浅谈物理教学中发展学生审辩式思维的策略

叶美莲

(浙江省三门中学，浙江 三门 317100)

1 物理教学要发展学生的审辩式思维

审辩式思维一词最早由美国学者格拉泽尔(Edward Glaser)于1941年提出：“审辩式思维是合乎逻辑的有关质疑和推理的方法，以及运用这些方法的技能.” 美国哲学学会运用德尔菲方法(Delphi Method)进行研究，得到审辩式思维是有目的的、不断自我调整的判断，这种判断表现为解释、分析、评估、推论以及做出的解释和自我调整.北京语言大学教育测量研究所原所长谢小庆教授认为审辩式思维是最重要的国民素质，其特点表现为： (1) 依据事实，证据讲话； (2) 合乎逻辑，论证观点； (3) 善提问题，不懈质疑； (4) 自身反省，包容异见.

图1 21世纪核心素养5C模型

2018年3月28日，北京师范大学中国教育创新研究院举行发布会，首次对外发布《21世纪核心素养5C模型研究报告(中文版)》“21世纪核心素养5C模型”如图1所示，包括文化理解与传承(Culture Competency)、审辩思维(Critical Thinking)、创新(Creativity)、沟通(Communication)、合作(Collaboration).五大素养相互关联，文化理解与传承是核心；创新离不开审辩思维，沟通是合作的基础；良好的审辩能力能够提升沟通与合作的效率，有效的沟通与合作有助于实现更高质量的创新.

1.1 物理课堂需要审辩式思维

物理课堂应该是思维的课堂.在传统的物理教学中，学生很少提问，也很少质疑，思维被禁锢，更多的是人云亦云、盲从附和，强调被动地接受，缺乏质疑精神与批判意识，以至于学习成为机械训练，无法转化为能力与素养，创造力大打折扣.物理的学习应该是学生不断地分析、综合、辨析、推理、论证的过程，用科学的头脑来“析万物之理”和“探天地之奥”.正所谓“鸳鸯绣取凭君看，更使金针度与人”，知识重要，教师在教学中注重学生审辩式思维的发展更重要.

1.2 审辩式思维能落实物理核心素养

物理核心素养中的科学思维，包含的四大要素中有科学建模、科学推理、科学论证和质疑创新.实验探究是提出物理问题，形成猜想和假设，获取和处理信息，基于证据得出结论并做出解释，以及对实验探究过程和结果进行交流、评估、反思.科学态度与责任是在认识科学本质，理解“科学·技术·社会·环境”(STSE)的关系基础上逐渐形成的对科学和技术应有的正确态度以及责任感.这3个方面对应的要素与审辩式思维的特征高度吻合，要求学生不盲目跟从他人观点，延迟判断，从多视角分析探讨多种可能，基于当下论据进行推理论证，对过程加以判断后得出结论，同时面对困难具有坚韧性，勇于为自己的选择承担后果与责任.这正是学生在接受物理教育过程中逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力.所以，在物理教学中发展学生的审辩式思维，是培养学生的核心素养的一种途径.

2 发展学生审辩式思维的策略

审辩式思维是创造的源泉，是创新的源头.那么，怎样在物理课堂中帮助学生发展审辩式思维呢？

2.1 关注全体，尊重学生包容异见

很多公开课的顺利，建立在教师与优秀学生的对话，忽略其他学生想法的基础上.久而久之学生对课堂失去了兴趣和信心，更不要说科学思维的发展和提升了.当然随着新课改的推进，小组活动的课堂相对多起来了，虽然说有更多的学生参与到课堂，但是交流、展示的机会仍然非常少，大部分学生都成为“游离者”和“旁观者”.要发展学生的审辩式思维，其前提条件是必须要让全体的学生真正参与课堂中来，聆听不同纬度的声音，能够对不同的观点进行评价和包容，真正做到不留一个死角.

图2 电路结构

案例1.在问题解决中，教师向学生们展示了如下习题.如图2所示，电阻R1=20 Ω，电动机线圈的阻值R2=10 Ω.当开关断开时，电流表的示数是I0=0.5 A，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是

(A)I=1.5 A. (B)I<1.5 A.

(C)P=15 W. (D)P>15 W.

笔者对自己所任教的高二2班37位学生的答案进行统计，其中有10个学生选择(D).

面对接近25%的错误率，教师不能只说出正确的做法，更要去倾听那么多学生的错误根本或者答案正确但思考的过程却有根本问题的心声.同学1：我知道非纯电阻元件除了热功率还有机械功率输出，故电功率肯定要比热功率更多，所以选(D)；同学2：对于非纯电阻元件，我总是把它等效替代于一个电阻更大的纯电阻，算出来答案也是对的；同学3：为什么电动机两端的电压没有全部加在线圈上，难道内部还有其他元件分走一部分电压吗？当然，由于时间关系不可能让所有的学生把自己的真实想法都表达出来，教师可以利用“互联网+教育”的时代信息通信技术以及互联网平台，设置问卷调查、考试、提问等互动环节，让平台会自动处理各类数据，并以清晰、明快的方式提供给教师，让教师及时了解学生的情况.这样的课堂不再是教师与优秀学生的对话课堂，而是全体学生思维过程得到参与的课堂，这是发展审辩式思维的前提条件.

2.2 鼓励提问，指导学生不懈质疑

图3 遮光条和气势导轨

(A) 换用宽度更窄的遮光条.

(B) 提高测量遮光条宽度的精确度.

(C) 使滑片的释放点更靠近光电门.

(D) 增大气垫导轨与水平面的夹角.

教师：从平均速度与瞬时速度的原理上，我们认为(A)选项是正确的，由于是单项选择题，故其他选项就不要去看了.

陈肖宇：我认为(D)选项是正确的.因为夹角增大时，加速度增大，根据题意，应该是释放点到光电门的距离相同，那么遮光条到光电门处的速度会增加，而Δx不变，故Δt会变小，而Δt变小，会使平均速度更加接近瞬时速度.故认为(D)选项是正确的.

老师：你们认为陈肖宇的说法有道理吗？

部分学生：感觉有道理.

郑乾锋：老师，我感觉有一定道理，但是不能就认为(D)选项一定正确.我们可以把平均速度与通过光电门的瞬时速度表示出来，再去求它们的偏差看看误差值到底取决于什么？

其他同学：同意.

全班同学鼓掌！

教师总结：不要认为老师说的或者参考答案一定是正确的，你们要善于思考，勇于质疑，科学就是在不断质疑中进步的.当然，我们的质疑是建立在讲事实，摆道理，让别人心服口服的基础上，同时也要对自己不懈追问，不懈质疑，才能越来越有创造力.

2.3 依据事实，引导学生多角度科学论证

华南师范大学郑颖老师结合SOLO分类理论的五级结构水平与审辩式思维的科学论证能力进行有机联系与组合，如表1所示.

学生面对一个问题时，往往更倾向于生活经验和已有的认识快速分析，往往不会基于事实证据加以科学论证，缺乏事实证据 ，更多的是主观臆想，很少进行逻辑推理或者推理过程中缺乏严密.范洪义老师说过：“一颗百年松树，从它的东边看像一条游龙蜿蜒，从南边看像一只孔雀.”为了提高学生的科学论证能力，教师需要引导学生从多角度审视物理现象，切不可光凭自己的生活经验去臆想结论.

表1 SOLO分类理论与审辩式思维的科学论证互为对应

图4 电梯和砖块

案例3.在一高架结构中，有电梯上下.设当电梯已经匀速运行时，有一块砖头突然从电梯井顶部落下，砸在电梯上.问电梯是在上升的情况下受打击大还是在下降的情形下打击大？

(A) 对上升电梯打击大.

(B) 对下降电梯打击大.

(C) 不一定.

(D) 一样大.

对三门中学2021届高二2班的37位选考物理的学生和不选考的10位学生共47位学生基于过程进行学力测试.(最后上交只有28份，有2份是不选考物理的同学提供的)

选(A):1人，理由：根据生活直观感受可得，肯定是对上升的电梯打击力大，生活中说“迎头一棒”；

选(B)：5人，理由：反惯性思维，考试时通过猜测出卷人的心理意图反套路选出最有可能是答案的选项；

选(C)：3人，理由：感觉与s、v都有关系，其中包同学的理由是：利用牛顿的经典力学体系，以电梯为参考系，砖头可视为速度为v的竖直下抛和竖直上抛运动，在理想的情况下，无空气阻力，应选(D)，如有空气阻力，应选(A)，因为右边阻力做功更多；如果开始距离s足够大，且无空气阻力，利用狭义相对论观点，与下降电梯相撞时砖头速度大，质量更大，冲击力更强，故选(B)；所以我的观点是(C)，都有可能.

选(D)：19人.19人中10人是求出在砸到电梯时两次的相对速度，发现是相等的，在求解相对速度中，有的选择以地面为参考系，有的选择以电梯为参考系，有的用v-t图像去求解.

由四类学生的回答，我们可以发现学生的科学论证的层次是不同的.其中10位学生已经达到了水平4，达到了SOLO分类的关联结构水平.同时，包同学的答案更是说明他达到了水平5抽象扩展结构水平，全面考虑了题干中的所有因素，不凭感觉去思考问题，并运用了丰富的物理内容进行论证，有充分、正确的证据支撑对应的观点，且使其多种观点形成碰撞，体现了结论的开放性.这就是审辩式思维的体现，表现出对所研究问题的一种思维气质.

2.4 呈现史实，帮助学生像物理学家那样思考

物理学史告诉我们，很多重大的发现是由科学家们通过高层次的质疑行为引发思考，加上逻辑推理、实验验证的结果：如伽利略关于“落体运动”和“运动和力的关系”的研究，能对绵延2000多年的亚里士多德的结论进行质疑，采取逻辑推理和实验验证的方法提出自己的观点；又如在“行星的运动”中，哥白尼能对“地心说”提出质疑，提出“日心说”的观点，开普勒从一开始相信“行星绕太阳运动的轨迹是圆周运动”到对火星轨迹70余次尝试的所得结果与第谷的观测数据至少有8′的差距，在相信自己的计算和第谷的数据基础上，从而对原有的观点进行质疑，从而提出了椭圆轨道模型；再如整个原子物理，就是在不断质疑不断修正的过程中建立起正确的模型，从认为原子是最小的微粒，认为原子不可分到电子是组成原子的其中一部分，原子的结构从“枣糕式”到“核式”的提出，再到卢瑟福发现质子和查德威克发现中子证实了原子核还是可以再分的. 这些科学家们在研究问题的过程中就很好地运用了审辩式思维的功能.

当然，教师在物理教学中也要不断地向学生呈现质疑、推理的过程，包括归纳推理和演绎推理，以便让学生观察仿效，同时更应强调推理结论的重要，推理的过程更为重要.

案例4.审辩式思维下的“曲线运动速度的方向”的教学.

(1) 演示实验并引导学生观察现象，说出结论：旋转砂轮上的火星、旋转雨伞上的水滴，在光滑桌面上用细绳拉住小球旋转，突然松开绳子，都沿圆周切线飞出.(基于学生对圆周切线的理解)

(2) 提出问题：那么一般曲线运动的物体，其速度方向有何特点？请同学们结合自己的生活经验提出猜想？

(3) 学生猜想：曲线的切线方向.

(4) 理论解释曲线的切线方向：如图5所示，AB为割线，当B点无限靠近A点时，割线就变成了一般曲线的切线.

(5) 实验验证一般曲线的速度方向就是切线方向：软管内的钢球从软管的不同位置离开的速度方向与画出的曲线切线方向一致.

图5 曲线的割线和切线

(6) 理论证明：在图5中，沿圆弧运动的物体在某段时间的平均速度等于割线(矢量)与时间之比，时间趋近于0时，平均速度可以代替A点的瞬时速度，同时割线方向变成切线方向，得以证明在A点的瞬时速度的方向就为A点的切线方向.

3 结论

总之，物理课堂中能做到关注全体，尊重学生包容异见；鼓励提问，指导学生不懈质疑；依据事实，引导学生多角度科学论证；呈现史实，帮助学生像物理学家那样思考，对于发展学生的审辩式思维有一定的作用.当然，发展学生的审辩式思维需要一段循序渐进的过程，所谓任重而道远.教师可以在以上策略的基础上可以分阶段落实到位.阶段1：教师示范，学生观察并效仿；阶段2：学生质疑追问，教师收集证据、进行论证；阶段3： 学生追问搜证、论证观点，教师倾听鼓励.相信一段时间下去，学生就会形成凭证据讲话；合乎逻辑地论证观点；善于提出问题，不懈质疑；实现自身反省，包容异见责任意识，从而提升审辩式思维能力.