如何在物理教学中培养学生的批判性思维能力

Question

如题所述

Answer 1

如何在物理教学中培养学生的批判性思维能力
针对现代中学生的身心发展水平、智能水平以及现实教育环境，笔者认为培养学生的创新意识和创新能力，首先要培养和发展学生的批判性思维能力。本文结合物理教育教学实践，探讨培养学生的批判性思维能力的有关问题。

一、学生批判性思维能力培养的重要性

创新教育是实施素质教育的核心，如何培养大批具有创新精神和创新能力的人才，已经成为教育工作的当务之急。中学物理教学中，在向学生传授物理基础知识的同时，应注重培养他们的创新精神和创新能力，而创新能力的发展依托于个性的充分发展。要培养学生的个性，最为重要的是培养学生的批判性思维能力。何谓批判性思维能力?它是指一个人对事物及其关系的判断能力，包括评判力、断定力、鉴赏力、审定力等等。一个人只有具备了这种批判性能力，才能对客观世界有自己的认识、自己的理解、自己的感悟，才能做出正确的判断，为创新准备坚实的基础和可靠的保证。可见批判性思维能力是创新的前提，是创新教育中不可缺少的重要内涵。而我们的教育长期以来有意或无意都在强化学生的服从性，如强调遵守纪律而不允许学生质疑其合理性，强调尊敬师长而不允许学生当面顶撞等等。同时在中考、高考的指挥棒下，课堂教学多采用“填鸭式”“满堂灌”的传统教学方式；测试中往往追求答案的统一、标准化，缺乏批判性思维能力的培养。多数学生缺乏批判思维，思想独立性差，常常人云亦云，不敢“越雷池半步”。而这些与新时代对人才的要求是格格不入的。因此，物理教学中在培养学生物理学科能力的同时培养学生的批判性思维能力是深化物理教学改革、实现物理教学与育人目标相统一的正确途径。

二、培养学生批判性思维能力的途径和方法

1．鼓励学生破除迷信、敢于挑战

鼓励学生破除对权威、教师、书本的迷信。敢于挑战是培养学生批判性思维能力的重要基础。要使学生认识到：任何学者、权威、教师都不可能穷尽真理之长河，任何人都有发现、创造的可能，要树立敢于“班门弄斧”“异想天开”的思想和敢于质疑、批判的精神。为此，教师可以从以下三方面入手。

（1）加强物理学史教育，使学生树立敢于批判的意识

加强物理学史教育，使学生初步认识物理学发展史是一部充满批判的历史。科学发展史告诉我们，谁不迷信权威，敢于与传统观念决裂，敢于提出新问题、新思想、新见解，谁就能做出创造性的发现。例如，正是由于伽利略敢于批判亚里士多德“力是产生运动的原因”的观点，才建立起正确的力和运动的观点，为物理学的发展奠定了良好的基础；哥白尼正是敢于对“地心说”宗教理论进行批判，才提出了“日心说”理论。在物理学发展的历史长河中，这方面的典型事例是很多的，只要有意识地将这些事例结合在平时教学中，就可以有效地培养学生敢于批判的意识。

（2）鼓励学生挑战同学，树立敢于批判的信心

教学中有意识引导学生开展辩论，互相评论。遇到问题，先让学生自己反思，后组织学生之间讨论，在思辨中提高学生的批判性思维能力，加深对知识的理解。学生之间智能差异较小，挑战同学容易获得成功，有利于增强学生的批判信心。

（3）鼓励学生挑战教师和教材（权威），树立敢于批判的勇气

韩愈日：“弟子不必不如师，师不必贤于弟子。”教师在学生心目中往往是“经师”，学生普遍认为：“教师肯定什么都懂，什么都会，什么都正确”，年龄越小这种心理倾向越浓，因此挑战教师必须具备一定的勇气。作为教师可以通过下列做法帮助学生树立敢于批判的勇气：第一步，发动学生指出教师在板书时的笔误，如错别字，漏写矢量符号，并给予鼓励。第二步，每节课留给学生5～8分钟，鼓励学生提出问题，包括批判性问题，组织学生讨论与小结。第三步，对于疑难问题，教师提出一种观点，鼓励学生补充或提出不同的观点。当然，学生挑战教师的过程中，为了展示自我，难免提一些可笑的或错误的问题，教师要切忌发脾气或不屑一顾，这样都会影响学生树立敢于批判的勇气。

教材及相应的各类参考资料，都是由专家、学者反复提炼的，是集体智慧的结晶，教材和参考书在学生眼里是至高无上的，学生向它们挑战，需要胆识过人。其实，就算是教科书，有时也难免出现失误。教学中首先教师不能迷信教材，用批判的观点去研究教材，然后指导学生去发现问题、提出问题。

2．引导学生求异思维

求异思维是在思考、处理问题时，不受习惯性的原理和方法的束缚，不因循守旧，不满足已知的结论，而运用与众不同的思维方法，标新立异地提出自己的新见解。由此可见，求异思维是一种批判性思维，而引导学生的求异思维对培养学生的批判性思维能力和促进创新人才的成长是十分重要的，正如杨振宁博士所说：“一个人必须有自己的见解，随风而飘，是不会走多远的，也做不出重要成果。”那么，物理教学如何引导学生求异思维呢?

首先，教师在指导学生分析解决物理问题时，不能画框框、定模式，要注意启发诱导学生抓住关键，积极思维，充分运用所掌握的知识，从不同的角度，比较不同的解决问题的方法，从中选出最佳方法。例如，在一次习题教学时，教者展示了这样一道题目：对于一个物体从离地面高为h处自静止下落，另一物体从地面以初速v0上抛，问v0多大时两物体在h/2处相碰?对于该题，不少学生按常规解法，因而比较麻烦。但有一学生变换参考系，采用独特的方法解答，则很快求得结果。他的解法为：两物体的重力加速度均为g，方向朝下，故以上面的物体为参考系，下面的物体则以匀速度v0向上运动了高度h，而两物体自出发点至相碰点所费时间间，所以。显然，这样的求解令人耳目一新，是求异思维的表现。教师只要注意拓宽学生的解题思路，活跃学生的思维，就能有效地提高学生的求异思维能力。

其次，引导学生逆向思维。就是分析物理问题时，打破思维定势，“反其道而思之”，让思维向对立面的方向发展，从问题的相反方向深入地进行探索，这不仅有利于学生加深对物理知识的理解，而且有利于提高应用知识解决问题的能力和求异思维能力。例如，教师在讲凸透镜成像时，可引导学生反方向思考：若将像当作物，则它将成像在何处?通过这样的逆向引导，学生不仅加深了对光学知识的理解，而且了解了光路可逆原理的应用，有利于提高应用能力。又如，有这样一道热学题：一个容积为5L的体积不变的球，内有1atm的空气，现用打气筒给球打气，每次可将0．2L 1 atm空气压入球内，问打多少次可使球内空气压强达2atm?设温度不变。对于该题可以逆向思考：原球内有5L 2 atm空气，放出来后在latm下体积有几升，减去球内原有的，剩下的气体有多少个0．2L。初学的学生正向分析该题很困难，如果按上述逆向分析，那么学生很容易接受且求解简捷。由该例的解答可知，利用逆向思维解题，其特点是方法简便有独到之处。如果在平时的物理教学中注重培养学生的逆向思维能力，学生的解题能力和求异思维能力一定会有较大的提高。

3．分析、探讨原始问题

这里所说的原始问题是指直接来源于生活与生产实践、未经过教师简化与加工的物理现象或物理过程。这类问题里面有许多次要因素的干扰，学生只有批判性地分析问题，才能排除无关因素的干扰，抓住物理现象中的主要因素，进而弄清楚物理过程，建立适当的物理模型，做出正确的解答。

例如，某人到某座城市去看朋友时，决定绕城而行。当他拐过一个弯时，发现前面是一个急上坡，突然，一个小男孩追逐一个球跑到车前，他急踏刹车，车轮与地面摩擦尖叫着在马路上画出15m长的车印后停住。幸好没有撞着孩子，孩子若无其事地跑开了。路边目睹了全过程的一位警察向他走来。在他惊魂未定时递过来一张超速罚款单，并指出这条路的最高速度限制在40km／h之内。

此人回过神来，对当时的状态详细作了估算：估计路面和水平面的夹角为20°；从随身带来的技术手册中查出车轮胎与这种路面间的静摩擦因数为0．80，动摩擦因数为0．60，又从汽车说明书上查出汽车的质量为1570kg。该人体重80kg，目击者告诉他小孩重28kg，并用约3．0s时间跑过4．6m的马路。根据这些信息你能否判断出警察的处罚是否合理?

这是一涉及交通安全的原始问题，该问题本身的信息多于解决问题所需要的信息，多余信息会对解题起干扰作用。该问题要求学生先通过审题明确物理过程，建立合适的物理模型，批判性地筛选出有用的数据，然后运用相应的物理知识解答，因此该问题的解答有益于提高学生的批判性思维能力。由题意知，求解本题的关键是求出汽车刹车前的速度是否大于40km／h。把汽车看成质点，它刹车后的运动抽象为匀减速直线运动模型，并设汽车刹车时的速度为v0，刹车后的加速度为a，则由匀变速运动规律和牛顿第二定律得：

　　　　　　 （1）

（2）

式中s是汽车刹车后运动的距离，m是驾驶员和汽车的质量之和，μ为汽车轮胎与路面间的动摩擦因数。联立（1）、（2）两式解得，，这说明警察的处罚是合理的。

4．引导学生学会反思

批判性思维是一种反思行为，因此教师在培养学生的批判性思维能力时要引导学生学会反思：（1）回答问题出现错误，要让学生自己纠错，自我评价；（2）作业和考试的错题，要求学生写出错解分析，并记在错题本上；（3）收集错题，间断式温习；（4）改革复习教学形式，拉网式复习中要让学生经常反思自己以前的错误认识；（5）课后反思物理概念的形成过程和物理规律的建立过程。通过这样的反思不仅可以加深对物理知识的理解，而且有利于学生形成批判性思维能力。

5．探究媒体报道中的物理问题

媒体报道中有不少与物理科学相关的内容，但有一些报道是不切实际的，甚至是错误的。在物理教学中引导学生探究新闻报道中的有关不切实际的问题，从物理学的观点来剖析所报道的事实真相。不仅能使学生认识到物理学在实际生活中是有用的，有利于发展学生在解决问题中的创造性思维，而且有利于培养学生对任何事物（不光是物理方面的）具有批判性思考的习惯，使他们具有判断大众传媒是否符合科学规律的意识。

例如，××报登载了这样一则消息：“×年×月×日，×国发射了一颗人造月球卫星……卫星的周期为72min……”教师可就此问题请学生根据下面提供的已知数据进行探究，判断这则新闻的真实性。

已知月球的半径为地球半径的，月球表面的重力速度约为地球的，，地球表面的重力加速度g地取9．8m／s2。

探究时可让学生根据上述数据，运用物理学的知识，用多种方法进行分析判断。既可以直接根据已知条件和圆周运动公式求得月球环绕卫星的最小周期（表面运行卫星）T大于72min来断定这则新闻是假新闻；也可在假设该新闻真实的基础上，通过计算该卫星的轨道半径小于月球半径、计算该卫星的速度大于月球的第一宇宙速度或计算该卫星的加速度大于月球表面的加速度等多种方法，推出假设的不成立。

6．创设问题情境，锻炼学生思维的批判性

思维的批判性，要求学生既能按照常规运用原理、原则思考和解决问题；又能灵活地运用已掌握的方法和知识，质疑求异不盲从，对前人积累的知识能提出自己的看法。要培养学生的批判性思维能力，教师就必须在课堂教学过程中善于创设问题情境，特别是有争议的物理问题情境或悖论的教学情境，启发学生积极思维，使他们能够对传统观念和现成的结论持分析鉴别的态度，勇于提出自己的见解，逐渐锻炼学生的批判性思维能力。例如，在高一物理学习“功率”时，可创设下述悖论教学情境让学生分析讨论。

汽车在平直的公路上匀速前进，若汽车所受阻力不变，当牵引力增大时，根据牛顿运动定律，加速度越大，汽车的速度也不断增大。有人提出相反的观点：汽车发动机的功率一定，根据功率公式P=Fv推断，当牵引力增大时，速度应当减小。你认为哪一种分析正确?

三、培养学生批判性思维能力要处理好三个问题

1．继承与批判的关系

继承人类一切文明成果，即掌握一定的书本知识是培养批判性思维能力的前提和基础，批判是在继承基础上的发展，没有继承就不可能有批判，也不会有创新。在教学中，我们要反对两个极端：一是全盘否定，二是全盘肯定。实际上，发展学生的批判性思维能力对学生双基要求更高，能力要求更高，应该说批判性思维能力是思维能力的最高层次，是创新能力的核心。多读书，勤思考，才能提出有价值的问题，才知道批判什么。没有扎实的、全面的、复合型双基知识，没有较高的综合素质，不可能形成批判性思维能力。

2．批判性思维能力的培养要遵循“循序渐进”原则

人类认识事物都有一个“接受──反思──批判──创新”的过程，任何时候，只要超过学生的认识阶段，都会欲速则不达。在中学阶段，重在引导学生养成批判性思维的意识，初步形成低层次的批判性思维能力，教师不可能在知识有限的中学阶段培养出具有深刻批判思维能力的学生，因此，教师要做好“启发──引导──铺垫”，“让学生跳起来能够摘到桃子”，否则学生会产生畏难情绪，会挫伤学生形成批判性思维的积极性。

3．批判不是“反叛”

批判是在继承的基础上修正、发展，而反叛则是一种逆反心理，是一种全盘否定的错误思维方式。在培养学生批判性思维能力的过程中，要做好学生的思想工作，使学生明确“批判”的内涵和外延，明确批判与反叛的本质区别，切莫把学生引入歧途。

总之，培养学生不盲从权威、不迷信书本、敢于标新立异、不囿于传统思维定势的批判性思维能力，是时代赋予广大教师的重任。广大教师只有在平时教学中重视培养学生的批判性思维能力，才有利于造就大量高素质的创新人才。