高中物理教學中培養學生批判性思維的思考

鄭惠芬

摘 要：高考命題改革以學生獨立思考與質疑、科學探究與思維建模、批判性思維等關鍵能力為考查重點。因此，在高中物理的教學中，教師要重視學生思維能力的開發，通過對學生批判性思維的培養，增強學生批判性思維能力和創新意識，這對于教學水平的提升及創新人才的培養具有積極的意義。文章從問題式教學策略及批判性思維培養路徑提出了幾點思考，以期對批判性思維的教學提供有用啟示。

關鍵詞：高中物理教學；批判性思維；問題式教學；途徑

堅持創新人才培養是新時代教育改革的首要任務，教育改革的核心指導思想就是加快高考命題改革和創新命題形式，重點考查學生獨立思考與質疑、科學探究與思維建模、批判性思維等關鍵能力，積極引導創新人才的培養培育。物理學科是一門重視邏輯推理的理性科學，在培養學生批判性思維、引導學生成為具有創新意識的理性公民方面具有重要的作用。《普通高中物理課程標準》（2017年版）指出，學會學習、批判性思維與創新是學生發展核心素養的重要成分[1]。因此，在物理教學中，教師要充分結合物理學科的特點，有意識地引導學生重視對現象進行反思與質疑，發現問題，結合科學探究、科學論證等方法培養學生批判性思維，發展學生核心素養，培養與時俱進的創新型人才。本文從批判性思維的問題式教學培養策略和培養途徑進行論述。

一、高中物理教學中批判性思維的培養策略

問題式教學策略是目前對學生批判性思維培養的重要舉措之一。教師根據教學內容提出符合學生認知的核心問題，以問題為導向，讓學生自主搜集、批判之后形成自己的觀點，然后進行充分的論證和分析，并且重視師生、生生之間的討論和交流，營造出良好的學習氛圍，促進問題解答效果的提升。通過引導學生思考和研究，培養批判性思維，具備較高的解決問題的能力，才能帶著問題來學習和提高，促進自主能力提升。只有以“提出問題”為導向，以“分析問題”為線索，以“解決問題”為驅動，才能將“基于問題的學習”貫穿于探究活動教學的始終，引發學生的深入思考，提高解決問題的能力[2]。

（一）巧妙設置問題情境

問題并不是直接拋出的，而是存在著某種技巧和變化的規律，激發出學生的求知欲，讓學生更好地開放思維。教師應聯系日常生活的情境設置問題，讓學生充分聯系生活實際，建構物理模型，才能更好地分析和解決實際問題。

（二）以生為本，循循善誘，提出真問題

在課堂上，學生是主體，教師所提出的問題應該都是經過深思熟慮的，應該是符合學生認知水平的。比如：在探究物體下落快慢與質量是否有關時，教師首先請學生聯系生活現象提出自己的觀點，然后從兩種觀點出發，請學生根據自己的觀點設置實驗探究。比如觀察質量相同的一張紙片與紙片揉成的紙團同時釋放，一張紙片揉成的紙團與兩張粘在一起的紙片同時釋放及一串鑰匙串和紙團同時釋放，觀察不同質量同時釋放的落地情況，這個過程可以看到，誰先落地與質量沒有直接關系。教師拋出原始問題引發學生思考并產生認知沖突后提出真問題，物體下落快慢可能受哪些因素影響？在消除這些影響因素的情況下，兩物體運動情況如何？如何消除這些影響因素？消除了以后如何去證明物體運動的性質？能否還原伽利略實驗？能否創新伽利略實驗？能否利用信息技術手段將瞬時的、不可觀察的運動過程可視化？原始問題通常是比較復雜的，也是開放性的問題，在學生解決原始問題的環節，會面臨著大量的信息，并且沒有現成的答案可以參考，所以要重視信息和數據的收集，在獲得的信息中進行思考、分析，研究問題的解決辦法，再形成自己的觀點。這個過程思維是發散的，對于培養批判性思維也是有益的。

（三）把握關聯，形成問題鏈

對教材的習題或實驗的學習，可以通過變式拓展或增加設問等方式形成問題鏈。比如：探究加速度與合外力關系時，可以設計以下問題鏈：水平桌面一個物體用一個水平力拉，力越大時，加速度越大還是越小？如何用實驗驗證自己的觀點？實驗的時候，用什么儀器可以測加速度？什么儀器可以測量拉力？如果沒有儀器測量力的話，那力要如何來計算？物體要在哪里運動才能保證做直線運動？觀察以下器材，根據需要選擇你認為需要的器材？如何安裝實驗裝置？對物體受力分析？繩子拉力是物體所受的合外力嗎？如何平衡摩擦力？如何判斷已經平衡了摩擦力？不平衡摩擦力對實驗有何影響？什么情況下，繩子拉力近似等于沙桶的重力？如果合力可以直接測量，那還需不需要滿足沙桶質量遠遠小于小車質量這個條件？如何處理實驗數據？等等。學生在一個接一個問題的引導下，思考并解決問題，不斷對知識建構重組，促進了深度學習。

二、高中物理教學中提高批判性思維能力的途徑

（一）通過物理概念辨析培養批判性思維

物理概念是在大量的觀察和實驗的基礎上，運用分析、綜合、抽象和概括等邏輯方法，把一些事物共同的、本質的特征集中起來，并加以概括而形成的，它是物理現象和物理過程本質屬性的抽象反映[3]。物理概念的生成過程就是科學思維活動變化發展的過程。正確理解物理概念是學好物理學的基礎，也是抓住物理問題實質的關鍵。教師教學過程中以課程標準為依據，結合學生知識水平和認知特點，可通過分類法、比較法、對比法、歸類法等進行批判性思維的培養。按描述物理概念的方法劃分，定義物理概念有直接定義法、比值定義法、乘積定義法、差值定義法、和值定義法、極限思維定義法和函數定義法[4]。以比值定義法和乘積定義法為例，教師引導學生對同種方法或不同方法定義的物理量進行比較，并遷移聯系已學過的物理量，通過思維導圖等方式比較、歸納分析相似定義的異同。如磁感應強度和電場強度的定義都是用比值定義法，按教材順序，學生先學習電場強度后學習磁感應強度，因此在磁感應強度教學時，教師不急著對磁感應強度下定義，而是通過回顧電場強度知識，引導學生自主對磁感應強度進行定義，然后教師再與學生一起交流、討論、辨析，最終得到定義式，要注意不同教材對同一物理量的定義可能會有不同，引發學生認知沖突，最后教師解釋定義是人為規定的，可以從不同視角對同一本質屬性做出不同描述。乘積定義法有功、重力勢能等。同理，在學習電勢能時，教師也可引導學生將其與重力勢能進行比較，歸納出如果是保守力做功的話，勢能變化與路徑無關，并得到保守力做的功等于對應勢能的減少量。將批判性思維引入概念教學，不僅能加深學生對物理概念的理解，也有助于提高學生思辨和歸納能力。

（二）通過物理規律教學培養批判性思維

物理規律是建立在物理概念基礎上更深層次的物理知識，反映了物理概念間的聯系，也反映了一定條件下物理過程所遵循的規律[5]。物理規律通常又分為物理定律、物理定理、物理定則、物理公式和物理方程等。在物理規律教學中，要明確規律的適用范圍、適用條件等。比如：學生學習了恒力做功的表達式，在教學過程中，教師巧妙設置問題情境，激發學生探究欲望，如舉例物體從拋出到回到拋出點的過程，阻力大小不變，求阻力做功。有的學生根據整個過程位移為零，代入做功表達式得到阻力做功為零。教師先請幾個學生對不同結果進行解釋，再通過小組交流、辯論的形式，最后得到正確結果。學生經歷反思、解釋、比較，厘清物理概念之間的聯系[6]，反思物理規律的適用條件和范圍，加深對物理規律應用的理解，從而更好地解決實際問題。

（三）通過物理實驗教學培養批判性思維

高中物理實驗多以驗證性實驗為主，實驗器材固定，教學思路大同小異。很多教師甚至沒有安排學生實驗，先對實驗原理和實驗過程進行解說，然后播放教材配套的實驗視頻進行演示，再通過幾道習題加以鞏固，這樣就完成了該實驗的教學。學生必須先了解實驗原理，然后才能理解實驗過程，對該實驗的學習思維固化，一旦創新試題情境，分析時就會遇到障礙，這樣的教學很不利于批判性思維的培養。從近幾年高考物理試題分析發現，創新實驗試題情境，全面考查學生探究能力是近幾年高考命題的趨勢。因此在實驗教學中培養學生批判性思維顯得非常重要。教師在實驗教學中，多問問題，引導學生反思。通過常規的實驗教學，引導學生自主創新。實驗不僅限于高考要求的必做實驗，習題也可實驗化，生活中常見物品的工作原理也可以通過實驗探究，比如探究電子秤的原理。教師發問，電子秤可以測哪些物理量？沒有物體的話，電子秤有沒有示數？手對電子秤的壓力越大，示數越大，那壓力與電子秤的示數有什么關系？商店的電子臺秤如果沒有水平放置，這個秤是準的嗎？如何利用身邊的物品對實驗原理進行探究？需要哪些器材？如何去證明自己的思路是對的？實驗數據如何整理？實驗有什么需要改進的地方？學生通過一系列問題清單，思考、設計和進行探究，分析和解釋數據，通過批判性和邏輯性建立證據和解釋之間的關系，對個別數據進行質疑、討論、交流，并提出改進方案。對相似性物品的原理，引導學生通過遷移進行聯系，比如常見的家用烘焙秤、手提式電子秤等。教師在物理實驗教學中，可以通過多設問、設置問題清單，創新性設置實驗情境，創新設問方式，引導學生自主創新實驗等進行批判性思維的培養，促進學生進行“深層次學習”，提高學生學習能力和解決問題能力[7]。

（四）通過物理習題教學培養批判性思維

習題教學是培養批判性思維的優良途徑。教師通過對解題思路、解題步驟、解題方法等引導學生有效解題。首先，先引導學生思考研究對象、研究過程、畫運動示意圖，找多過程的連接橋梁等，學生為主體，教師起到穿針引線的作用。其次，在習題講授中設置層次性問題鏈，每個問題都是下一個問題的墊腳石，環環相扣，將學生零散的思維進行凝聚和重組。最后，教師可通過對教材習題或高考試題進行改編拓展，提高學生應變能力，同時可通過適當設置錯誤設問、錯誤的解題步驟或錯誤的數據等引發學生認知沖突，從而引導學生思考、反思，結合物理知識在真實的問題情境或學習探索情境構建正確的物理模型，從而正確解決物理問題，達到發展學生發散思維的目的，促進批判性思維的培養。

（五）通過物理學史教學培養批判性思維

在物理學史發展的進程中就有不少批判性思維的素材。物理學史的教學能讓人更深刻地了解到物理規律的演變發展的過程，尤其是科學家的思維活動發展變化的過程往往就是我們學生學習物理所經歷的過程。回顧歷史，有助于我們了解科學家的探究方法，學習他們的科學精神。因此教師在教學時要充分利用物理學史，通過不同科學家對同一個問題不同觀點的探討引導學生進行討論與交流，條件合適的話，可結合實驗進行科學探究與驗證。比如關于物體下落快慢是否與質量有關？力是不是維持物理運動的原因？原子結構模型、光的粒子性和波動性等相關物理學史都是進行批判性思維培養的好素材。學生經歷物理問題的發展過程才能更好地認識到事物之間的規律，不斷地探索和發展，不僅促進思維能力的提高，同時也可以培養學生的科學探索精神，提高自身能力和素質。

三、批判性思維教學建議

高中物理課堂是充滿理性與邏輯的思維培養課堂，這與物理教學的目標存在著直接的關系，要重視學生科學精神和探索精神方面的培養，養成良好的學習習慣，才能實現提升與發展。對于批判性思維來說，其培養的時間比較長，短時間內難以產生效果，所以應該從長遠出發，制訂合理的規劃，并且在課堂中潛移默化地影響，才能更好地提高學生的思維能力，知識水平也會得到提升，為學生的長遠發展做出貢獻。發展學生批判性思維，建議教師在教學中做到以下幾點：

1.教師要先提高自己的批判性思維。教師起到引導的作用，首先自己要通過多培訓、多學習，認真研究教材和課程標準，了解批判性思維的教學目標，提高物理學科核心素養。

2.教師要充分備課，關注學情，提前設置好符合學生認知的問題鏈，并預測學生可能給出的答案及解答對策。對習題的變式、改編與拓展要符合政治性、適標性、時代性、情境性、系統性、科學性、校本性、層次性等。

3.教師要創建師生互動、生生互動的課堂。教學課堂，學生是主體，通過師生互動、生生互動，激發學生學習興趣，鼓勵學生勇敢提出問題并討論。但教師要注意對課堂的把控，根據不同學生的心理特點，設置問題情境，引導學生有效提問并質疑，創建和諧、活潑、有效的課堂氛圍[8]。

結束語

通過長期堅持批判性思維的有效教學途徑，學生的科學思維和核心素養將得到發展，學生的物理學習將得到真正的進步。這將對學生其他思維能力的提高產生積極影響，讓學生從中受益無窮。所以培養學生批判性思維能力的教學研究仍舊是教育工作者需要關注的課題。

參考文獻

[1]廖伯琴.基于普通高中物理課程標準（2017年版）的修訂版高中物理教材解讀[J].福建教育，2020（19）：28-33.

[2]王玉紅.深度學習視閾下問題式教學策略[J].基礎教育課程，2020（13）：46-52.

[3]許國良.遵循“學”的規律優化物理概念教學[J].江蘇教育，2017（43）：56-58.

[4]周長春.物理教學中的感悟：悟什么怎么悟[J].物理教學探討，2020，38（10）：73-80.

[5]索育.新課程實施中高中物理規律教學研究[D].濟南：山東師范大學，2006.

[6]李晶晶.物理學科領域中學生批判性思維能力培養研究[D].上海：華東師范大學，2019.

[7]華樺，高礦.在高中物理實驗復習中培養學生的批判性思維能力[J].湖南中學物理，2019，34（4）：67-69，81.

[8]李晶晶.物理教學中發展學生批判性思維的思考[J].物理教學探討，2022，40（8）：1-4.