呂俊君 丁冰心 周盧林

(1. 江西省九江市同文中學(xué),江西 九江 332000；2. 江西省修水縣義寧小學(xué),江西 九江 332400；3. 江西省修水縣義寧鎮(zhèn)第二小學(xué),江西 九江 332400)

質(zhì)疑創(chuàng)新是科學(xué)思維的要素之一，更是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的關(guān)鍵，是指能夠基于事實(shí)證據(jù)和科學(xué)推理對(duì)不同觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑和批判，進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力和品格。[1]在課堂教學(xué)中，挖掘思維型課堂和質(zhì)疑創(chuàng)新能力的內(nèi)涵，是發(fā)展學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力的抓手，現(xiàn)以“軌道不離開(kāi)地面的條件”為例，將思維型課堂教學(xué)理論應(yīng)用于實(shí)踐，促進(jìn)學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力的進(jìn)階。

1 思維型課堂和質(zhì)疑創(chuàng)新能力的內(nèi)涵

1.1 思維型課堂的內(nèi)涵

課堂教學(xué)的首要目的是優(yōu)化、完善學(xué)習(xí)者的思維結(jié)構(gòu)，思維型課堂具備以下4個(gè)要素：(1) 認(rèn)知沖突：通過(guò)設(shè)置兩難情境激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。(2) 自主建構(gòu)：包括個(gè)體認(rèn)知建構(gòu)和社會(huì)建構(gòu)。個(gè)體認(rèn)知建構(gòu)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者積極主動(dòng)建構(gòu)，通過(guò)分析、推理、論證、判斷、甄別等手段形成感性和理性認(rèn)識(shí)；社會(huì)建構(gòu)則強(qiáng)調(diào)師生互動(dòng)、生生互動(dòng)的開(kāi)放性課堂，在情感互動(dòng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)行為互動(dòng)最終實(shí)現(xiàn)思維互動(dòng)。(3) 應(yīng)用遷移：將收獲的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、方法遷移到新情境，并解決新問(wèn)題。(4) 自我監(jiān)控：學(xué)習(xí)者對(duì)思維進(jìn)行檢查與反思，并評(píng)價(jià)自己是否已達(dá)到預(yù)先設(shè)定的思維目標(biāo)。

1.2 質(zhì)疑創(chuàng)新能力的內(nèi)涵

南宋理學(xué)家朱熹說(shuō)：“讀書(shū)無(wú)疑者，須教有疑，有疑者，須教無(wú)疑，到這里方是進(jìn)矣。”學(xué)習(xí)的本質(zhì)就是產(chǎn)生疑問(wèn)到解決疑問(wèn)的過(guò)程，也是思維能力進(jìn)階的過(guò)程。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，要知道質(zhì)疑的重要性，具備質(zhì)疑的意識(shí)，能夠解決質(zhì)疑，進(jìn)而提出創(chuàng)新觀點(diǎn)。質(zhì)疑創(chuàng)新能力可劃分為5個(gè)水平(表1)，[2]逐漸進(jìn)階。

表1

1.3 思維型課堂與質(zhì)疑創(chuàng)新能力的關(guān)聯(lián)

在教學(xué)中，如果有學(xué)生提出質(zhì)疑，教師卻不予理會(huì)甚至嚴(yán)厲制止，久而久之，學(xué)生只能將質(zhì)疑的種子深埋心底。質(zhì)疑創(chuàng)新能力的培養(yǎng)前提是輕松開(kāi)放的課堂環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生提出疑問(wèn)，倡導(dǎo)有依據(jù)的合理質(zhì)疑，享受質(zhì)疑的快樂(lè)，是思維型課堂社會(huì)建構(gòu)的要求。創(chuàng)設(shè)兩難問(wèn)題，使學(xué)生自發(fā)提出質(zhì)疑，是思維型課堂引發(fā)認(rèn)知沖突的要求。從解決疑問(wèn)到創(chuàng)新需要運(yùn)用辨別、推理、評(píng)價(jià)、遷移等高階思維能力，是思維型課堂認(rèn)知建構(gòu)與應(yīng)用遷移的要求。對(duì)思維過(guò)程進(jìn)行總結(jié)反思有利于生成深層次的質(zhì)疑，是思維型課堂自我監(jiān)控的要求。因此，思維型課堂是提升質(zhì)疑創(chuàng)新能力的有效路徑。

2 促進(jìn)質(zhì)疑創(chuàng)新能力進(jìn)階的思維型課堂實(shí)踐

2.1 激發(fā)認(rèn)知沖突，啟發(fā)質(zhì)疑

例題：如圖1所示，豎直放置的光滑圓形軌道(帶底座)質(zhì)量為M，半徑為R，在軌道最低點(diǎn)放有一個(gè)質(zhì)量為m的小球(球直徑遠(yuǎn)小于管道內(nèi)徑，可視為質(zhì)點(diǎn))，M=m，現(xiàn)給小球一水平初速度v0，使小球在豎直軌道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法中正確的是( )。

圖1

B. 小球在軌道最低、最高點(diǎn)時(shí)的壓力大小差恒等于6mg

D. 小球從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中，軌道對(duì)地面的摩擦力方向始終向右

筆者話音剛落，A同學(xué)便舉手問(wèn)道：“為什么要對(duì)小球在最高點(diǎn)時(shí)進(jìn)行受力分析？”B同學(xué)馬上回應(yīng)：“在最高點(diǎn)時(shí)小球?qū)壍赖膲毫ωQ直向上，將軌道往上頂，力最大，軌道當(dāng)然最容易脫離地面??！”A同學(xué)隨即反駁道：“小球在到達(dá)最高點(diǎn)之前，對(duì)軌道的壓力雖然不是豎直向上，但速度更大，這個(gè)力也會(huì)更大。”這時(shí)C同學(xué)也參與進(jìn)來(lái)：“應(yīng)該判斷小球?qū)壍缐毫Φ呢Q直分力的大小才對(duì)?！盌同學(xué)也發(fā)表了看法：“應(yīng)該對(duì)最高點(diǎn)分析，以前做過(guò)的題目中最高點(diǎn)不都是臨界點(diǎn)嗎？”學(xué)生激烈爭(zhēng)辯，課堂頓時(shí)熱鬧起來(lái)。

師：同學(xué)們的觀點(diǎn)都很好，到底誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)？我們一起來(lái)探究。

反思：A同學(xué)對(duì)“對(duì)小球在最高點(diǎn)時(shí)進(jìn)行受力分析”提出質(zhì)疑，或許其他同學(xué)也具有相同的疑惑，但是他能夠勇敢地在課堂上表達(dá)出來(lái)，說(shuō)明A同學(xué)具備了一定的質(zhì)疑意識(shí)，能力層次屬于水平2。一石激起千層浪，A同學(xué)的質(zhì)疑讓課堂活躍了起來(lái)，B、C、D三位同學(xué)都能夠?qū)σ延杏^點(diǎn)提出有依據(jù)的質(zhì)疑，然而未能解決問(wèn)題，說(shuō)明他們的質(zhì)疑創(chuàng)新能力層次在水平3和水平4之間。大家的討論使其他同學(xué)對(duì)“最高點(diǎn)即為臨界點(diǎn)”這一根深蒂固的前認(rèn)知發(fā)起挑戰(zhàn)，產(chǎn)生了認(rèn)知沖突，激發(fā)了內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，促使學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入探究。

2.2 重構(gòu)認(rèn)知，解疑釋惑

師：我要為C同學(xué)的分析點(diǎn)贊！小球?qū)壍赖膲毫Φ呢Q直分力是決定軌道是否離開(kāi)地面的條件。在本題中，該豎直分力與哪些因素有關(guān)？

生1：與小球的速度有關(guān)。

生2：還與壓力與豎直方向的夾角有關(guān)。

師：很好！如圖2所示，設(shè)小球在任意位置時(shí)PO的連線和豎直方向成θ角，此時(shí)小球的速度為v，我們來(lái)推導(dǎo)豎直分力的函數(shù)表達(dá)式。

圖2

在教學(xué)中可以將大問(wèn)題分解為若干小問(wèn)題，由淺入深，層層推進(jìn)，讓學(xué)生都能收獲成就感。

問(wèn)題1：什么力提供了向心力？

問(wèn)題2：如何表達(dá)小球?qū)壍赖膲毫Γ?/p>

問(wèn)題3：小球的初速度和小球在P點(diǎn)時(shí)的速度之間具備什么關(guān)系？

問(wèn)題4：如何表達(dá)小球?qū)壍赖膲毫Φ呢Q直分力？

師：豎直分力Fy與角度、初速度均有關(guān)系，當(dāng)Fy的最大值超過(guò)軌道所受重力Mg時(shí)，軌道離開(kāi)地面，現(xiàn)在的任務(wù)是計(jì)算Fy的最大值。

圖3

圖4

反思：教師引導(dǎo)學(xué)生分析解決問(wèn)題的關(guān)鍵，幫助學(xué)生建構(gòu)模型。為了降低難度，按照思維流程將大問(wèn)題分解為若干小問(wèn)題，確保學(xué)生在解決每個(gè)小問(wèn)題時(shí)都有所收獲，逐漸進(jìn)階，體驗(yàn)積極的情感。在定量論證環(huán)節(jié)，應(yīng)用了向心力、動(dòng)能定理等物理知識(shí)，同時(shí)運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的方法求極值，體現(xiàn)了跨學(xué)科綜合。采用推理、分析、比較、辨別等多種認(rèn)知方式解決物理問(wèn)題，提升了學(xué)生的高階思維能力。

2.3 深層質(zhì)疑，修正創(chuàng)新

通過(guò)前面的研究，學(xué)生的身心已經(jīng)完全投入，高階思維被激活，情感處于興奮積極的狀態(tài)，思維能力處在發(fā)展完善的動(dòng)態(tài)過(guò)程中。這時(shí)學(xué)生的質(zhì)疑還沒(méi)有結(jié)束，同學(xué)E繼續(xù)追問(wèn)：“在什么情況下取最高點(diǎn)為臨界點(diǎn)進(jìn)行分析呢？”

反思：E同學(xué)沒(méi)有停留在解決題目本身，而是渴望理清問(wèn)題，歸納總結(jié)可能出現(xiàn)的所有情況，提出了更高層次的質(zhì)疑。這種行為應(yīng)該提倡，物理學(xué)正是伴隨著“質(zhì)疑—深層質(zhì)疑”而逐步發(fā)展的，物理學(xué)史就是人類對(duì)自然認(rèn)識(shí)的“質(zhì)疑史”。解決深層次質(zhì)疑需要多人共同努力，因而采用了合作探究的方式，最后學(xué)生通過(guò)歸納的結(jié)論對(duì)原題進(jìn)行了修正，體現(xiàn)出一定的創(chuàng)造力，質(zhì)疑創(chuàng)新能力層次達(dá)到了水平5。

2.4 應(yīng)用遷移，自我監(jiān)控

教師通過(guò)一道解題思路相似、但情境略有不同的練習(xí)題，提升學(xué)生的應(yīng)用遷移能力。

習(xí)題：質(zhì)量為M的圓環(huán)用細(xì)線(質(zhì)量不計(jì))懸掛著，將兩個(gè)質(zhì)量均為m的有孔小珠套在此環(huán)上且可以在環(huán)上做無(wú)摩擦的滑動(dòng)，如圖5所示，同時(shí)將兩個(gè)小珠從環(huán)的頂部釋放，并沿相反方向自由滑下。試求：

(1) 在圓環(huán)不動(dòng)的條件下，懸線中的張力T隨cosθ(θ為小珠和大環(huán)圓心連線與豎直方向的夾角)變化的函數(shù)關(guān)系，并求出張力T的極小值及相應(yīng)的cosθ值；

圖5

在課堂教學(xué)結(jié)束之前，教師引導(dǎo)學(xué)生將習(xí)得的思維策略轉(zhuǎn)化為“自我提問(wèn)清單”，[3]分為三個(gè)階段進(jìn)行自我監(jiān)控。

(1) 分析問(wèn)題階段：本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)是什么？我準(zhǔn)確理解問(wèn)題了嗎？我把握問(wèn)題的整體結(jié)構(gòu)了嗎？

(2) 解答問(wèn)題階段：?jiǎn)栴}的重點(diǎn)、難點(diǎn)是什么？我用了哪些方法突破難點(diǎn)？

(3) 反思總結(jié)階段：我能夠舉一反三嗎？我是怎樣解決問(wèn)題的？以后碰到類似的問(wèn)題該如何解決？

反思：練習(xí)題和原題的差異在于研究對(duì)象個(gè)數(shù)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程，但是運(yùn)用的物理規(guī)律和數(shù)學(xué)工具等完全一致，通過(guò)解答既能夠鞏固知識(shí)、方法的應(yīng)用，也能考查學(xué)生的遷移能力。最后，以“自我提問(wèn)清單”的形式，引導(dǎo)學(xué)生不斷對(duì)自己的思維進(jìn)行積極主動(dòng)的監(jiān)視、控制、調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自我監(jiān)控。

3 教學(xué)反思

本節(jié)課以思維型課堂為路徑，以培育高階思維為核心，以交流互動(dòng)為方式，通過(guò)啟疑、思疑、釋疑、創(chuàng)新等環(huán)節(jié)展開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新能力的進(jìn)階。

華東師范大學(xué)葉瀾教授說(shuō)過(guò)：“課堂應(yīng)是向未知方向挺進(jìn)的旅程，隨時(shí)都有可能發(fā)現(xiàn)意外的通道和美麗的圖景，而不是一切都必須遵循固定線路而沒(méi)有激情的行程?！盵4]優(yōu)秀的課堂不是排練好的舞臺(tái)劇，而是充滿著生成性與變化性。面對(duì)學(xué)生發(fā)起的質(zhì)疑，假如教師采取不予理會(huì)甚至壓制的態(tài)度，學(xué)生只能處于被動(dòng)接受狀態(tài)，難以培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。本節(jié)課雖然只解決了一類問(wèn)題，看似偏離了預(yù)先制定的教學(xué)計(jì)劃，但學(xué)生的思維品質(zhì)得到了優(yōu)化，情感實(shí)現(xiàn)了交流，實(shí)際效果遠(yuǎn)勝于單純的講題，開(kāi)放性的思維型課堂是提升學(xué)生的質(zhì)疑創(chuàng)新能力的有效路徑。