陳新華 陶兆寶

(江蘇省常州市第一中學(xué),江蘇 常州 213003)

1 批判性思維教學(xué)簡(jiǎn)介

批判性思維(Critical Thinking)是指“理性的、反思性的思維,其目的在于決定我們的信念和行動(dòng)”，它既是思維能力,也是思維傾向。

批判性思維作為高階思維的方式之一,越來(lái)越受到研究者和教育者的重視，《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》明確將“批判質(zhì)疑”列為中學(xué)生核心素養(yǎng)的重要組成之一。目前培養(yǎng)學(xué)生批判性思維的實(shí)踐主要集中在大學(xué),把“批判性思維”作為思維訓(xùn)練課程來(lái)開(kāi)設(shè)。中學(xué)教學(xué)不具備開(kāi)設(shè)專門思維訓(xùn)練課程的條件,如何把批判性思維的培養(yǎng)融合到學(xué)科教學(xué)中,在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力?就此分享筆者的思考與實(shí)踐。

2 基于批判性思維的課堂重構(gòu)

不少教師對(duì)“固體”一節(jié)的教學(xué)處理是簡(jiǎn)單化的，作為知識(shí)性內(nèi)容,以介紹和自主閱讀為主,忽視了知識(shí)學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)作用。從批判性思維培養(yǎng)的角度來(lái)審視這節(jié)課,材料科技的水平不僅決定了社會(huì)生產(chǎn)力水平,也決定了社會(huì)文明程度。對(duì)材料的研究過(guò)程,不僅包含著對(duì)客觀世界“由表及里、由現(xiàn)象到本質(zhì)”的一般認(rèn)識(shí)過(guò)程,也包含著猜想與假設(shè)、質(zhì)疑與求證、直接與間接、模型與抽象、溯因與推理等多種批判性思維的要素。本節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)不僅在于知識(shí),更在于知識(shí)、方法的獲得過(guò)程,以及在此過(guò)程中對(duì)學(xué)生批判性思維等高階思維能力的培養(yǎng)。鑒于此,筆者以實(shí)驗(yàn)為線索對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu),建構(gòu)由認(rèn)識(shí)外形、到研究結(jié)構(gòu)、到遷移運(yùn)用的認(rèn)知過(guò)程,從多維度培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力。

2.1 對(duì)比觀察,在體驗(yàn)中理解

師:塑料小盒中裝有食鹽、蔗糖、松香、玻璃等小顆粒(圖1),觀察它們的外形,在外表上各有什么特征?

圖1

生:食鹽和蔗糖(晶體)有規(guī)則的外形,松香和玻璃(非晶體)沒(méi)有規(guī)則的外形。

師:大家手邊還有水晶簇(圖2),水晶有沒(méi)有規(guī)則的外形呢?

圖2

生(討論后總結(jié)):單個(gè)水晶柱有規(guī)則的外形(單晶體),合到一起的水晶簇沒(méi)有規(guī)則的外形(多晶體)。

點(diǎn)評(píng):考慮到學(xué)生已有生活經(jīng)驗(yàn)以及記憶的不確定性,把常見(jiàn)的晶體和非晶體實(shí)物呈現(xiàn)給學(xué)生觀察,學(xué)生用肉眼(或放大鏡)觀察,得到結(jié)論,不僅增強(qiáng)了體驗(yàn)性,也使結(jié)論更易理解。在認(rèn)識(shí)固體外形特征的基礎(chǔ)上,提供水晶簇給學(xué)生觀察,引發(fā)認(rèn)知沖突,使得學(xué)生對(duì)晶體(單晶體和多晶體)的外形特征有了進(jìn)一步理解。理解是批判性思維生成的基礎(chǔ),觀察是理解的前提。從教學(xué)效果看,此處增加觀察實(shí)驗(yàn)有效彌補(bǔ)了學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)不足的缺陷,促使學(xué)生提出進(jìn)一步研究的問(wèn)題:為什么會(huì)有這樣的區(qū)別?除了外形的區(qū)別,在其他方面還有區(qū)別嗎?問(wèn)題的提出要有據(jù)可依、客觀真實(shí)。

2.2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在形象中建構(gòu)

取云母和玻璃做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在云母、玻璃片的一面均勻涂上石蠟,用電烙鐵加熱另一面,觀察現(xiàn)象(圖3)。

圖3

師:石蠟熔化時(shí)的形狀有什么不同，說(shuō)明了什么?

生:從石蠟熔化后又凝固的痕跡看(圖4),玻璃片在各個(gè)方向上導(dǎo)熱一樣快,而云母片在左右方向上導(dǎo)熱較快。

圖4

師:在本實(shí)驗(yàn)中石蠟的作用是什么?

生:石蠟起到使云母片和玻璃片的導(dǎo)熱性能可視化的作用。

點(diǎn)評(píng):晶體的某些物理性質(zhì)會(huì)表現(xiàn)為各向異性,這與學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)相距甚遠(yuǎn),學(xué)生難以直觀理解。課本上熱源用的是燒熱的縫衣針,實(shí)際操作效果不明顯且穩(wěn)定性差,并且教材中的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是用繪制的圖片來(lái)表示的,證據(jù)的可靠性不足。筆者改進(jìn)了實(shí)驗(yàn),選用恒溫式電烙鐵進(jìn)行加熱,使分組實(shí)驗(yàn)成為可能,親歷實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果增強(qiáng)了結(jié)論的可信度。而教師最后關(guān)于石蠟作用的提問(wèn),讓學(xué)生在得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論的同時(shí),體會(huì)“可視化”與“顯性化”的間接研究方法。

2.3 再次實(shí)驗(yàn),多方論證

師:除導(dǎo)熱性外,晶體的其他物理屬性是否也會(huì)表現(xiàn)出各向異性呢?

生:有可能,需要驗(yàn)證。

師:同學(xué)們手邊有一塊玻璃磚(非晶體),一塊方解石(晶體)。把單根紅線拉直,在紅線的上方透過(guò)玻璃磚觀察紅線,看到幾根線?旋轉(zhuǎn)玻璃磚,你看到了什么?改用方解石做同樣的實(shí)驗(yàn)，敘述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

生1:如圖5所示，旋轉(zhuǎn)玻璃磚,只看到一根紅線;旋轉(zhuǎn)方解石,看到的紅線由一根變?yōu)閮筛?間距逐漸增大,再逐漸減小，變?yōu)橐桓?。這說(shuō)明玻璃折射各向同性,方解石折射各向異性。

圖5

生2:驗(yàn)證了非晶體各向同性,而晶體有可能是各向異性。

點(diǎn)評(píng):晶體和非晶體的各向同性與各向異性是針對(duì)不同物理屬性的,可能是熱傳導(dǎo)、光傳導(dǎo)、也有可能是電傳導(dǎo)等。教學(xué)中關(guān)注了方解石的雙折射現(xiàn)象，從多角度論證晶體的各向異性,增強(qiáng)了結(jié)論的可靠性,也讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到得出的結(jié)論需要進(jìn)行多角度的論證,而不是被動(dòng)接受。

2.4 回溯物理學(xué)史,在質(zhì)疑中論證

師:剛才研究了晶體和非晶體在宏觀特性方面的一些區(qū)別,下面該研究什么?

生:產(chǎn)生這些區(qū)別的原因。

師:你們覺(jué)得可能是什么原因?

生:微觀結(jié)構(gòu)。

師:晶體在微觀結(jié)構(gòu)方面可能有什么特點(diǎn)?

生:規(guī)則排列。

師:這與科學(xué)家們的猜想基本一致，如何驗(yàn)證?

生:通過(guò)顯微鏡觀察。

師:你們覺(jué)得這個(gè)方案怎么樣?

生(討論后):那個(gè)年代應(yīng)該只有光學(xué)顯微鏡吧,我感覺(jué)光學(xué)顯微鏡觀察不到晶體內(nèi)部原子的排列。我們?cè)谏镎n上使用的光學(xué)顯微鏡只能觀察到細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

師:那怎么辦呢?

生:……

師:物理家勞厄認(rèn)為不能直接觀測(cè),就間接觀測(cè)。若晶體內(nèi)部原子是規(guī)則排列的,讓X射線通過(guò)晶體，就會(huì)觀察到有規(guī)律的衍射圖樣,通過(guò)分析晶體衍射圖樣,他證實(shí)了晶體內(nèi)部存在空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，并因此獲得1914年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。該實(shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)探究的重要啟示是:用間接觀測(cè)方式可探知微觀世界。

點(diǎn)評(píng):關(guān)于晶體微觀結(jié)構(gòu)的研究,教材通過(guò)簡(jiǎn)單介紹直接給出晶體的微觀結(jié)構(gòu)模型,讓學(xué)生被動(dòng)接受,這不利于批判性思維能力的培養(yǎng)。本節(jié)課用一系列的問(wèn)題帶領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷這個(gè)過(guò)程,讓學(xué)生由宏觀特性猜想微觀結(jié)構(gòu),尋找合適的方法予以驗(yàn)證,既學(xué)習(xí)了間接觀測(cè)的科學(xué)方法,也促進(jìn)了學(xué)生對(duì)“猜想和論證”的認(rèn)識(shí)。

2.5 引入現(xiàn)代科技，在遷移中創(chuàng)新

師:如果把兩根彈簧放到熱水中,長(zhǎng)度會(huì)如何變化?為什么?

生:變長(zhǎng),因?yàn)闊崦浝淇s。

實(shí)驗(yàn)演示:把兩根彈簧放入水中,一根彈簧迅速變長(zhǎng),一根彈簧迅速變短。

師:你看到了什么?有什么疑問(wèn)?

生:彈簧遇熱有的伸長(zhǎng)、有的縮短?為什么?

師:能用剛學(xué)到的知識(shí)解釋嗎?

生1:這兩根彈簧可能微觀結(jié)構(gòu)不一樣。

生2:可能是一根彈簧遇到熱水時(shí)分子間距減小,另一根彈簧遇到熱水時(shí)分子間距增大,感覺(jué)不是熱脹冷縮現(xiàn)象。

師:這兩根彈簧的微觀結(jié)構(gòu)跟溫度有關(guān),它們能夠記住其在60攝氏度時(shí)的形狀,當(dāng)把它們放入熱水中時(shí),它們就恢復(fù)了原有的形狀,這就是比較熱門的“記憶合金”。

生:哇，原來(lái)如此。

師:記憶合金的這種特性能否應(yīng)用于實(shí)際呢?

生:我眼鏡的鏡架就是記憶合金的,壓彎了很快就能恢復(fù)原形。

師:如圖6所示，正中央碗狀的拋物面是人造衛(wèi)星的天線,這么大的天線是如何帶上天的呢?

圖6

生:用記憶合金制作天線。

師:請(qǐng)簡(jiǎn)述原理。

生:發(fā)射人造衛(wèi)星前,將拋物面天線冷卻揉成團(tuán),火箭升空將人造衛(wèi)星送到預(yù)定軌道后,加熱達(dá)到設(shè)定溫度,折疊的衛(wèi)星天線因具有“記憶”功能而自然展開(kāi),恢復(fù)拋物面形狀(圖7)。

圖7

點(diǎn)評(píng):用記憶合金彈簧實(shí)驗(yàn)激發(fā)認(rèn)知沖突,引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)想與思考,在知識(shí)遷移過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.6 巧用資源，在思考中升華

課堂臨近結(jié)束時(shí),一學(xué)生發(fā)生意外。

生1:我不小心把方解石塊碰到地上,發(fā)現(xiàn)摔碎后的方解石雖然大小不一,卻都有規(guī)則的外形(圖8),會(huì)不會(huì)有某種規(guī)律存在?

圖8

師:真的嗎，如何解釋呢?

生2:碰巧吧?

師:萬(wàn)一不是碰巧呢?

生2:再試試。

生3:說(shuō)明方解石是晶體,晶體都有規(guī)則的外形。

生4:為什么摔碎后的方解石都會(huì)有規(guī)則的外形呢?

點(diǎn)評(píng):抓住課堂意外,因勢(shì)利導(dǎo),讓學(xué)生去判斷問(wèn)題的真?zhèn)尾⑦M(jìn)行驗(yàn)證,讓學(xué)生經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)和反思去尋找問(wèn)題的答案。生1的提問(wèn)體現(xiàn)了學(xué)生有較強(qiáng)批判性思維能力。生2的行動(dòng)很好地體現(xiàn)了“迅速思考、謹(jǐn)慎判斷”的特征,這是批判性思維的精髓所在。生3的回答體現(xiàn)了課堂內(nèi)容的逆向遷移，用以解決新問(wèn)題,這是批判性思維的運(yùn)用。生4進(jìn)一步的追根究底,讓學(xué)生感覺(jué)意猶未盡、課堂沒(méi)有結(jié)束,是新問(wèn)題解決的開(kāi)始。

3 基于批判性思維的物理課堂重構(gòu)的幾點(diǎn)思考

3.1 教師要提升自身批判性思維能力

課改倡導(dǎo)發(fā)揮學(xué)生主體的作用,關(guān)注知識(shí)的形成過(guò)程和方法的滲透。但客觀地講,常規(guī)教學(xué)中依然存在著大量教師主體、知識(shí)本位、題海訓(xùn)練等現(xiàn)象。對(duì)照基于核心素養(yǎng)的課程目標(biāo),教師們要客觀地分析問(wèn)題,尋找解決問(wèn)題的途徑,進(jìn)行反思和評(píng)估。在一次次的審慎反思和實(shí)踐中提升教學(xué)效率,通過(guò)自我反思提升自身批判性思維能力,正如鐘啟泉先生所說(shuō)：“唯有批判性思維的教師才談得上培養(yǎng)批判性思維的學(xué)生”。

3.2 實(shí)踐是批判性思維培育的載體

在高中物理教學(xué)中要培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維能力,行之有效的方法就是創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境。區(qū)別于習(xí)題化教學(xué)的明顯特征是教學(xué)有明確的問(wèn)題指向,真實(shí)情境通常是錯(cuò)綜復(fù)雜的,學(xué)生的思維往往呈現(xiàn)多維性,從真實(shí)情境到確立研究的問(wèn)題,會(huì)調(diào)用模型、抽象等多種思維要素的參與。從真實(shí)情境中提出問(wèn)題是批判性思維活動(dòng)的開(kāi)始,要經(jīng)歷質(zhì)疑、反思、多角度論證等過(guò)程。

3.3 追求以學(xué)生為主體的課堂文化

批判性思維不包括自我反省、崇尚理性、勇于質(zhì)疑等要素,基于批判性思維的課堂文化,應(yīng)該是開(kāi)放、包容的,學(xué)生是課堂教學(xué)的主體,教師要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)反思質(zhì)疑,提出問(wèn)題，尋找證據(jù),綜合論證,得出結(jié)論。再次反思結(jié)論,發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題……在螺旋上升中,學(xué)生的批判性思維能力得到逐漸提升。