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    指向批判性思維培養(yǎng)的HPS教學(xué)模型構(gòu)建與實(shí)施

    2024-10-09 00:00:00趙玉茜馮利于海波
    物理教學(xué)探討 2024年9期

    摘 要:批判性思維是發(fā)展物理問(wèn)題解決能力的基礎(chǔ),生成創(chuàng)新能力的前提,HPS教育能有效培養(yǎng)批判性思維。為凸顯批判性思維質(zhì)疑性與反思性的特點(diǎn),以培養(yǎng)批判性思維為目標(biāo)構(gòu)建一種HPS教學(xué)模型,并根據(jù)批判性思維的生成過(guò)程,設(shè)計(jì)了批判性思考、分析、推理、總結(jié)、評(píng)估一系列層層深入的批判性思維活動(dòng)。在教學(xué)實(shí)踐中,教師需注意鼓勵(lì)質(zhì)疑批判,挖掘批判性教學(xué)內(nèi)容,促進(jìn)交流與合作,有助于學(xué)生養(yǎng)成主動(dòng)質(zhì)疑批判的習(xí)慣,發(fā)展其批判性思維。

    關(guān)鍵詞:HPS教育;批判性思維;物理教學(xué)

    中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-6148(2024)9-0005-5

    批判性思維是科學(xué)思維的重要組成部分,對(duì)其培養(yǎng)有助于發(fā)展學(xué)生的問(wèn)題解決能力、邏輯推理能力和科學(xué)探究精神?!镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》提出,要“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”,“能從多個(gè)視角審視檢驗(yàn)結(jié)論”[1]。在教學(xué)實(shí)踐中,教師們嘗試采用互動(dòng)式對(duì)話教學(xué)[2]、決策活動(dòng)[3]、問(wèn)題解決[4]、角色扮演[4]等教學(xué)方法與模式等來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維,并取得了一定的成效。然而,研究亦發(fā)現(xiàn),在批判性思維的培養(yǎng)上,存在跨學(xué)科內(nèi)容融合不足,教學(xué)過(guò)程忽視質(zhì)疑與辨析,缺乏可操作化模式等問(wèn)題[5]。HPS教育作為一種科學(xué)與人文相結(jié)合的教育,通過(guò)將歷史、哲學(xué)和社會(huì)學(xué)的人文思考融入到復(fù)雜的科學(xué)推理之中,可以使學(xué)生超越對(duì)知識(shí)本身的理解,學(xué)會(huì)批判地審視問(wèn)題。因此,通過(guò)精選教學(xué)內(nèi)容,優(yōu)化教學(xué)過(guò)程,在物理教學(xué)中融入HPS教育,是培養(yǎng)批判性思維的有效途徑。

    1 批判性思維與HPS教育

    批判性是指“基于標(biāo)準(zhǔn)的有辨識(shí)能力的判斷”[6]?!八季S”是人腦對(duì)感知經(jīng)驗(yàn)的分析綜合、抽象概括,并進(jìn)行判斷和推理的一種高級(jí)認(rèn)知過(guò)程[7]。“批判性思維”將“批判”與“思維”的要素相結(jié)合,既強(qiáng)調(diào)“批判”需要經(jīng)歷分析、抽象、推理等“思維過(guò)程”,也重視“思維”要遵循一定的“判斷標(biāo)準(zhǔn)”,即邏輯、科學(xué)、知識(shí)等方面的規(guī)范和原則??梢?jiàn),批判性思維既要顧及外在的技能層面,又要兼顧內(nèi)在的思維傾向。因此,批判性思維可以看作是通過(guò)有目的的、自我調(diào)節(jié)的判斷,以作出合理解釋、分析、評(píng)價(jià)和推理的一種思維技能與思維傾向。其中,批判性思維技能包括解釋、分析、評(píng)估、推理、說(shuō)明、自我調(diào)節(jié)等子維度。批判性思維傾向包含尋求真理性、思想開(kāi)放性、分析性、系統(tǒng)性、自信心、求知欲、認(rèn)知成熟度等子維度。

    HPS教育是一種以科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)為基礎(chǔ)的跨學(xué)科科學(xué)教育形式,HPS教育強(qiáng)調(diào)教育應(yīng)該超越科學(xué)本身,把科學(xué)視為一種文化現(xiàn)象,探究科學(xué)與社會(huì)、歷史和人類文化之間的互動(dòng)關(guān)系。開(kāi)展HPS教學(xué)要重構(gòu)科學(xué)知識(shí)體系,從科學(xué)史、哲學(xué)與社會(huì)學(xué)角度來(lái)重組與整合自然科學(xué)的內(nèi)容[8],可以以相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)史為背景,幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)知識(shí)發(fā)展的歷史脈絡(luò),拓展思考,在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中能夠自主構(gòu)建知識(shí)框架??茖W(xué)哲學(xué)內(nèi)容的滲透往往需要以科學(xué)史為依托,在其中提煉出科學(xué)家對(duì)不同觀點(diǎn)的爭(zhēng)論,從而梳理出邏輯推理方法,凸顯追求真理、不畏權(quán)威的科學(xué)精神??茖W(xué)社會(huì)學(xué)內(nèi)容可以置于科學(xué)史中進(jìn)行分析,或是結(jié)合當(dāng)下熱議的科學(xué)社會(huì)學(xué)問(wèn)題引發(fā)思考與討論,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展的相互作用,深化對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解,培養(yǎng)其科學(xué)精神和人文精神。

    批判性思維的培養(yǎng)要經(jīng)歷拓展思考、合理假設(shè)、理性推理等過(guò)程。因此,HPS教育可以通過(guò)融入科學(xué)史、介紹科學(xué)社會(huì)學(xué)內(nèi)容以實(shí)現(xiàn)學(xué)生批判性的拓展思考,即引導(dǎo)學(xué)生深究知識(shí)由來(lái)的“因”、思考知識(shí)應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)社會(huì)的“果”來(lái)拓寬學(xué)生的思維廣度。同時(shí),在追溯知識(shí)發(fā)展過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)哲學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)質(zhì)疑以提出合理假設(shè),并通過(guò)嚴(yán)密的邏輯推理以驗(yàn)證假設(shè),從而使物理課堂更富有挑戰(zhàn)性和思考性,有利于發(fā)展學(xué)生對(duì)科學(xué)的批判性思考能力。所以,HPS教育融入物理教學(xué)有助于學(xué)生更加深入、全面地理解科學(xué)知識(shí),發(fā)展批判性思維和分析能力,使他們成為具備科學(xué)素養(yǎng)和批判性思維能力的終身學(xué)習(xí)者。

    2 HPS教育培養(yǎng)批判性思維的模型構(gòu)建

    批判性思維的生成是一種有目的的自我調(diào)節(jié)的判斷過(guò)程,是對(duì)觀點(diǎn)作出解釋、分析、判斷、推理的過(guò)程。運(yùn)用HPS教育培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維,需要體現(xiàn)兩種特性:一是質(zhì)疑性,即能夠?qū)茖W(xué)觀點(diǎn)和相應(yīng)理論加以質(zhì)疑,學(xué)會(huì)提出問(wèn)題,發(fā)展獨(dú)立思考和批判性思維的能力;二是反思性,即對(duì)科學(xué)發(fā)展的歷史和科學(xué)知識(shí)的生成過(guò)程進(jìn)行反思,以更好地理解科學(xué)知識(shí)的構(gòu)建過(guò)程,從中獲得科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)。所以,融入HPS教育的物理課堂要對(duì)如上兩種特性予以回應(yīng),即在內(nèi)容上要指向反思性與質(zhì)疑性,要善于挖掘引發(fā)學(xué)生質(zhì)疑、反思的要素;在教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)上,要注重激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑觀點(diǎn)、提出假設(shè)并形成自己的觀點(diǎn),同時(shí)要不斷引導(dǎo)學(xué)生反思?xì)v史、反思自身,以領(lǐng)悟科學(xué)方法與精神。為此,教學(xué)模型建構(gòu)如圖1所示。

    該教學(xué)模型立足批判性思維的培養(yǎng),通過(guò)優(yōu)選物理教學(xué)內(nèi)容,在教學(xué)流程中設(shè)計(jì)了6個(gè)層層遞進(jìn)的教學(xué)環(huán)節(jié),分別是:“演示現(xiàn)象—提出觀點(diǎn)”“講授歷史—認(rèn)識(shí)觀點(diǎn)”“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—檢驗(yàn)觀點(diǎn)”“梳理歷史—總結(jié)方法、領(lǐng)悟精神”“聯(lián)系社會(huì)背景—評(píng)價(jià)觀點(diǎn)”“總結(jié)與評(píng)價(jià)”。其中,環(huán)節(jié)三是在環(huán)節(jié)二的基礎(chǔ)上檢驗(yàn)觀點(diǎn)、明晰信息,理清觀點(diǎn)和證據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,并且這兩個(gè)環(huán)節(jié)形成一個(gè)循環(huán),直至觀點(diǎn)被確證。各教學(xué)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣,逐步深入,以實(shí)現(xiàn)學(xué)生觀點(diǎn)的升級(jí)與知識(shí)框架的生成。

    3 HPS教學(xué)模型在“牛頓第一定律”教學(xué)中的實(shí)踐

    應(yīng)用HPS教學(xué)模型培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維,首先,需要以科學(xué)史為主線創(chuàng)設(shè)相關(guān)物理情境,使學(xué)生能夠在環(huán)節(jié)一與環(huán)節(jié)二中生成與認(rèn)識(shí)不同的觀點(diǎn),并通過(guò)環(huán)節(jié)三的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)不斷更新觀點(diǎn)。其次,需要在環(huán)節(jié)四與環(huán)節(jié)五中梳理觀點(diǎn)發(fā)展不同時(shí)期所處的社會(huì)背景,以及各科學(xué)家所持的哲學(xué)觀點(diǎn),使學(xué)生能從科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)與科學(xué)社會(huì)學(xué)三個(gè)方面認(rèn)識(shí)觀點(diǎn),從而自主構(gòu)建知識(shí)框架,生成批判性思維。

    3.1 演示現(xiàn)象—提出觀點(diǎn)

    教師活動(dòng):呈現(xiàn)一塊靜止的小木塊,并組織學(xué)生思考如何使靜止的木塊運(yùn)動(dòng),以及物體運(yùn)動(dòng)所需要的條件。

    學(xué)生活動(dòng):通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作與觀察現(xiàn)象,學(xué)生總結(jié)現(xiàn)象,提出觀點(diǎn)。

    【設(shè)計(jì)意圖】 演示現(xiàn)象以創(chuàng)設(shè)物理情境,提出“物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一問(wèn)題,引發(fā)學(xué)生的批判性思考,通過(guò)分析現(xiàn)象、展開(kāi)討論,最后提出合理的假設(shè)或解釋。鼓勵(lì)學(xué)生相信自己的觀點(diǎn),包容他人的觀點(diǎn),以提升學(xué)生思想的開(kāi)放性,但不對(duì)學(xué)生的觀點(diǎn)作出評(píng)價(jià),使學(xué)生保持質(zhì)疑,尋求真理。

    3.2 學(xué)習(xí)歷史—認(rèn)識(shí)觀點(diǎn)

    對(duì)于“物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一問(wèn)題,按照時(shí)間順序,亞里士多德是最早對(duì)其作出回答的科學(xué)家,伽利略又在亞里士多德的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并推翻其觀點(diǎn),學(xué)生對(duì)該問(wèn)題的認(rèn)識(shí)與歷史發(fā)展同步。因此,需要先介紹亞里士多德的觀點(diǎn),并引導(dǎo)學(xué)生分析其不足,以引出伽利略的觀點(diǎn)。

    3.2.1 亞里士多德的觀點(diǎn)

    教師活動(dòng):介紹亞里士多德在歷史上的地位,并向?qū)W生講述其提出“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一觀點(diǎn)的過(guò)程,以及這一論斷長(zhǎng)期統(tǒng)治人類的思想的歷史故事,引起學(xué)生對(duì)權(quán)威的質(zhì)疑。

    學(xué)生活動(dòng):學(xué)習(xí)歷史,進(jìn)行小組討論與交流,并初步提出自己的觀點(diǎn)及論據(jù)。

    3.2.2 伽利略的觀點(diǎn)

    教師活動(dòng):講述伽利略質(zhì)疑并推翻亞里士多德觀點(diǎn)的科學(xué)史故事,介紹伽利略的觀點(diǎn),即“摩擦力阻礙了物體的運(yùn)動(dòng),如果沒(méi)有摩擦力,物體就會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去”。

    學(xué)生活動(dòng):從歷史故事中領(lǐng)悟伽利略的批判精神,同時(shí)對(duì)自己的錯(cuò)誤觀點(diǎn)進(jìn)行修正,以生成新的觀點(diǎn)。

    【設(shè)計(jì)意圖】 教師介紹不同的觀點(diǎn)之間的矛盾,調(diào)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行批判性分析,以認(rèn)識(shí)與評(píng)估各觀點(diǎn)的合理性、適用性,并給出證據(jù)。學(xué)生經(jīng)歷了“懷疑—批判—更正”的過(guò)程,從而能用批判的眼光去看待科學(xué)實(shí)踐。本環(huán)節(jié)學(xué)生對(duì)觀點(diǎn)的認(rèn)識(shí)升級(jí),同時(shí)認(rèn)識(shí)到權(quán)威不是不可推翻的,科學(xué)觀點(diǎn)也不是一成不變的。

    3.3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—檢驗(yàn)觀點(diǎn)

    教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)假設(shè)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),探究摩擦力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響。

    3.3.1 學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

    學(xué)生活動(dòng):提出“物體停止運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槟Σ亮Φ拇嬖?,如果沒(méi)有摩擦力,物體就會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去”的實(shí)驗(yàn)假設(shè),設(shè)計(jì)并進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn),即使小車以同一初速度在粗糙程度不同的平面運(yùn)動(dòng),觀察并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(表1),以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)假設(shè)。

    3.3.2 教師演示歷史實(shí)驗(yàn)

    教師活動(dòng):介紹伽利略驗(yàn)證“力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一觀點(diǎn)的科學(xué)史故事,并演示伽利略的斜面實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生思考小球所到達(dá)的最高點(diǎn)低于其釋放點(diǎn)的原因,并設(shè)想小球與滑軌接觸面完全光滑時(shí)可能發(fā)生的現(xiàn)象。

    學(xué)生活動(dòng):通過(guò)觀察現(xiàn)象與討論交流,從逐步深入的問(wèn)題中梳理證據(jù)、加深認(rèn)知,推理出“接觸面完全光滑時(shí)不存在摩擦力,小球能到達(dá)的最大高度等于釋放點(diǎn)的高度”這一結(jié)論。

    教師活動(dòng):逐步減少實(shí)驗(yàn)的干擾因素,以引入伽利略的理想實(shí)驗(yàn)(圖2),引導(dǎo)學(xué)生思考運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系。

    學(xué)生活動(dòng):學(xué)習(xí)理想實(shí)驗(yàn),進(jìn)行小組交流與討論,作出“運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持”的結(jié)論。

    【設(shè)計(jì)意圖】 教師引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),以調(diào)動(dòng)學(xué)生的系統(tǒng)性與分析性思維,鼓勵(lì)學(xué)生積極主動(dòng)地表達(dá)自己的觀點(diǎn),以培養(yǎng)其解釋、說(shuō)明的批判性思維技能。學(xué)生經(jīng)歷批判性推理的思維活動(dòng),系統(tǒng)性地觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以作出推論,并且充分論證和說(shuō)明結(jié)論的合理性。教師演示伽利略的理想實(shí)驗(yàn),打開(kāi)學(xué)生的思路。這一環(huán)節(jié)學(xué)生對(duì)觀點(diǎn)的認(rèn)識(shí)再次升級(jí),一方面,在理性認(rèn)識(shí)上,通過(guò)實(shí)驗(yàn)推理結(jié)論、驗(yàn)證觀點(diǎn),提升批判性思維技能;另一方面,在感性認(rèn)識(shí)上,養(yǎng)成不畏權(quán)威的自信心和尋求真理的科學(xué)態(tài)度,以提升批判性思維傾向。

    3.4 梳理歷史—總結(jié)方法、領(lǐng)悟精神

    教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生分析伽利略觀點(diǎn)的不足之處,介紹笛卡爾與牛頓的觀點(diǎn)以及他們提出自己觀點(diǎn)的科學(xué)史故事,幫助學(xué)生梳理歷史脈絡(luò)。

    學(xué)生活動(dòng):理清觀點(diǎn)發(fā)展的歷史過(guò)程,學(xué)習(xí)各種邏輯推理方法(表2),并思考自己提出觀點(diǎn)使用的科學(xué)方法。學(xué)習(xí)科學(xué)家追求真理的精神,反思權(quán)威觀點(diǎn)對(duì)自身觀點(diǎn)的影響。

    【設(shè)計(jì)意圖】 學(xué)生梳理牛頓第一定律的發(fā)展歷史,進(jìn)行批判性總結(jié)與反思,領(lǐng)悟批判性思維對(duì)物理學(xué)發(fā)展的重要意義。學(xué)習(xí)科學(xué)家使用的邏輯推理方法,以提升批判性思維的分析、推論技能。這一環(huán)節(jié)融入科學(xué)哲學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生能從橫、縱兩個(gè)方向總體認(rèn)識(shí)觀點(diǎn),形成全面的認(rèn)知框架。

    3.5 聯(lián)系社會(huì)背景—評(píng)價(jià)觀點(diǎn)

    教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生思考亞里士多德觀點(diǎn)的價(jià)值與意義,在理性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行人文分析,介紹不同科學(xué)家所處的時(shí)代背景及不同科學(xué)家所持的哲學(xué)思想,使學(xué)生養(yǎng)成辯證看待問(wèn)題的態(tài)度與習(xí)慣。

    學(xué)生活動(dòng):進(jìn)行小組討論,聯(lián)系社會(huì)背景對(duì)不同科學(xué)家的觀點(diǎn)作出評(píng)價(jià)。

    【設(shè)計(jì)意圖】 結(jié)合科學(xué)社會(huì)學(xué)內(nèi)容,從人文的角度激發(fā)學(xué)生的批判性思考,學(xué)生通過(guò)批判性評(píng)估多角度地認(rèn)識(shí)到社會(huì)背景對(duì)科學(xué)發(fā)展的局限性和推動(dòng)作用,從而辯證地看待錯(cuò)誤的觀點(diǎn),以提升認(rèn)知成熟度。或是結(jié)合當(dāng)今社會(huì)背景展開(kāi)討論或辯論,如探討科學(xué)發(fā)展對(duì)社會(huì)變革的推動(dòng)作用,以及科學(xué)倫理和社會(huì)責(zé)任等問(wèn)題,進(jìn)而批判地認(rèn)識(shí)科學(xué)進(jìn)步對(duì)社會(huì)發(fā)展的正面影響和負(fù)面影響。

    3.6 總結(jié)與評(píng)價(jià)

    教師活動(dòng):引導(dǎo)學(xué)生反思學(xué)習(xí)過(guò)程中觀點(diǎn)的變化,提出牛頓第一定律在實(shí)際中的應(yīng)用、該觀點(diǎn)的局限與不足等問(wèn)題,使學(xué)生對(duì)牛頓第一定律進(jìn)行更加深入的思考。

    學(xué)生活動(dòng):結(jié)合自身觀點(diǎn)的變化反思自己的思維過(guò)程,并在組間交流經(jīng)驗(yàn),討論自己對(duì)于牛頓第一定律的看法。

    【設(shè)計(jì)意圖】 這一環(huán)節(jié)的主要目的在于讓學(xué)生反思自己的思維過(guò)程以及學(xué)習(xí)過(guò)程中自己觀點(diǎn)的生成、改變與完善的過(guò)程,并進(jìn)行自我調(diào)節(jié),以發(fā)展批判性思維的自我調(diào)節(jié)技能。同時(shí),教師提出需要進(jìn)一步探索的問(wèn)題,讓學(xué)生養(yǎng)成追求真理的習(xí)慣以及結(jié)合物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

    4 結(jié) 語(yǔ)

    批判性思維使學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中不局限于現(xiàn)有結(jié)論,始終保持審慎思考,是學(xué)生發(fā)現(xiàn)物理問(wèn)題、學(xué)習(xí)物理知識(shí)的重要助力,其培養(yǎng)需要在教學(xué)中凸顯質(zhì)疑性與反思性。HPS教學(xué)模型在教學(xué)內(nèi)容與過(guò)程上強(qiáng)調(diào)質(zhì)疑反思,并充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的批判性思維活動(dòng),能有效促進(jìn)批判性思維的發(fā)展。在教學(xué)過(guò)程中教師要注重以下幾點(diǎn),以更好地發(fā)揮HPS教學(xué)模型對(duì)批判性思維培養(yǎng)的價(jià)值:一是鼓勵(lì)質(zhì)疑批判,激發(fā)思維活動(dòng)。即激勵(lì)學(xué)生提出各種質(zhì)疑,這是教學(xué)的前提。二是挖掘教學(xué)內(nèi)容,指向批判思維。即挖掘教學(xué)內(nèi)容中蘊(yùn)含的批判性思維特質(zhì)。三是營(yíng)造民主環(huán)境,促進(jìn)交流合作。教師應(yīng)努力創(chuàng)建一種民主的互動(dòng)環(huán)境,使學(xué)生在批判性思維的引導(dǎo)下形成獨(dú)立的見(jiàn)解。

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    (欄目編輯 趙保鋼)

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