異見(jiàn)責(zé)任意識(shí)，從而提升審辯式思維能力.