批判性思維：通向物理科學(xué)思維的必然路徑

張飛

（江蘇省木瀆高級(jí)中學(xué)，江蘇 蘇州 215101）

科學(xué)思維是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的核心，其內(nèi)涵與表現(xiàn)是從物理學(xué)視角對(duì)客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式；是基于經(jīng)驗(yàn)事實(shí)建構(gòu)理想模型的抽象概括過(guò)程；是分析綜合、抽象概括、比較分類(lèi)、推理論證等科學(xué)思維方法的內(nèi)化；是基于事實(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、批判，進(jìn)而提出創(chuàng)造性見(jiàn)解的能力與品質(zhì)。［1］在科學(xué)思維形成的過(guò)程中，批判性思維具有引領(lǐng)性作用。

在批判思維中，思考者可以系統(tǒng)、習(xí)慣性地使用思維上的持之以恒、謙遜、換位思考和思維公正性等各種思維特質(zhì)來(lái)控制思維結(jié)構(gòu)，使用清晰性、準(zhǔn)確性、精確性、相關(guān)性、深度、廣度、邏輯性和公正性等思維標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢驗(yàn)包括問(wèn)題、信息、概念、推論、假設(shè)、意義和觀念等思維的成分，促進(jìn)提升思維品質(zhì)；讓思維方式更加清晰、準(zhǔn)確、精確，更有深刻性、廣泛性、邏輯性、相關(guān)性、重要性和公正性。本文從“批判性思維”的視角來(lái)闡釋物理學(xué)科核心素養(yǎng)之核心內(nèi)容“科學(xué)思維”的培養(yǎng)路徑。

一、基于批判性思維判斷讓科學(xué)模型合理建構(gòu)

物理模型是人們對(duì)物理研究對(duì)象及其過(guò)程的抽象概括，是人們認(rèn)識(shí)物理問(wèn)題所形成的心理圖式的外在表征，是科學(xué)思維的核心要素。高中階段科學(xué)思維核心要素的物理模型建構(gòu)是物理學(xué)習(xí)的一種認(rèn)識(shí)手段和思維方式，是學(xué)生根據(jù)研究問(wèn)題和情境，在對(duì)客觀事物進(jìn)行抽象和概括的基礎(chǔ)上構(gòu)建易于研究的、能反映事物本質(zhì)特征和共同屬性的理想模型、理想過(guò)程、理想實(shí)驗(yàn)和物理概念的過(guò)程。［1］

模型選擇、建立、驗(yàn)證、分析和應(yīng)用（Halloun 基于Hestenes 創(chuàng)建的科學(xué)建模教學(xué)理論中的模型建立、模型分析、模型驗(yàn)證三維度發(fā)展提出的，目前被模型建構(gòu)教學(xué)廣泛采用，行之有效的［2］）5 個(gè)維度是模型建構(gòu)的有效教學(xué)路徑。在模型建構(gòu)的過(guò)程中，學(xué)生必須學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、演繹、推理、假設(shè)、近似、實(shí)驗(yàn)、概括、數(shù)學(xué)抽象等思維方法，對(duì)物理問(wèn)題的各種要素進(jìn)行分析、比較、判斷后，形成對(duì)研究問(wèn)題（或情景）的某些屬性進(jìn)行抽象和簡(jiǎn)化，從而形成具有解釋和預(yù)測(cè)功能的近似表征（思維成果）。在這過(guò)程中，需要學(xué)生進(jìn)行基于論據(jù)的具有邏輯性的、不偏頗的思考，并能有意識(shí)地琢磨、反思性（批判性思維就是一種反思）地審思自身的思維過(guò)程，以達(dá)成更好地適應(yīng)目標(biāo)與情境的目標(biāo)指向性思考。針對(duì)模型建構(gòu)維度和批判性思維標(biāo)準(zhǔn)分析（如表1 所示），通過(guò)批判性思維實(shí)施判斷可讓科學(xué)模型合理建構(gòu)。

表1 模型維度與批判性思維判斷標(biāo)準(zhǔn)

【教學(xué)片段】電場(chǎng)線(xiàn)、勻強(qiáng)電場(chǎng)模型建構(gòu)

問(wèn)題：我們知道，電場(chǎng)最基本的特性是對(duì)放入其中的電荷有力的作用。為了描述這一力的特性，我們?cè)?jīng)運(yùn)用比值定義法建立電場(chǎng)強(qiáng)度的概念，可以精確地描述電場(chǎng)，但是它卻不夠形象也不夠直觀。有沒(méi)有什么方法可以更加形象直觀地來(lái)描述電場(chǎng)呢？（引領(lǐng)學(xué)生反思，為電場(chǎng)線(xiàn)模型建構(gòu)引發(fā)思考）

演示實(shí)驗(yàn)：電場(chǎng)中的“怒發(fā)沖冠”實(shí)驗(yàn)（如圖1）。讓學(xué)生站在絕緣體上，用靜電起電機(jī)使人帶靜電而產(chǎn)生頭發(fā)排斥豎起現(xiàn)象。（為了根據(jù)建模的目的及所需模型的適用范圍，為了激發(fā)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)）

圖1

問(wèn)題：觀察實(shí)驗(yàn)，能給你帶來(lái)什么啟示嗎？（引導(dǎo)學(xué)生從熟悉模型中選擇合適的模型開(kāi)始建模過(guò)程，批判性思考，從模型描述相關(guān)性、邏輯性處作出判斷）

學(xué)生：以前在描述磁場(chǎng)時(shí)，我們引入過(guò)磁感應(yīng)線(xiàn)來(lái)形象描述過(guò)磁場(chǎng)。能不能用類(lèi)似方法也來(lái)引入一種什么線(xiàn)來(lái)形象描述。（萌生構(gòu)建模型想法，試圖用該模型做出有效的描述與解釋?zhuān)?duì)模型有初步表征印象）

問(wèn)題：這是一個(gè)好想法，大家要深入思考一下，在你看來(lái)，這種線(xiàn)應(yīng)該具備哪些特征？（讓學(xué)生批判性思考，確認(rèn)所選模型相關(guān)成分與結(jié)構(gòu)，批判性思考，盡可能使模型更有邏輯、更加清晰）

學(xué)生：最起碼應(yīng)該能反映大小和方向。（面對(duì)問(wèn)題情境，明確建模的目的）

問(wèn)題：回想一下磁感應(yīng)線(xiàn)是如何描述的，能否找到建構(gòu)依據(jù)？（引領(lǐng)批判性思考，從清晰性、準(zhǔn)確性、精確性視角來(lái)重構(gòu)模型，使其更加普適，讓學(xué)生更有效地描述與解釋?zhuān)?duì)模型實(shí)施校正表征）

邏輯建構(gòu)：依次讓學(xué)生思考解決如下問(wèn)題。思考I：如何在正的點(diǎn)電荷電場(chǎng)中選擇幾個(gè)不同場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)，定性作圖來(lái)描述電場(chǎng)？（如圖2-1 所示，讓學(xué)生自主畫(huà)下圖示，批判性思考，要求能關(guān)聯(lián)邏輯清晰地反映電場(chǎng)大小和方向）.思考II：如何用畫(huà)圖方法來(lái)描述電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)大小相同點(diǎn)電場(chǎng)及不同點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)？（如圖2-2 所示，讓學(xué)生自主拓展畫(huà)圖示，批判性思考，要求能關(guān)聯(lián)邏輯清晰精準(zhǔn)，有廣度地反映電場(chǎng)大小和方向）；思考III：如何用畫(huà)圖方法來(lái)描述電場(chǎng)中所有點(diǎn)電場(chǎng)？如何簡(jiǎn)化來(lái)表征電場(chǎng)？（如圖2-3 所示，讓學(xué)生自主構(gòu)建，批判性深度思考，并能夠形象、直觀描述、解釋電場(chǎng)強(qiáng)弱問(wèn)題，生成電場(chǎng)線(xiàn)概念，完善建模）

圖2-1

圖2-2

圖2-3

初步概念：根據(jù)電場(chǎng)特征，法拉第采用了一個(gè)簡(jiǎn)潔的方法來(lái)描述電場(chǎng)，那就是畫(huà)電場(chǎng)線(xiàn)。（引導(dǎo)了解學(xué)史，讓學(xué)生批判性思考，物理模型概念構(gòu)建是通過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間深化的）正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線(xiàn)從正電荷出發(fā)，終止于無(wú)限遠(yuǎn)，箭頭表示方向，疏密反映電場(chǎng)強(qiáng)弱。（學(xué)生自行建構(gòu)，反思重構(gòu)定義，要求概念建構(gòu)盡量有相關(guān)性、邏輯性、清晰性、準(zhǔn)確性、精確性表征）

模擬實(shí)驗(yàn)：把頭發(fā)碎屑懸浮在蓖麻油里，加上電場(chǎng)，碎屑就按有序排列起來(lái)，能顯示出電場(chǎng)線(xiàn)的分布情況。（利用實(shí)驗(yàn)方法檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膬?nèi)在一致性，如圖3 是模擬正電荷電場(chǎng)的照片）

圖3

拓展推理：前面構(gòu)建的是點(diǎn)電荷電場(chǎng)線(xiàn)模型，是否適應(yīng)所有電場(chǎng)？如等量異號(hào)點(diǎn)電荷空間電場(chǎng)線(xiàn)如何分布？（引領(lǐng)學(xué)生反思）思考I：如何在電場(chǎng)取一點(diǎn)來(lái)畫(huà)一下電場(chǎng)（圖4-1）？（引導(dǎo)學(xué)生批判性思考，利用電場(chǎng)疊加原理來(lái)描畫(huà)）思考II：如何在電場(chǎng)取一些點(diǎn)來(lái)畫(huà)一下電場(chǎng)（圖4-2）？（引導(dǎo)學(xué)生批判性思考，利用歸納推理描畫(huà)不同點(diǎn)電場(chǎng)大小及方向）思考III：如何來(lái)描畫(huà)電場(chǎng)中所有點(diǎn)電場(chǎng)？如何簡(jiǎn)化來(lái)表征電場(chǎng)？（如圖4-3 所示，讓學(xué)生自主構(gòu)建，批判性深度思考，并能夠形象、直觀描述、解釋電場(chǎng)強(qiáng)弱問(wèn)題，反駁修正電場(chǎng)線(xiàn)概念，完善建模。）

圖4-1

圖4-2

圖4-3

模擬實(shí)驗(yàn)：把頭發(fā)碎屑懸浮在蓖麻油里，加上電場(chǎng)，碎屑就按有序排列起來(lái)，能顯示出電場(chǎng)線(xiàn)的分布情況（圖5 是模擬異號(hào)點(diǎn)電荷空間電場(chǎng)的照片）。

圖5

修正概念：電場(chǎng)線(xiàn)是畫(huà)在電場(chǎng)中的一條條有方向的曲線(xiàn)，曲線(xiàn)上每點(diǎn)的切線(xiàn)方向表示該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。在同一幅圖中，電場(chǎng)強(qiáng)度較大的地方電場(chǎng)線(xiàn)較密，電場(chǎng)強(qiáng)度較小的地方電場(chǎng)線(xiàn)較疏，因此在同一幅圖中可以用電場(chǎng)線(xiàn)的疏密來(lái)比較各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。（綜合正點(diǎn)電荷電場(chǎng)和等量異號(hào)點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)空間電場(chǎng)線(xiàn)，抽象共性，在評(píng)價(jià)方法檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膬?nèi)在一致性基礎(chǔ)上，對(duì)原有模型進(jìn)行修正，得出科學(xué)模型）

勻強(qiáng)電場(chǎng)建模：請(qǐng)畫(huà)一畫(huà)無(wú)限大均勻帶正電平板周?chē)妶?chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)。（圖6 所示，推論到新情境，評(píng)價(jià)模型的適用廣度，引導(dǎo)學(xué)生利用上述的建模方法，先將無(wú)限大均勻帶電平板分成無(wú)限多個(gè)點(diǎn)電荷，再根據(jù)對(duì)稱(chēng)性畫(huà)出電場(chǎng)中P 點(diǎn)疊加場(chǎng)，再推廣到無(wú)限多個(gè)點(diǎn)電荷，構(gòu)建無(wú)限大均勻帶電平板電場(chǎng)線(xiàn)，得出勻強(qiáng)電場(chǎng)概念）再請(qǐng)畫(huà)一畫(huà)無(wú)限大均勻帶負(fù)電平板周?chē)妶?chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)。（如圖7 所示，學(xué)生遷移應(yīng)用，自主建構(gòu)，鞏固勻強(qiáng)電場(chǎng)概念）第三次請(qǐng)畫(huà)一畫(huà)對(duì)稱(chēng)放置，無(wú)限大均勻帶等量正，負(fù)電平板周?chē)妶?chǎng)的電場(chǎng)線(xiàn)。（如圖8所示，學(xué)生遷移應(yīng)用，理解勻強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域，回歸現(xiàn)實(shí)，批判性思考得出，相距很近的一對(duì)帶等量異種電荷的平行金屬板，它們之間的電場(chǎng)除邊緣外，可以看作勻強(qiáng)電場(chǎng)，完善建模）

圖6

圖7

圖8

模擬實(shí)驗(yàn)：把頭發(fā)碎屑懸浮在蓖麻油里，加上平行金屬板，其間可以模擬勻電場(chǎng)線(xiàn)的分布圖。（如圖9所示，利用實(shí)驗(yàn)判斷、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膬?nèi)在一致性，對(duì)原有模型進(jìn)行修正，來(lái)解決問(wèn)題，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解釋?zhuān)?/p>

圖9

反思：概括《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》所涉及的需要建構(gòu)的模型有對(duì)象模型（如質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、點(diǎn)光源、單擺、理想電表、理想氣體等）、條件模型（輕彈簧、輕繩、輕桿、光滑、水平、豎直、勻強(qiáng)電場(chǎng)等）、過(guò)程模型（勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、等溫過(guò)程、絕熱變化等）和理論模型（光的波動(dòng)說(shuō)、光的波粒二象性、氫原子模型等）四類(lèi)。模型建構(gòu)主要表現(xiàn)在能夠分析模型所涉及的各個(gè)要素及其結(jié)構(gòu)，使用模型解釋物理現(xiàn)象和過(guò)程，闡明物理概念和原理，在真實(shí)的情境中具有構(gòu)建模型的意識(shí)和能力等，通過(guò)模型構(gòu)建有助于學(xué)生抓住事物（問(wèn)題）的關(guān)鍵要素，加深對(duì)概念、過(guò)程和系統(tǒng)的理解，形成系統(tǒng)思維。［1］《電場(chǎng)線(xiàn)、勻強(qiáng)電場(chǎng)模型建構(gòu)》教學(xué)片段所揭示的是基于批判性思維判斷，合理建構(gòu)科學(xué)模型有路徑、方法，可為如何更多具體物理模型建構(gòu)提供樣例。

二、基于批判性思維分析讓推理論證邏輯嚴(yán)謹(jǐn)

科學(xué)思維建立離不開(kāi)科學(xué)推理和科學(xué)論證，物理教學(xué)中的科學(xué)推理包含有歸納推理和演繹推理，它既包含對(duì)自然現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行歸納形成模型、概念、規(guī)律、概括、理論等的歸納過(guò)程，又包含通過(guò)使用這些基本的模型、概念、規(guī)律、概括或理論對(duì)物理現(xiàn)象作出假設(shè)的演繹過(guò)程，通常呈現(xiàn)為歸納思維（概念獲得、概念形成、概念圖式）和演繹思維（基于創(chuàng)造力、觀察、模型建構(gòu)以及根據(jù)經(jīng)驗(yàn)證據(jù)的評(píng)價(jià)），科學(xué)推理是最基礎(chǔ)的科學(xué)思維形式這一；物理教學(xué)中的科學(xué)論證是批判性論證思維在物理學(xué)習(xí)領(lǐng)域的運(yùn)用，是以物理知識(shí)為中介，積極直面物理問(wèn)題，對(duì)所獲取的物理現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和資料進(jìn)行解釋說(shuō)明，提出自己的論點(diǎn)，反思自己和別人論點(diǎn)的不足并提出反論點(diǎn)，同時(shí)能反駁他人的質(zhì)疑和批判的高階思維能力，［1］是開(kāi)展物理學(xué)習(xí)探究活動(dòng)的重要思維實(shí)踐。

物理教學(xué)中，推理與論證過(guò)程就是科學(xué)思維的建構(gòu)過(guò)程。在對(duì)物理概念與規(guī)律學(xué)習(xí)的過(guò)程中，可以說(shuō)每一個(gè)結(jié)論的獲得都離不開(kāi)推理與論證，科學(xué)推理與科學(xué)論證處在科學(xué)思維的核心地位，在教學(xué)中不可割裂，不可孤立實(shí)施，總是互相滲透、相伴而行。論證是思考、信念、決定和行動(dòng)的合理性的起點(diǎn)，沒(méi)有論證就不能進(jìn)行理性的推理與分析，而論證過(guò)程更是在推理的基礎(chǔ)上才得以實(shí)施和完成的。物理學(xué)科的學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)利用科學(xué)論證的方式進(jìn)行科學(xué)推理，從而形成對(duì)自然現(xiàn)象的科學(xué)解釋?zhuān)茖W(xué)推理和科學(xué)論證是詮釋科學(xué)思維的核心要素，是以批判性思維為基礎(chǔ)。物理教學(xué)中，批判性思維是將思維的衡量標(biāo)準(zhǔn)（清晰性、精準(zhǔn)性、相關(guān)性、正確性、深度、廣度、邏輯性、公正性）運(yùn)用于學(xué)生推理論證所組成的各元素（目的、懸而未決的問(wèn)題、信息、解釋和推理、概念、假設(shè)、結(jié)果和意義、觀點(diǎn)）中去，以形成優(yōu)異的思維特性（態(tài)度謙遜、意志自由、理智健全、勇敢無(wú)畏、堅(jiān)持不懈、篤信推理、設(shè)身處地、公正無(wú)私［3］），優(yōu)化學(xué)生的思維方式，讓推理論證邏輯科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)。

【教學(xué)片段】曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度方向

（一）明確目標(biāo)激發(fā)問(wèn)題

游戲引入：今天想跟大家一起來(lái)玩?zhèn)€游戲，這里有一個(gè)幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)，介紹裝置圖10 所示。（演示幸運(yùn)大轉(zhuǎn)盤(pán)，活動(dòng)中用細(xì)線(xiàn)一端固定在轉(zhuǎn)臺(tái)中心，另一端系光滑小球，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球隨著轉(zhuǎn)臺(tái)一起做圓周運(yùn)動(dòng)，在恰當(dāng)位置有剪刀剪斷細(xì)線(xiàn)，小球運(yùn)動(dòng)可進(jìn)入幸運(yùn)門(mén)）有沒(méi)有哪位同學(xué)想試下今天的運(yùn)氣？（學(xué)生參與游戲體驗(yàn)）

圖10

問(wèn)題：讓小球進(jìn)入指定的幸運(yùn)門(mén)，有無(wú)規(guī)律可循呢？（引出需要探究的事物，確定批判性思維的邏輯起點(diǎn)，引出探究目的明確目標(biāo)）

問(wèn)題：從軌跡上看，小球先后做了哪些運(yùn)動(dòng)？。（讓學(xué)生用批判性思維標(biāo)準(zhǔn)綜合思考問(wèn)題）

學(xué)生：先做曲線(xiàn)（圓周）運(yùn)動(dòng)，再做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。（讓學(xué)生清晰、精準(zhǔn)、正確地描述相關(guān)現(xiàn)象）

（二）分析綜合建立概念

問(wèn)題：除了這個(gè)小球在做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)之外，你見(jiàn)過(guò)或經(jīng)歷過(guò)其他曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)嗎？（引導(dǎo)學(xué)生思維批判性地向思維深度、廣度發(fā)展）

學(xué)生回憶并回答：砂輪濺出的火星、運(yùn)動(dòng)鏈球的飛出、投籃拋出的籃球等等。（讓學(xué)生清晰、精準(zhǔn)、相關(guān)思考后得出）

問(wèn)題：前述實(shí)驗(yàn)和大家列舉事例中運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)有何共同特點(diǎn)。（引領(lǐng)學(xué)生批判性進(jìn)行邏輯歸納，明確探究事物的動(dòng)機(jī)，通過(guò)舉例總結(jié)共性，形成曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)概念）

建立概念：通過(guò)剛才大家的舉例，我們發(fā)現(xiàn)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體有個(gè)共同特點(diǎn)，即軌跡都是曲線(xiàn)，因此我們把軌跡是曲線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)叫曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

形成觀念：其實(shí)大到天體，小到微觀粒子，無(wú)論是生產(chǎn)生活還是科技發(fā)展，似乎曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)比直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)更普遍的存在，看來(lái)非常有必要來(lái)研究一下曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。（明確探究曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的目的）

問(wèn)題：研究離不開(kāi)好奇，好奇必然產(chǎn)生問(wèn)題，關(guān)于曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)你想研究它哪些方面的問(wèn)題？（讓學(xué)生批判性地提出與曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)相關(guān)性問(wèn)題）

學(xué)生：……

動(dòng)畫(huà)模擬：看來(lái)大家的困惑還挺多的我們來(lái)看，動(dòng)畫(huà)模擬小球運(yùn)動(dòng)。（讓學(xué)生批判性思維，引領(lǐng)學(xué)生切題、有廣度和深度思考問(wèn)題）

問(wèn)題：小球開(kāi)始隨轉(zhuǎn)盤(pán)做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，為什么后來(lái)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)？（引領(lǐng)思維分析，學(xué)生因?qū)κ挛镒畛醯母杏X(jué)，形成觀點(diǎn)）

學(xué)生：慣性，小球要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

問(wèn)題：這個(gè)原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是指什么狀態(tài)？（引領(lǐng)清晰準(zhǔn)確的描述觀點(diǎn)）

學(xué)生：繩子剪斷一瞬間的狀態(tài)。

演示實(shí)驗(yàn)：為了更清楚地看到曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)各個(gè)不同位置的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，請(qǐng)大家觀察旋轉(zhuǎn)陀螺灑墨水實(shí)驗(yàn)，向旋轉(zhuǎn)陀螺頂上滴紅墨水（如圖11-1），觀察墨水飛出方向并描畫(huà)墨水飛出軌跡。（引導(dǎo)探究的方向，確定批判性思維的邏輯起點(diǎn)和體會(huì)探究意義）

圖11-1

問(wèn)題：我們知道速度可以反應(yīng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，你能紅墨水滴曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)各點(diǎn)的速度方向嗎？（引導(dǎo)有深度有邏輯的清楚思考搜集信息）

學(xué)生：液滴直線(xiàn)飛出的方向可以反映墨水曲線(xiàn)各點(diǎn)的速度。（通過(guò)描跡描畫(huà)墨水飛出軌跡，如圖11-2，為思維推理提供證據(jù)）

圖11-2

問(wèn)題：這里留下很多液滴飛出的方向，我們發(fā)現(xiàn)曲線(xiàn)各點(diǎn)位置不同，飛出的方向就不同，說(shuō)明曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)各點(diǎn)速度方向時(shí)刻發(fā)生？你覺(jué)得這個(gè)方向是什么方向？（引領(lǐng)思維方向，讓學(xué)生堅(jiān)持不懈思考。）

學(xué)生：變化，切線(xiàn)方向。（基于現(xiàn)象，批判性思考后，做出邏輯推理，做出假設(shè)猜想）

問(wèn)題：我們用一個(gè)已經(jīng)做好的圓和切線(xiàn)來(lái)看看，是不是跟大家猜想的一樣是切線(xiàn)方向。我們已經(jīng)看到，被甩出去的水都沿圓周的切線(xiàn)方向飛出，說(shuō)明這個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)中某點(diǎn)的速度方向是切線(xiàn)方向，那么如果半徑跟這個(gè)圓不同，速度大小也不同的圓周是不是也是切線(xiàn)方向呢？（科學(xué)尋證，引領(lǐng)批判性思維，向深度思維發(fā)展，為思維清晰性、精準(zhǔn)性、相關(guān)性、正確性、有深度、有廣度、公正性表達(dá)，提供邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评硭季S素材）

介紹裝置并提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)裝置如圖12 所示，器材有小鐵球，磁性小黑板，紅黃藍(lán)為圓弧形拼接軌道，如何做到速度不同？（釋放高度不同）

圖12

分組實(shí)驗(yàn)：紅黃藍(lán)拼接軌道任意組合，讓小球沿著圓弧的拼接軌道做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，觀察小球脫離軌道后的速度方向，改變拼接圓弧軌道個(gè)數(shù)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。（因?qū)W生已有的概念是圓弧曲線(xiàn)某點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)榍芯€(xiàn)方向，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證猜想，教師指導(dǎo)學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)，并觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為培養(yǎng)學(xué)生篤信推理，勇敢無(wú)畏思維品性，提供依據(jù)）

匯報(bào)交流：分析在磁性小黑板上留下運(yùn)動(dòng)小鋼球的軌跡，找出不同段圓弧軌道小球沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)出速度方向與圓弧半徑關(guān)系，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果：做圓弧曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度方向是圓弧切線(xiàn)方向。（針對(duì)該事實(shí)得出的結(jié)論的過(guò)程，為邏輯推理提供依據(jù)。如圖13 所示）

圖13

問(wèn)題：除了剛才兩個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象外，細(xì)心的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)，生活中還有大量的事實(shí)和實(shí)驗(yàn)表明：質(zhì)點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向?yàn)檐壽E上某點(diǎn)的切線(xiàn)方向。（動(dòng)圖展示砂輪切割鋼筋時(shí)熾熱的鐵屑飛出的方向、雨天旋轉(zhuǎn)傘柄從傘邊緣飛出的水滴等等，通過(guò)事實(shí)佐證，為推理增加信心）

問(wèn)題：我們已經(jīng)驗(yàn)證了圓周運(yùn)動(dòng)的某點(diǎn)速度方向是切線(xiàn)方向，那么一般曲線(xiàn)速度方向是否也是切線(xiàn)方向呢？（引領(lǐng)深度思維，明確推理方向）

問(wèn)題：其實(shí)我們可以把一般曲線(xiàn)分割成無(wú)限小段，而每一小段都可以看成是一個(gè)與這一小段曲線(xiàn)相切的速度大小不同半徑不同的圓的一部分。當(dāng)小球在做一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就等同于經(jīng)歷了無(wú)數(shù)個(gè)圓弧的一部分。既然圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度是切線(xiàn)方向，那么一般曲線(xiàn)的瞬時(shí)速度方向必然也是切線(xiàn)方向。

這里我們利用了微元的思想，用特殊到一般的研究方法得到了一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度方向也是切線(xiàn)方向。你能否再通過(guò)理論來(lái)證明曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方向是某點(diǎn)的切線(xiàn)方向？（有意識(shí)地琢磨、反思性地審思自身的思維過(guò)程）

邏輯推理：如圖14 所示，質(zhì)點(diǎn)沿曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，某段時(shí)間從A 運(yùn)動(dòng)到B，過(guò)A、B 兩點(diǎn)作直線(xiàn)，這條直線(xiàn)叫作曲線(xiàn)的割線(xiàn)。從A 到B 就是質(zhì)點(diǎn)位移的方向，也就是這段時(shí)間內(nèi)的平均速度方向。設(shè)想研究的時(shí)間段逐漸縮短，則B 點(diǎn)逐漸向A 點(diǎn)靠近，這條割線(xiàn)的位置將不斷變化。當(dāng)時(shí)間段變得非常非常小的時(shí)候，B 點(diǎn)非常非常接近A 點(diǎn)，這條割線(xiàn)就將與過(guò)A 點(diǎn)的切線(xiàn)重合。因此，可以認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)在A 點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向沿曲線(xiàn)在A 點(diǎn)的切線(xiàn)方向。（幾何畫(huà)板展示，引導(dǎo)學(xué)生論證，理論邏輯推理，體驗(yàn)科學(xué)推理邏輯嚴(yán)謹(jǐn)性）

圖14

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：探究物體曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向。再自制實(shí)驗(yàn)探究：設(shè)計(jì)可以任意改變長(zhǎng)度的磁性塑條，實(shí)驗(yàn)時(shí)可不斷改變磁性塑條的長(zhǎng)短，來(lái)改變沿磁性塑條做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的鼠標(biāo)滾球出口位置，確保磁性塑條的位置不動(dòng)，每次在鼠標(biāo)滾球上涂上紅墨水來(lái)記錄紅墨水運(yùn)動(dòng)徑跡和速度方向（如圖15）。（旨在更好地適應(yīng)目標(biāo)與情境的目標(biāo)指向性思考，基于論據(jù)的邏輯性的、不偏頗的思考）

圖15

反思：在物理學(xué)科科學(xué)思維建構(gòu)時(shí)，由于學(xué)生存在大量前概念，在沒(méi)有經(jīng)歷從日常概念的批判性反思到科學(xué)概念建構(gòu)的認(rèn)知發(fā)展進(jìn)階過(guò)程，在遇到問(wèn)題時(shí)，經(jīng)常用日常概念代替科學(xué)概念，缺乏對(duì)物理概念意義和含義的深層理解。如在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度的方向?qū)W習(xí)時(shí)，學(xué)生通常根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)建立起的前認(rèn)知，認(rèn)為速度方向是“沿著”曲線(xiàn)，或認(rèn)為速度是如軌跡之“曲”，或認(rèn)為是沿著切線(xiàn)方向。若教學(xué)忽略批判性思維分析，直接通過(guò)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)（或生活）現(xiàn)象觀察進(jìn)而得出結(jié)論，有時(shí)看起來(lái)似乎順理成章；但是如何從現(xiàn)象得到結(jié)論，中間有著一段極具教育價(jià)值科學(xué)思維建構(gòu)的過(guò)程，跳過(guò)這一過(guò)程的教學(xué)顯然將其輕易地“短路”了，將會(huì)導(dǎo)致推理論證缺乏嚴(yán)謹(jǐn)邏輯。若采用生活現(xiàn)象（或興趣實(shí)驗(yàn)）引發(fā)思考、激發(fā)問(wèn)題，通過(guò)設(shè)計(jì)揭示本質(zhì)的實(shí)驗(yàn)（如觀察旋轉(zhuǎn)陀螺灑墨水實(shí)驗(yàn)，向旋轉(zhuǎn)陀螺頂上滴紅墨水）或生活現(xiàn)實(shí)（如砂輪濺出的火星）搜集有效信息（如墨水飛出方向并描畫(huà)墨水飛出軌跡）、建立概念（曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)）、提出解釋主張、做出推理假設(shè)（墨水飛出方向是切線(xiàn)方向）、進(jìn)一步設(shè)計(jì)探究方案，進(jìn)行科學(xué)尋證，構(gòu)建含有明確物理意義推斷和并形成物理觀念（運(yùn)動(dòng)觀），構(gòu)建清晰的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度沿切線(xiàn)方向的結(jié)論。這將彰顯基于批判性思維綜合，讓科學(xué)推理邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)镊攘Α?/p>

三、基于批判性思維評(píng)價(jià)讓質(zhì)疑創(chuàng)新科學(xué)合理

物理科學(xué)思維的模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證都是因質(zhì)疑而產(chǎn)生的，思維的過(guò)程是一種事件的序列鏈。這一發(fā)展過(guò)程從質(zhì)疑開(kāi)始移動(dòng)到探究，再到批判性思維，最后得到比個(gè)人信仰和想象更為具體的“可以證實(shí)的結(jié)論”。思維不是自然發(fā)生的，但是它一定是由“難題和疑問(wèn)”或“一些困惑、混淆或懷疑”引發(fā)的。觀察者“手頭的數(shù)據(jù)不會(huì)提供解決方案，它們僅僅能夠給人啟示”；而正是對(duì)“解決方案的需要”，維持和引導(dǎo)著批判性思維的整個(gè)過(guò)程，在直面問(wèn)題時(shí)對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行解釋闡明，提出自己的論點(diǎn)，反思自己和別人論點(diǎn)的不足并提出反論點(diǎn)。［4］重構(gòu)原有思維序列鏈，形成新的分析、綜合、判斷和評(píng)價(jià)的思維過(guò)程就是創(chuàng)新，創(chuàng)新是批判性思維的動(dòng)力和目標(biāo)。批判性思維并不能保證我們對(duì)事物的認(rèn)識(shí)完全正確，但是它提供了這樣一個(gè)機(jī)會(huì)，使我們最大可能地去正確認(rèn)識(shí)。批判性思維是質(zhì)疑創(chuàng)新思維的前提和基礎(chǔ)，質(zhì)疑和創(chuàng)新來(lái)自批判性思維，質(zhì)疑創(chuàng)新的過(guò)程需要的具有清晰性、邏輯性、客觀性、目的性和反思性的批判性思維的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。只有基于批判性思維評(píng)價(jià)指導(dǎo)下的質(zhì)疑創(chuàng)新，物理科學(xué)思維的模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證才能正確形成，學(xué)生學(xué)習(xí)才可以形成一種精神（物質(zhì)觀念、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任）信仰，才可以使人們趨向于客觀、公正、理性，減少錯(cuò)誤的行為，追求合理科學(xué)的思維方式，建立高階思維能力。

【教學(xué)片段】伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)

（一）批判反駁：引領(lǐng)質(zhì)疑

伽利略質(zhì)疑：原來(lái)運(yùn)動(dòng)的物體之所以停下來(lái)，難道真的是因?yàn)闆](méi)有力的作用嗎？（伽利略針對(duì)亞里士多德觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，引發(fā)學(xué)生批判反駁，體會(huì)質(zhì)疑的力量）

伽利略認(rèn)為運(yùn)動(dòng)的物體之所以停下來(lái)，不是因?yàn)椴皇芰?，正好相反，是因?yàn)槭艿侥Σ亮蛘呖諝狻⑺攘黧w的阻力的影響。

問(wèn)題：如果沒(méi)有摩擦力或者空氣、水等流體的阻力的影響，物體在水平面上會(huì)做怎么樣的運(yùn)動(dòng)呢？［引領(lǐng)學(xué)生體驗(yàn)伽利略“實(shí)驗(yàn)+推理”的邏輯分析：《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話(huà)》（1632 年）、《兩門(mén)新科學(xué)》（1638 年）］

現(xiàn)象1：小球在斜面上釋放后會(huì)加速滾下，向下傾斜的斜坡是小球獲得加速的原因（圖16-1 所示）。

圖16-1

現(xiàn)象2：小球沿斜面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)減速，向上傾斜的斜坡是小球減速的原因（圖16-2 所示）。

圖16-2

推理：如果小球運(yùn)動(dòng)到水平面上呢？（引領(lǐng)批判性思考）——既不加速，也不減速，應(yīng)該一直運(yùn)動(dòng)下去（圖16-3 所示）

圖16-3

問(wèn)題：你認(rèn)為伽利略的論述有道理嗎？有問(wèn)題嗎？（引領(lǐng)質(zhì)疑，分析得出：有道理，是符合邏輯的。也有問(wèn)題，因?yàn)槲矬w在水平面上是不會(huì)勻速運(yùn)動(dòng)下去的）

問(wèn)題：那是什么原因呢？（批判反思：是因?yàn)檫€有摩擦的緣故。在伽利略之前，人們都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)摩擦這個(gè)因素，伽利略的高明之處就是發(fā)現(xiàn)了摩擦，包括空氣的阻礙等）

問(wèn)題：如何驗(yàn)證猜想是否正確呢？（引發(fā)學(xué)生批判性反思，進(jìn)行物理研究相關(guān)性思考，得出探尋路徑：實(shí)驗(yàn)）

問(wèn)題：但現(xiàn)實(shí)中不可能完全沒(méi)有空氣阻力、摩擦阻力的影響，況且三百多年前的伽利略時(shí)代更無(wú)技術(shù)實(shí)現(xiàn)空氣阻力、摩擦阻力空間，怎么辦？（引發(fā)新質(zhì)疑，為體驗(yàn)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)）

（二）批判反思：體驗(yàn)創(chuàng)新

演示一：“伽利略針和單擺”的實(shí)驗(yàn)。（如圖17 所示，原理如圖18 所示，讓學(xué)生重演伽利略針和單擺關(guān)鍵步子，體驗(yàn)伽利略針創(chuàng)新思維過(guò)程）

圖17

圖18

問(wèn)題：讓小球從A 點(diǎn)自由釋放，當(dāng)小球到達(dá)右邊時(shí)，將會(huì)達(dá)到怎樣的高度？（批判性引發(fā)質(zhì)疑，調(diào)動(dòng)生活經(jīng)驗(yàn)參與批判性思維）

學(xué)生：將達(dá)到與A 點(diǎn)等高的位置。（通過(guò)驗(yàn)證，增強(qiáng)批判性思維信心）

問(wèn)題：如果我們?cè)趹尹c(diǎn)下方插入一個(gè)釘子，小球運(yùn)動(dòng)的軌道就發(fā)生改變，仍讓小球從A 點(diǎn)自由釋放，它還能到達(dá)等高位置嗎？（批判性引發(fā)質(zhì)疑，為批判性創(chuàng)新改變實(shí)驗(yàn)過(guò)程奠基）

學(xué)生：仍然等高?。▽W(xué)生批判性評(píng)價(jià)并做出判斷）

問(wèn)題：我們?cè)诟淖冡斪拥奈恢迷囋?！怎么樣？（批判性引發(fā)質(zhì)疑，將批判性引向更深、更廣方向）

學(xué)生：還是等高?。ê孟裥∏蛴幸环N本領(lǐng)，它記住了自己原來(lái)的高度，并且在擺動(dòng)中總能到達(dá)原來(lái)的高度）

問(wèn)題：如果我們讓小球一直擺動(dòng)下去呢？它一直能到達(dá)等高位置嗎？（批判性分析推理，調(diào)動(dòng)學(xué)生認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，為創(chuàng)新尋找支撐）

學(xué)生：不行，小球會(huì)越來(lái)越低，最終停止運(yùn)動(dòng)。

問(wèn)題：這是什么原因造成的呢？（批判性分析，引向深度和廣度引發(fā)思維）

學(xué)生：有空氣阻力的影響，使得它每次都比原來(lái)低一些。（讓思維走向持之以恒和思維公正性）

演示二：圓弧軌道實(shí)驗(yàn)

問(wèn)題：剛才實(shí)驗(yàn)擺動(dòng)一次時(shí)空氣阻力的影響非常小，可忽略不計(jì)，大家體會(huì)發(fā)現(xiàn)最終會(huì)產(chǎn)生影響，但如體來(lái)體現(xiàn)摩擦的影響呢？（通過(guò)批判性思維，使思維準(zhǔn)確性、精確性、相關(guān)性、邏輯性和公正性得到深化）。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)出發(fā)，如果不是擺的運(yùn)動(dòng)，而是小球在圓弧軌道上的運(yùn)動(dòng)（如圖19 所示，事先在軌道上鋪上粗糙介質(zhì)，讓學(xué)生產(chǎn)生推理上的質(zhì)疑），會(huì)怎么樣呢？（展示伽利略思考和質(zhì)疑）

圖19

學(xué)生：（猜想）應(yīng)當(dāng)?shù)竭_(dá)同樣的高度。（批判性思考，讓學(xué)生意識(shí)短時(shí)間觀察與前實(shí)驗(yàn)相似。如圖20 所示，教師演示，仍讓小球從A 點(diǎn)自由釋放）

圖20

問(wèn)題：小球有沒(méi)有到達(dá)等高的位置？（問(wèn)題強(qiáng)調(diào)，引發(fā)批判性思考，讓思維更加謙遜公正，使批判性思維的問(wèn)題、信息、概念、推論、假設(shè)、意義和觀念表征更加精準(zhǔn)科學(xué)）

學(xué)生：明顯沒(méi)有。（引發(fā)批判性思考，是偶然現(xiàn)象嗎？再試一次。還是這樣……那我們?cè)贀Q個(gè)軌道試試……還是這樣）

問(wèn)題：這是什么原因造成的呢？（引發(fā)深度思維）

學(xué)生：不僅有空氣阻力，還有摩擦阻力的影響，看來(lái)這個(gè)軌道對(duì)小球的摩擦阻力比較大。（通過(guò)批判性思維后，引發(fā)學(xué)生潛意識(shí)，如果軌道沒(méi)有摩擦力時(shí)，小球應(yīng)該能到達(dá)同樣的高度）

問(wèn)題：小球在空氣中應(yīng)該也有摩擦，只是摩擦很小，影響小，軌道上的摩擦大。如何證明沒(méi)有摩擦就能到達(dá)同一高度呢？能否改進(jìn)來(lái)驗(yàn)證你的猜想？（給學(xué)生批判性思維留白，為創(chuàng)新尋找路徑）

學(xué)生：改變接觸面的粗糙程度，觀察是不是接觸面越光滑，小球的末位置越能接近等高的位置，那么就能相信如果絕對(duì)光滑，最終能到達(dá)登高的地方。

學(xué)生：盡量減小軌道摩擦。（教師根據(jù)學(xué)生想法減小軌道摩擦，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證學(xué)生猜想，為批判性思維提供創(chuàng)新依據(jù)）

（三）批判性評(píng)價(jià)：領(lǐng)悟真諦

問(wèn)題：你能知道伽利略為什么要質(zhì)疑亞里士多德的觀點(diǎn)嗎？你能理解理想實(shí)驗(yàn)的意義何在？（引領(lǐng)學(xué)生通過(guò)批判性思維，辯駁伽利略和亞里士多德觀點(diǎn)，評(píng)價(jià)伽利略質(zhì)疑的合理性，理解伽利略創(chuàng)新點(diǎn)：伽利略在反思亞里士多德“觀察+思辨”的研究方法創(chuàng)新“實(shí)驗(yàn)+推理”建構(gòu)“理想實(shí)驗(yàn)”的研究方法，其本質(zhì)是在真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，突出主要因素，忽略次要因素，通過(guò)抽象思維來(lái)深刻揭示自然規(guī)律的科學(xué)研究的重要方法）

問(wèn)題：伽利略同時(shí)代的物理學(xué)家笛卡爾也對(duì)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系進(jìn)行了研究。他進(jìn)一步指出：如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒(méi)有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，既不停下來(lái)也不偏離原來(lái)的方向。你比較笛卡兒與伽利略的觀點(diǎn)，他又有什么新的突破？（引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)批判性思維評(píng)價(jià)，領(lǐng)悟科學(xué)思維建立是在不斷質(zhì)疑和創(chuàng)新基礎(chǔ)上的）

學(xué)生：笛卡兒明確指出了速度不變，沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)下去，伽利略?xún)H指出是沿水平面運(yùn)動(dòng)。（通過(guò)比較讓學(xué)生體會(huì)批判性思維和質(zhì)疑創(chuàng)新的魅力）

問(wèn)題：回到現(xiàn)實(shí)，你能否用現(xiàn)代方法論證笛卡爾、牛頓觀點(diǎn)的正確，理解理想斜面實(shí)驗(yàn)合理正確？（讓學(xué)生批判反駁，領(lǐng)悟質(zhì)疑，尋找創(chuàng)新得出用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶、頻閃照片、視頻等現(xiàn)代創(chuàng)新方法，理解伽利略當(dāng)時(shí)的質(zhì)疑膽識(shí)、創(chuàng)新的偉大）

反思：高中階段牛頓第一定律的教學(xué)是基于初中已有牛頓第一定律認(rèn)知的，［5］傳統(tǒng)的教學(xué)通常是通過(guò)知識(shí)的“回顧+鞏固”，至多是向?qū)W生直觀介紹科學(xué)史的基礎(chǔ)上完成的。這樣做最多只能是傳授知識(shí)和技能，它不是以物理現(xiàn)象與事實(shí)為背景，遠(yuǎn)離了學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)，并且也缺乏認(rèn)知的挑戰(zhàn)性，不利于物理觀念建立、科學(xué)思維的發(fā)展。通過(guò)基于批判性思維評(píng)價(jià)來(lái)改變教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)方式，尊重學(xué)生思維發(fā)展規(guī)律，引領(lǐng)學(xué)生通過(guò)重演科學(xué)思維關(guān)鍵步驟，激發(fā)領(lǐng)悟質(zhì)疑的邏輯起點(diǎn)，體驗(yàn)創(chuàng)新重構(gòu)思維路徑，可幫助學(xué)生明辨是非、辨別真?zhèn)?。案例《伽利略的理想斜面?shí)驗(yàn)》教學(xué)片段是通過(guò)課堂提供全面甚至是矛盾的材料和觀點(diǎn)，讓學(xué)生討論和辨別，提升批判性思維能力，發(fā)展理性思維的示范，通過(guò)批判反駁、反思、評(píng)價(jià)，來(lái)引領(lǐng)質(zhì)疑、體驗(yàn)創(chuàng)新、領(lǐng)悟真諦，幫助學(xué)生構(gòu)建科學(xué)思維。

四、結(jié)語(yǔ)

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020 年修訂）》凝練出了物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任四個(gè)維度的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。無(wú)論是基于知識(shí)和技能為載體的概念、規(guī)律凝煉與深度理解，在新的問(wèn)題情境中迅速匹配并找到解釋現(xiàn)象、解決問(wèn)題的概念、規(guī)律和有效信息，為論證、推理及推論提供依據(jù)，將知識(shí)結(jié)構(gòu)化建構(gòu)物理觀念的形成過(guò)程，還是科學(xué)探究的問(wèn)題提出、證據(jù)搜集、科學(xué)解釋、交流合作等物理核心素養(yǎng)的發(fā)展路徑，以及通過(guò)物理學(xué)科學(xué)習(xí)而建立起來(lái)核心素養(yǎng)的品格（科學(xué)態(tài)度與責(zé)任），無(wú)一不是通過(guò)科學(xué)思維建構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？茖W(xué)思維是物理核心素養(yǎng)的核心，處在物理教學(xué)的中心地位；批判性思維是用于學(xué)習(xí)或生活中的任何問(wèn)題的一種有目的的思維方式，更是科學(xué)思維要遵循的思維方式。物理問(wèn)題情境中，通過(guò)批判性思維評(píng)估思維方式（通過(guò)指出他的思維優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)、內(nèi)容的清晰度、準(zhǔn)確性、精確性、相關(guān)性、深度、廣度、重要性和公正性），關(guān)注思維的各個(gè)元素（包括目的、懸而未決的問(wèn)題、信息、解釋和推理、概念、假設(shè)、結(jié)果和意義、觀點(diǎn)等）來(lái)實(shí)現(xiàn)模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新，是物理教學(xué)新方向、新途徑，是通向物理科學(xué)思維的必然路徑。