物理核心素養導向下的批判性思維教學模型構建*

汪 明

教育本身必然包含優秀思維品質的培育。目前世界范圍內基礎教育課程改革理念皆是著力發展核心素養，按照經濟合作與發展組織（OECD）的界定，素養不只是知識與技能，它是在特定情境中個體通過利用和調動心理社會資源（包括技能和態度）以滿足復雜需要的能力。綜觀歐盟、經合組織（OECD）、美國、澳大利亞等組織和國家的素養框架，批判性思維始終被認為是個體面向21 世紀的核心素養之一。培養批判性思維已經成了世界各國應對世界變化與發展的共識。作為教育實踐者，我們一直在思考與嘗試建構一個核心素養導向的批判性思維教學模型，以期發展學生的創新精神與實踐能力。

一、批判性的內涵與特征

明確概念的基本內涵是建構理論體系的基本前提。梳理批判性思維的核心內涵，是我們建構批判性思維教學實踐模式與策略的基礎性工作。對于批判性思維的概念，國內外學者給出過許多的定義，“critical thinking”一詞在國內亦有多樣翻譯（批判性思維、審辯式思維、思辨能力等），體現了眾多學者對其內涵理解的差異。如果從詞源角度考察，英文中的“critical”（批判）一詞源于希臘語的兩個詞根：一個是kriticos（有眼力的判斷），另一個是kriterion（標準）。至20 世紀90 年代，理查德·保羅指出：批判性思維，就是通過一定的標準評價思維，進而改善思維。批判性思維是積極地熟練地解析、應用、分析、綜合、評估支配那些信念和行為的信息的過程，信息通過觀察、實驗、反省、推理或溝通收集而產生。據此，可以認為，批判性思維的基本含義就是運用恰當的評價標準，進行有意識的思考，最終作出有充分根據的判斷。

美國哲學學會（American Philosophical Association）在20 世紀90 年代召集美國、加拿大眾多知名的哲學家與教育家，運用專家調查法，對批判性思維的內涵進行了長期研究，提取出眾多專家對于批判性思維內涵所持有的共識。他們的研究報告將批判性思維能力界定為“由認知能力與情感特質兩個維度構成的整體”，由此建構了由“技能”和“情感”兩個維度構成的批判性思維模型（見表1）。

該模型的亮點在于對批判性思維涉及的主要思維技能進行了較好的分類，并對其內涵作了詳細論述，有利于將其作為課程目標設定、教學目標擬定、教學活動設計的指南，以便教學活動能夠促進學生批判性思維能力的發展。

二、批判性思維與物理學科核心素養

學科核心素養是學科育人價值的集中體現，物理學科核心素養主要包括“物理觀念、科學思維、科學探究、科學態度與責任”四個方面。實現批判性思維與物理核心素養的融合，物理課堂正好提供了良好的教育載體。學生在教學互動過程中進行觀察與實踐，從中創生觀念、發展思維，獲得詮釋、分析、評估和推論等批判性思維技能，正是發展學生核心素養的重要舉措，也是適應世界教育改革發展趨勢的迫切需要。

1.批判性思維與“物理觀念”。

“物理觀念”是從物理學視角形成的關于物質、運動與相互作用、能量等的基本認識，是物理概念和規律等在頭腦中的提煉和升華。物理觀念包括物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應用等要素。批判性思維的一個重要特征就是對“信什么”和“干什么”進行判斷，這種判斷需要有分析和評價，批判性思維的分析和評價需要做到清楚、準確、相關、有深度，并具有嚴格的邏輯性。而物理觀念正是從物理學視角解釋自然現象和解決實際問題的基礎，它要求學生不僅要理解和掌握物理知識，而且要將所學習的大量具體知識圍繞學科核心概念整合內化，在此基礎上形成對物質世界的整體思考和系統認識。顯然，學生在形成物理觀念過程中，孕育了對批判性思維的培養，物理觀念是學生頭腦中形成的對世界的正確認識，描述的是具備物理核心素養的學生特征，也是對物理課程進行批判性思考的結果。

批判性思維是教育和學習的產物，也是一種思維習慣和能力素養。批判性思維要求學生在接受已有的觀點之前必須進行審查和質疑，通過批判來了解它們是否符合事實。如果在物理觀念教學中，教師善于聯系生活實際，創設各種生活實踐情境，讓學生自由發表觀點，尋求相關證據，敢于面對偏見，勇于堅持己見，讓學生在學習物理學概念與知識的同時，將概念的內涵和外延都表述清楚，將物理知識整合、內化、提煉、升華成學生自己的物理觀念，讓學生初步具有現代物理的物質觀念、運動和相互作用觀念、能量觀念等，能用這些觀念描述自然界的圖景，并能用其解釋自然現象和解決實際問題，那么也就自然地形成了學生的批判性思維能力。

表1 批判性思維的雙維結構模型

2.批判性思維與“科學思維”。

“科學思維”主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。它是從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式，是基于經驗事實建構理想模型的抽象概括過程；是分析綜合、推理論證等科學思維方法的內化；是基于事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、批判，進而提出創造性見解的能力與品質。不難看出，物理學科核心素養中對科學思維的定義包含了分析綜合、推理論證，基于事實證據和科學推理，對不同觀點和結論提出質疑和批判，進行檢驗和修正等。這些都是批判性思維技能所強調的。

物理教育的過程其實就是提升學生科學思維品質的過程，批判性思維要求能夠基于事實進行科學推理，強調不盲目接受，也不盲目否定，并能對不同觀點和結論提出質疑，結合論據進行科學論證和修正結論，這些都與科學思維相契合，可見批判性思維技能正是提升科學思維不可或缺的工具。此外，在物理學科問題解決的過程中，無論是推論還是綜合，都需進行主動思考，以客觀的態度對外界冗余信息加以厘清、辨別和驗證。這種理性、虛心的態度與心靈特質，正符合批判性思維強調的氣質傾向，也正是科學精神的價值體現。

3.批判性思維與“科學探究”。

“科學探究”是物理學科核心素養的主要內容之一，中學物理教學中的科學探究主要包括問題、證據、解釋、交流等要素。其涉及問題猜想、假設推理、設計實驗、采集數據和分析、問題處理和交流解釋等認知階段和過程，反映了科學探究是以科學知識經驗為中介，體現為應用歸納、演繹、類比和問題解決等思維策略，對多變量因果系統進行信息加工過程，而這些都離不開批判性思維技能中的分析、推理、評價、解釋等諸要素。事實上，科學探究因涉及推理、決策與評價等，因而和批判性思維有著不可分割的聯系，正是這些要素將科學探究和批判性思維緊密地聯系在了一起。

此外，科學探究還包含了很多批判性思維的內容，例如：“運用批判思維和邏輯思維進行假設，思考替代性解釋”；“運用批判性思維對第一手事件和現象以及二手資料進行分析，以判斷它們的可靠性”；“根據對科學的理解，運用批判性思維解釋證據，根據邏輯推理決定選擇何種模型”；等等。科學探究還要求：辨別或提出一個問題的能力；從可靠的信息源中搜索并篩選信息的能力；在實驗設計時用到的推理能力，包括計劃控制變量，以及做書面或口頭報告需要的策略與戰術；等等。這些都涉及批判性思維技能方面。由此看來，科學探究的過程離不開批判性思維的參與，兩者在技能方面有著很多的交叉重疊，在探究的過程中融合批判性思維的培育會有事半功倍的效果。

4.批判性思維與“科學態度與責任”。

“科學態度與責任”主要包括科學本質、科學態度、社會責任等要素。物理學與社會生活及生產實踐聯系緊密，物理學文明推動著現代技術的發展，極大地改善了人類的生活，但也會帶來如溫室效應、能源危機等系列問題。因此，學生需要保持一種質疑批判的精神，不迷信、不盲從，遵循科學研究范式，關心人類文明福祉，對所學的科學知識和科技成果始終保持嚴謹認真、實事求是和持之以恒的科學態度，在求證的過程中始終堅持證據導向，遵守道德規范，保護自然環境，明確社會責任感。這些也都屬于批判性思維的內容。

三、素養導向的批判性思維教學模型

基于上述分析，筆者構建了“素養導向的批判性思維教學模型”（見圖1）。中間虛線框描述了培育學科核心素養時批判性思維活動的一般過程；左側虛線框與右側虛線框分別對應的是教學過程與學習過程。分述如下。

圖1 素養導向的批判性思維教學模型

1.感知。

學科核心素養培育強調真實性的學習問題情境，要求學習發生在一個相對復雜的真實環境中。復雜環境能夠最大化地促使學習者感知與內化知識，從而促進知識的有效遷移。因此，素養導向的批判性思維教學模型，始于真實問題創設和學生元認知感知。通過創設與學習主題相關的情境，教師激發學生的學習興趣。學生在情境的體驗與啟發下，激活相關的生活經驗和知識儲備。在教師的引導下，學生逐漸建立學習的心向和任務期待。

2.質疑。

通過情境的體驗與暗示，學習者聚焦情境中所凸顯出的真實問題，通過相關信息的梳理、比較，逐步提煉關鍵問題或根本問題。學生通過相關資料的梳理，對問題的各個方面（前提、目的、立場等）的性質進行分析，由此獲得對問題的深刻理解，從而明確解決問題所需的進一步信息與相應的方法。此時，教師提供含有學習主題相關概念和原理的材料，進行學習問題驅動和探究項目設計，學生由此進入新的知識學習。這種學習以解決特定問題為目標，因而是有意義的深度學習，為培育學生批判性思維奠基。

3.假設。

教師呈現有關概念與原理，學生努力建立新學知識與已有知識之間的內在關聯。教師通過提供相關的鞏固練習或變式練習，促進學生經由不斷反復的“假設—驗證”過程，將新學知識融入已有的認知結構，或是形成一定的能力。學生通過分析、整合與問題相關的各類知識和信息，初步提出解答問題方案的各種主張。這一過程中，批判性思維技能的應用是關鍵，通過認知理解，學生能夠獲得對知識、問題或現象更為深刻和豐富的認識，獲得經驗的增長和見識的拓展。

4.推理。

在推理階段，學生循序漸進地展開其所設想的問題解決方案或方法，以推斷假設方案是否合理、理解是否準確、知識是否充實，進而形成科學的認識。學生的方案假設不一定正確，教師需要引導學生合理地使用演繹、歸納等論證方式對之加以驗證。借助教師的有效反饋，學生不斷修正、改進，進而形成更為理性的認識。經過這樣的驗證推理過程，知識逐漸融入學生已有的認知系統，已有認知結構獲得拓展深化或改組升級，批判性思維也由此獲得長足的進步。推理的過程應由學生在教師的指導下自主地完成，以便切身體會到批判性思維技能所帶來的積極體驗和認知生長。

5.判斷。

經由以上思維操作所學會的知識，僅僅是觀念形態的。通過創設運用知識解決問題的真實情景，學生在運用知識做事的過程中鞏固、檢驗所學知識，對知識的各方面屬性（基本內涵、使用條件、文化立場等）作出合理的判斷。批判性思維非常強調理性表達。因此，教師需要通過恰當的評價標準，引導學生公開表達所達成的判斷和結論，接受同伴的質疑和建議，并通過自身的持續反思，形成更為合理、全面、客觀的認識，進而達成知識的深度建構。評價與反思貫穿所有思維發展環節，學生對自身思維過程的監控和調整也貫穿學習始終。實際上，對學生發展核心素養的培育過程往往是迂回往復、逐步深入的，本文所構建的教學模型，遵循了基于理解和問題解決的教學范式，是以問題導航和任務驅動方式來開展探究，它符合核心素養培養對課堂教學所提出的要求。

當下，發展學生核心素養成為課程改革的基本價值追求，培養創新性人才逐步成為學校教育的一個重要目標。由此來培育學生的批判性思維能力已成為課堂變革的必然選擇。批判性思維培育過程中所蘊含的批判質疑、問題解決、溝通協作等關鍵要素，均是學生適應未來社會所應具備的核心素養。未來將該模型與物理學科教學相結合，提升物理知識建構、遷移與運用水平，以實證研究來驗證學生學習物理和思維發展的質量效益，將是進一步研究的方向。