浸润批判性思维的物理教学策略与评价*

【摘 要】批判性思维与物理学科核心素养紧密相关，从内容整合、教学融合与教学评价三要素出发，探讨了批判性思维与物理核心素养的内在联系，为高中物理课堂教学中批判性思维的培育提供了可资借鉴的实施路径。

【关键词】高中物理；批判性思维；核心要素；评价量表

【中图分类号】G633.7  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2024）43-0007-04

【作者简介】汪明，江苏省教育科学研究院（南京，210003）中小学教研室高中物理教研员，正高级教师，江苏省物理特级教师。

批判性思维与创新能力是物理学科教学的价值追求和培育目标。《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）中明确提出，培养学生具有批判性思维的意识，能基于证据大胆质疑，从不同角度思考问题。物理学是自然科学中一门基础学科，它以理性思维与实验探究为核心，为批判性思维的培养提供了辽阔的实践场域，对现代科学技术的应用与发展起着奠基性作用。

一、物理学科中批判性思维的研究内容

批判性思维是为决定信什么或做什么而进行的合理的、反省性的思维。此定义可提炼为四个要素：信什么、做什么、合理性、反思性，这与物理学科核心素养是息息相关的。其中，“信什么”反映了批判性思维倾向，是情感和价值取向维度，指向观念建构，与物理核心素养中物理观念、科学态度与责任相对应。“做什么”反映了批判性思维的技能，是迁移和问题解决维度，指向实践应用。这里的实践不仅包括外显的行为，也包括内隐的思维，与物理学科核心素养中科学探究、科学思维相关联。“合理性”是批判性思维的基础，只有合乎学科逻辑、合乎学生认知结构的问题，学生才能进行深入思考。“反思性”是批判性思维的核心，只有引导学生对自己学习的过程、思维的方式与策略进行全面的反思内化，学生才可能发展自己的认知图式、提升思维品质，才能创造性解决问题，培养创新能力。

没有批判的内容是盲目的，没有内容的批判是空洞的。现代批判性思维运动之父格拉泽也认为，批判性思维是态度、知识和技能的综合体。据此，笔者认为物理学科中的批判性思维主要包括知识结构、思维技能、情感态度和元认知四个维度（见图1）。

1.知识结构

知识是批判性思维的基础。良好的知识结构能为批判性思维提供可靠的证据和合理的推理。这里的知识结构包括数理知识、伦理知识和逻辑知识。数理知识是物理学科内的概念规律体系及相互联结架构关系，以及运用数学解决物理问题的必备知识等；伦理知识指运用批判性思维思考时处理人与人、人与社会相互关系时需要遵循的道理和准则，包括人的情感、意志、人生观和价值观等方面的必备知识；逻辑知识是理解客观事物规律性的知识，包括因果律、对称性、简单性和统一性等。

2.思维技能

思维技能是批判性思维的关键能力。它主要包括质疑假设、模型建构、推理论证和评估综合四个要素。四个要素之间是逐层递进的关系：质疑假设是在事实现象、体验感悟的基础上进行合理质疑，并科学假设；模型建构是在分析基础上把握问题的本质特征，抓住主要因素、忽略次要因素的过程；推理论证是让学生经历提出主张、寻求和评价证据、为主张辩护和反驳等互动交流的过程；评估综合是对一个问题的多种解决方案进行比较与论证，寻找好的方案，并对多种方案进行综合创新，做出判断与决策的过程。

3.情感态度

情感态度是批判性思维的重要内容，指向的是批判性思维倾向，包含求真态度、宽容精神、证据意识和反思品质等四个方面，体现求真、公正、开放、理性和谦虚等思维倾向。学习本身是知、情、意和行的融合发展过程，情感态度的投入对于学习的重要性越来越突出。教师要让学生在学习过程中获得积极的情感体验，敢于和善于表达自身观点，公正和宽容对待不同意见，并能寻求证据来对相关观点进行质疑、推理和论证，以实事求是的态度来认识科学问题的本质，培育创新和创造能力。

4.元认知

元认知是批判性思维的核心内容，贯穿批判性思维发展的全过程。元认知包括三个要素：决策力、监控力和调节力，目的是实现思维监控和自我调节。思维监控是对自己的思维方式与策略不断地进行反思和评估；自我调节是在思维监控的基础上不断调整和优化自己的思维方式，促进思维不断进阶，从而做出更好的决策。

二、浸润批判性思维的物理教学评价模型

批判性思维可解释为基于理解和论证，挖掘隐含条件，检查证据的可靠性，确定推理的合理性和论证的科学性，以便进行自我调节和做出正确的决策。因此，批判性思维应包含三个维度：一是思考此问题是否存在和判断此事物真假的态度；二是具有逻辑推理与实验探究所需要的方法和知识；三是具有有效论证、抽象概括、归纳演绎和评估信息的技能。结合物理学科教学实践，我们构建浸润批判性思维的物理教学框架模型（见下页图2），简称为“批判性思维教学金字塔”。

我们可用数字“一三五”来描述该模型。一是指“一顶点”，元认知位于金字塔框架的顶点，是唤醒智力活动的最高自我意识形式。三是指“三维度”和“三基石”，代表金字塔框架中三条侧棱与三条底边。三个侧棱分别表示批判性思维的三维度：知识结构、思维技能和情感态度。批判性思维培育是需要环境的。三条底边代表物理学科的基石，分别表示求真、向善和臻美，由此漫溯到需要建设适合批判性思维培育的学校环境和文化脉络等。五是指“五层级”，即批判性思维在物理教学中主要表现为五个进阶的维度，从低到高依次为：体验与感知、质疑与假设、推理与论证、分析与评估、综合与创造。

模型中“五层级”是批判性思维在课堂教学中的具体表现，呈现一种进阶式的生长样态，可以借助一些专业的批判性思维测量量表进行课堂教学实证评价。例如，侧重于批判性思维中的问题解决的康奈尔批判性思维测试（Ennis＆Millman，1985）和OCRAS批判性思维考试（Wells，Burton＆Burton，2006）；侧重思维技能评估的加利福尼亚批判性思维技能测试（Facione等，1992）。笔者尝试对专业的测量量表进行学科化改进，来评价浸润批判性思维的物理教学情况（见表1）。

三、浸润批判性思维的物理教学策略与价值

上述金字塔物理教学模型，能将批判性思维与物理教学充分融合。基于五个进阶的维度，对应的五个物理教学策略为：创设挑战情境，诱发认知冲突；把握问题本质，建立物理模型；基于已有认知，进行自主建构；寻找有效证据，实现深度理解；解决实际问题，培养责任意识。

1.创设挑战情境，诱发认知冲突，促进体验与感知

情境是物理教学基础，也是培养批判性思维等高阶思维的基础。通过创设开放性、挑战性的问题情境，一方面能激发学生的探究热情，另一方面能有效诱发学生的认知冲突。认知冲突是新情境与已有认知结构的暂时性矛盾和思维失衡，能促进学生深入思考。

2.把握问题本质，建立物理模型，促进质疑与假设

物理模型是在研究或解决物理学问题时，舍弃次要因素，抓住主要因素而建立的。建立模型的过程中需要对所研究问题的本质有清晰的认识，并对相关影响因素进行分析。实际教学中，学生不可能一次就对问题本质有深刻的理解，需要经历“质疑—假设—验证”螺旋进阶的过程。

3.基于已有认知，进行自主建构，促进推理与论证

充分利用已经学习的知识与方法，对所研究的问题进行自主和合作的推理与论证，让新知识深深扎根于旧知识，并在已有认知的“土壤”上不断“生长”，进而理解新知识的合理性，实现自主建构，这既是“求真”的过程，也是发展批判性思维的核心环节。

4.寻找有效证据，实现深度理解，促进分析与评估

批判性思维是基于事实证据的分析与反思，在教学中一方面可以给学生提供正、反两方面的证据，让学生进行分析和甄选出有效证据，进行证实或证伪；另一方面也可以让学生自主或合作寻找证据来支撑自己的观点。在对证据进行分析和反思的基础上，促进对知识背后蕴含的逻辑美、对称美的深度理解。

5.解决实际问题，培养责任意识，促进综合与创造

解决实际问题是批判性思维的重要维度，也是培养批判性思维的重要方式，学生在解决实际问题的过程中需要对纷繁复杂的信息进行辨析，需要经历构建物理模型、分析综合和论证评估等过程。实际问题往往与社会发展紧密联系，有助于增强学生的社会责任感，这也是物理教学“向善”的过程。

具体来说，运用批判性思维浸润物理教学，其教学价值意义有三。一是从知识学习走向思维策略的建构。学生获得的不仅仅是物理学科知识，更在思维策略上，习得了质疑与探究、猜想与假设、分析与论证、辩驳与评估等思维方法。二是从内容理解走向认知结构的建构。物理学主要研究物质和能量、力和运动间的相互作用。学生通过批判性思考，对学科知识内容进行认知、理解、质疑、寻找证据和反思评价的过程，在已有知识和新知识间建立密切而深刻的联系，实现对物理知识内容的主动的系统化建构。三是从物理教学走向学科育人。教学过程通过师生互动、学生自主学习等策略方式，鼓励多元思维，养成探究意识，培养求真的品质和理性精神，形成尊重、包容、理解、开放的现代人格，从而培养理性、开放，具有自主性、创造性的时代新人。

【参考文献】

［1］中华人民共和国教育部.义务教育课程方案（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］库恩.科学革命的结构［M］.4版.金吾伦，胡新和，译.北京：北京大学出版社，2012.

［3］汪明.批判性思维与中学物理［M］.北京：中国人民大学出版社，2021.