高中物理審辯式思維的培養(yǎng)策略研究

(浙江省岱山中學(xué)，浙江 舟山 316200)

“審辯式思維”一詞最早由美國學(xué)者格拉澤爾于1941年提出,“在一個人的經(jīng)驗范圍內(nèi),有意愿對問題和事物進行全方位的考慮,這種態(tài)度就是審辯式思維．”一般而言,審辯式思維具有“認知”與“氣質(zhì)”兩個維度．在認知維度層面,包括解析、分析、評價、推論、闡析和自我調(diào)控6項核心認知技能;在氣質(zhì)維度層面,包含對所研究的問題進行科學(xué)而理性的認識(求真辨誤)過程中用嚴謹而客觀、公正而開放的態(tài)度．而就內(nèi)涵特點而言,審辯式思維不僅僅停留于批判,更是一個審問、慎思、明辨、決斷的過程結(jié)晶,是目前中國教育中較為缺乏又亟待推進的重要思維品質(zhì)．

《普通高中物理課程標準》(2017版)中的高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)主要由“物理觀念與應(yīng)用”、“科學(xué)思維與創(chuàng)新”、“科學(xué)探究與思維”、“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等4個方面的要素構(gòu)成．這四大要素與審辯式思維加以對比,可發(fā)現(xiàn)二者在內(nèi)涵上高度吻合．而基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的物理學(xué)科教育,愈加注重學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題與處理問題方面的思維與能力的培養(yǎng),其方式方法也主要集中在科學(xué)推理、模型建構(gòu)、反思質(zhì)疑、探究討論方面．因此,培養(yǎng)高中學(xué)生的審辯式思維是踐行高中物理課程標準的有效途徑．針對審辯式思維的內(nèi)涵特點,其培養(yǎng)策略應(yīng)從“認知”與“氣質(zhì)”兩維度進行探討,培養(yǎng)應(yīng)建立在“開放性、探究性”的課堂基礎(chǔ)上．

1 創(chuàng)設(shè)真實問題情境并制造認知沖突,引導(dǎo)學(xué)生恰當使用證據(jù),從多個視角審視檢驗結(jié)論

學(xué)生的學(xué)習(xí)不是由教師向?qū)W生的知識傳遞,而是學(xué)生自己主動建構(gòu)知識的過程．這種建構(gòu)不可能由他人代替,合作學(xué)習(xí)者之間不同觀點的對立、碰撞、會引發(fā)學(xué)習(xí)者的認知沖突．高中生思維比較敏感,其活躍度指數(shù)也很高,教師要給出科學(xué)的引導(dǎo),從不同角度不同維度開展教學(xué),并給出一定的思維方向提示,這對快速激活學(xué)生的審辯思維有重要的促進作用．

案例1.有人描述了這樣一個情境:“早年,一名飛行員駕著飛機在空中水平勻速飛行,飛機座艙的上部是開放的,空中經(jīng)常出現(xiàn)地面射出的流彈,有一次,飛行員感覺臉上有一只蟲子在浮動,抓過來一看,竟是一顆步槍子彈!” 從物理原理上看,你認為這種情境可能發(fā)生嗎?請說出你的結(jié)論,并根據(jù)子彈和飛行員的相對運動關(guān)系論述你的結(jié)論．

觀點1:不可能發(fā)生．上述情境最有可能發(fā)生的條件是子彈和飛行員的水平速度相等,在水平方向上子彈和飛行員不會產(chǎn)生相對運動．但即便如此,在豎直方向上,子彈相對飛行員還在做豎直上拋運動．設(shè)子彈飛行到最高點時恰好接觸飛行員的臉,此后子彈相對飛行員做自由落體運動,設(shè)子彈觸臉下落10 cm被飛行員抓住,根據(jù)自由落體運動的位移公式,解得t=0.14 s,要在這么短的時間內(nèi)完成動作,幾乎超出了人的反應(yīng)時間的極限,這在飛行員駕駛飛機時是不可能做到的．

觀點2:可能發(fā)生．水平方向: 若子彈和飛行員的水平速度相等,在水平方向上子彈和飛行員不會產(chǎn)生相對運動．豎直方向: 子彈相對飛行員在做豎直上拋運動．設(shè)子彈在臉上浮動時還在繼續(xù)向上運動,其上升30 cm后到達最高點再下落30 cm到臉部,這段時間飛行員都有可能抓住子彈,可以計算子彈上升和下落30 cm所經(jīng)歷的時間一共是0.5 s,飛行員完全可以在這0.5 s 時間內(nèi)做出反應(yīng),抓住子彈．

觀點3:不可能發(fā)生．當子彈飛行的水平速度跟飛機速度相等時似乎可以實現(xiàn)題中情境,但實際上是不可能的．因為子彈水平速度若跟飛機速度相等,則子彈相對飛機做豎直上拋運動,也就是說,坐在飛機上的人觀察子彈的運動方向是豎直向上的,子彈要到達飛行員臉部,在路徑上需要穿越飛機的座艙,這是不可能的．

以上3種不同的觀點形成碰撞,體現(xiàn)了結(jié)論的開放性,不僅可體現(xiàn)審辯性思維中的核心認知能力,更能展示對所研究的問題持開放態(tài)度的思維氣質(zhì)．

2 開設(shè)獨立的物理選修課程,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注原理與應(yīng)用，還原歷史，展現(xiàn)科學(xué)家思維質(zhì)疑過程

新一輪課程改革強調(diào)廣大教師是課改的主人,是課程的參與者、建構(gòu)者和促進者,這就要求教師要有強烈的物理課程資源意識去努力開發(fā),積極利用．對此,我們可以結(jié)合生活情境與自身便利條件,開發(fā)如《生活中的物理問題》、《體育運動中的力學(xué)原理》、《力學(xué)史話》、《郵票中的物理學(xué)史》、《海洋物理》、《物理建模》、《趣味物理實驗》、《思維的智慧與啟發(fā)》、《揭秘物理學(xué)家思維》等課程．通過學(xué)科核心內(nèi)容的開發(fā)拓展來顯示物理原理與結(jié)論的邏輯推理過程,揭示歷史上物理學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)都是由高層次的質(zhì)疑行為所引發(fā)的,這樣可培養(yǎng)學(xué)生的思維能力與思維品質(zhì),有效促進學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的提高．

3 充分利用失敗實驗資源,培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)探究精神

物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的一門學(xué)科,實驗教學(xué)中往往由于主客觀的因素,造成實驗的失敗,達不到預(yù)期的效果．在新課程的背景下,失敗的實驗往往也是一種非常難得的生成性資源,這種資源若能加以科學(xué)地開發(fā)與利用,其效果往往與成功的實驗相同,甚至是成功的實驗所達不到的．針對實驗中出現(xiàn)的一些不同現(xiàn)象,應(yīng)通過合理的反思與質(zhì)疑,運用邏輯推理與論證、理性分析與解釋的方法,引導(dǎo)學(xué)生分析問題,找到實驗成功所需條件,使之在失敗中重新?lián)P起風(fēng)帆．

圖1

案例2.在分組研究靜電屏蔽規(guī)律實驗時,絕大多數(shù)組(圖1)能發(fā)現(xiàn)金屬筒內(nèi)絲箔未張開,從而得出金屬筒內(nèi)部不帶電的結(jié)論．但個別組發(fā)現(xiàn)內(nèi)部絲箔也張開了,實驗沒有成功．

這時教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生心中的質(zhì)疑,最好能把此現(xiàn)象拋到全體學(xué)生面前,鼓勵學(xué)生交流發(fā)言,分析可能原因．事實上,教師在利用法拉第圓筒演示此原理時也往往會出現(xiàn)實驗失敗現(xiàn)象,但失敗不可怕,最重要的是面對失敗共同分析,體現(xiàn)實事求是的科學(xué)探究精神．

4 利用圖片和史實進行教學(xué)設(shè)計，揭示物理學(xué)家邏輯推理思維過程

教科書上的結(jié)論和定律,多是科學(xué)家思維活動的結(jié)晶,是靜態(tài)知識,它掩蓋了知識形成與發(fā)展的生動過程,使學(xué)習(xí)者難以體驗探索和發(fā)現(xiàn)的喜悅．尤其是物理學(xué)家們那獨特的邏輯推理與論證思路、精巧的理性分析與解釋的方法以及對所研究的問題進行科學(xué)而理性的認識過程中用嚴謹而客觀、公正而開放的態(tài)度在教材中被過濾了．重新體驗科學(xué)家研究問題的方法和思維過程,是培養(yǎng)審辯式思維教育的極好題材．

案例3.圖片背景(圖2):歐姆花費了10年心血發(fā)現(xiàn)的“歐姆定律”,是其數(shù)學(xué)推理與實驗驗證的結(jié)晶,物理思維的精髓在其推理過程中一覽無余、堪稱經(jīng)典．當時的實驗條件極差,沒有現(xiàn)成測量電流的儀器,他想了種種辦法,經(jīng)歷了多少次失敗,才制成了相當精密的測量電流的電流扭秤．

導(dǎo)體序號及長度12 in24 in36 in410 in扭轉(zhuǎn)角的百分度32634300342773423814導(dǎo)體序號及長度518 in634 in766 in8130 in扭轉(zhuǎn)角的百分度190341341483144812

圖2

為更好地培養(yǎng)學(xué)生的審辯式思維,我們在此片段教學(xué)中可以這樣設(shè)計.

(2) 按照他的思維思路,進行猜想.

(3) 現(xiàn)場實驗，讀取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理(利用數(shù)字實驗裝置)驗證(圖3).

通過上述幾個環(huán)節(jié),不僅能讓學(xué)生領(lǐng)悟到科學(xué)家嚴謹而充滿智慧的認知思維能力,同時也能培養(yǎng)學(xué)生對所研究的問題不迷權(quán)威、進行科學(xué)而理性、公正態(tài)度的思維氣質(zhì)．

綜上所述,在高中物理教學(xué)中審辯式思維培養(yǎng)的實踐操作是多樣的．另須注意的是,思維訓(xùn)練應(yīng)該注意“語文”、“數(shù)學(xué)”、“邏輯學(xué)”和“哲學(xué)”等相應(yīng)學(xué)科的支撐與滲透,這是由于包括物理學(xué)科在內(nèi)的學(xué)科教學(xué)活動的具體實施中師生的語言表述對教學(xué)成效的影響極為重要，包括物理學(xué)科在內(nèi)的自然科學(xué)問題的定量分析中數(shù)學(xué)的手段運用對問題解決的成敗極為關(guān)鍵;另一方面還由于在物理問題的解決過程中,盡管相應(yīng)的問題結(jié)論通常只涉及物理學(xué)科,但獲得結(jié)論的方法以及獲得方法的途徑等則將必然分別涉及邏輯學(xué)與哲學(xué)．