利用错题培养学生的批判性思维

2021-05-14邱菊燕

物理教学探讨 2021年4期

邱菊燕

江苏省南通市海门实验学校，江苏海门 226100

1 批判性思维及特点简述

批判性思维是一种建立在良好判断的基础上，使用恰当的评估标准对事物的真实价值进行判断和思考的思维方式[1]。批判性思维是一种高阶思维，是一种思考者通过分析、评估、重构自己的思维来提高自己的思维水平的思维模式，是一种理性的、反思性的思维，属于一种有效推理。浙江大学王彦君副教授在中国大学MOOC《批判性思维》课程中认为：批判性思维具有合理性、反思性、前瞻性等特点；批判性思维具有促进现代公民理性化和高效从事科学研究、处理好复杂社会事务的作用。

2 从课标看物理教学与批判性思维

2.1 核心素养

物理学科核心素养包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等，其中与批判性思维有关的内容如下：科学思维是“基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判，进行检验和修正，进而提出创造性见解的能力与品格”，科学探究是“对科学探究过程和结果进行交流、评估、反思的能力”[2]。

2.2 课程目标

课程目标中与批判性思维联系密切的内容如下：“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，追求科技创新”，“具有交流的意愿与能力，能准确表述、评估和反思探究过程与结果”[2]。

2.3 学业质量水平

学业质量水平与批判性思维有关的质量描述如表1所示[2]。

表1 学业质量水平的质量描述（部分）

从表1可知，学业质量标准从水平1到水平5都有与批判性思维有关的内容。

可见，课程标准从内容、目标、评价等各方面都对批判性思维的培养做出了要求，批判性思维的培养不仅是物理教学的重要内容，也是物理教学的重要目标，更是判断学生物理课程学习是否达到预期效果的重要标准。

3 利用习题错误资源培养批判性思维的策略

3.1 引导学生给教辅习题挑错

教辅上的习题虽然经过编者的精心筛选、校对，但还是有一些习题对于条件的表述不够严谨。有时由于编者、教师、学生的思维定势会默认某一条件，而这一条件在习题中并没有明确表述，导致习题设计的不科学。教学中，引导学生给习题挑错，指出其不科学之处，并修改习题条件，不仅能提升学生的审题素养，更有助于学生形成严谨的思维模式，为批判性思维的形成奠定基础。

例1如图1所示，有一弯成θ角的光滑金属导轨POQ，水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直。有一金属棒MN与导轨的OQ边垂直放置，金属棒从O点开始以加速度a向右运动，求：（1）t s末时，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势；（2）t s时间内，棒与导轨所构成的回路中的感应电动势。[3]

图1 例1图示

3.2 引发认知矛盾突破原有认知

学生在学习过程中易受已有解题经验和生活经验等错误前概念的困扰，从而将习题条件错误解读。错误前概念一旦形成，在学生头脑中会根深蒂固，难以破除。学生的错误前概念单凭新课教学很难完全纠正，教学中教师要清楚掌握学生可能存在的错误前概念，有针对性地设计问题链引发学生的认知冲突，发现错误并纠正错误，帮助学生突破原有认知，构建新知识。

例2长为L的细线，上端固定，下端拴一质量为m、带电荷量为q的小球，处于如图2所示的水平向右的匀强电场中。开始时，将线与小球拉成水平，然后释放，小球由静止开始向下摆动，当细线转过60°角时，小球到达B点速度恰好为零。试求：

图2 例2图示

（1）AB 两点的电势差 UAB；

（2）匀强电场的场强大小；

（3）小球到达B点时，细线对小球的拉力大小。

本题中第1、2问较易解答，但是学生在解答第3问时常常出现问题。根据学生答题的情况可以看出，学生认为由“小球到达B点速度恰好为零”可知小球在B点的合外力为零。虽然以前为纠正学生“速度为零合外力为零”的错误概念，花费很多精力，但效果不明显，这个错误认知在学生的头脑中依然顽固。

在教学中为了引发学生的认知冲突，因势利导打破学生错误前概念，并建立正确的科学概念，可以设置如下问题引导学生思考：静止状态的物体受力有什么条件？速度为零所受合外力是否为零？速度为零是否等效为静止？在学生思考后，可以列举一些物体启动的例子启发学生，如小汽车启动的瞬间，速度为零，是否为静止？自由落体运动的物体下落的瞬间速度是否为零，是否为静止？通过思考、分析、讨论，让学生明白：速度为零且合力为零才为静止状态，或者说速度保持为零（加速度为零）才为静止状态；速度为零的物体，加速度可以不为零，合力可以不为零。最后得到第3问正确解答如下：在B点对小球受力分析如图3所示，由圆周运动知：

图3 例2受力分析图

3.3 教师教学中故意出错

教师在教学中可以根据经验，在学生常犯错误之处故意出错，创造错题资源。“教师可以沿着学生的思路,故意和学生‘一起犯错’；或利用学生的错误，‘难得糊涂’一下,然后再回过头来正视这一错误,重新利用所学知识进行严密分析,使学生在思维碰撞中顿悟，在观点辨析中醒悟”[4]。例如，在审题时，故意将关键条件、隐含条件理解错误，这样解题就会出现思路中断，或得到的结果与实际不符，或得到的结果与题目条件自相矛盾，此时，再让学生思考错在何处。这个过程可以提升学生在审题过程中抓关键条件的能力，更能帮助学生在思考中树立挑战教师权威、敢于质疑批判的思想，推动批判思维的逐步形成。

例3一物体置于粗糙的斜面上，给该物体施加一个平行于斜面的力，当此力为100 N且沿斜面向上时，物体恰能沿斜面向上匀速运动，当此力为20 N且沿斜面向下的时候，物体恰能在斜面上向下匀速运动，求施加此力前物体在斜面上受到的摩擦力。

求解“施加此力前物体在斜面上受到的摩擦力”时，“此力”为何力？学生在理解时存在分歧。不少学生认为其指20 N的力。教师故意出错，将题目中“物体施加一个平行于斜面的力”这一条件忽略，将“此力”理解成20 N的力。然后通过分析物体向上和向下匀速运动两个状态的情况，分别得到：100 N=mgsinθ+f和 f=mgsinθ+20 N，联立得：f=60 N，mgsinθ=40 N。得到所求摩擦力是60 N。然后，让学生再次认真读题，学生会发现“此力”是指“平行于斜面的力”，故而施加此力前，物体在斜面上只受到重力、支持力和摩擦力，而且因物体静止在斜面上，mgsinθ小于最大静摩擦力，所以受到的摩擦力为静摩擦力，且等于mgsinθ=40N。教师制造错误，会让学生在反思中认识到：题干中的句式结构：“物体施加一个平行于斜面的力，此力……，此力……施加此力前……”，进而提炼关键句式、理解题意、转换关键条件，最终顺利解决问题。

3.4 引导学生反思自己的错误

当发现学生出现错误时，引导学生对自己的错误进行反思，对审题过程进行反思。可促进学生合乎逻辑地思考、有效地推理，从而高效训练学生思维，提高学生的批判思维水平。

例4 一个人从地面上的A处以初速度v0竖直上抛一个物体，物体经过位置B时，仍然向上运动，但速度减为初速度的1/4，已知AB=3 m，取 g＝10 m/s2。求：（1）初速度多大？（2）再经过多长时间物体落回A处？

本题中学生能够顺利解决第1问，取向下为正，由匀变速直线运动的规律-=2as可得v0=8 m/s。在第2问中，学生根据vt=v0+at得到上升到最大高度的时间为t1=0.8 s，根据竖直上抛的对称性得物体从最高点返回A处的时间为t2=0.8 s，总时间为t=t1+t2=1.6 s。显然，学生在解决第2问时，看错题意，没有理解“再经过”的含义，没有将“再经过多长时间”和“经过多长时间”区别开来。

为此，可以引导学生反思解题过程。题目要求求解的时间是物体上升、下降的总时间吗？你能画出运动示意图吗？“经过多长时间”是从物体处在何处时开始计时？“再经过多长时间”是从物体处在何处时开始计时？本题中“再经过”是解决第2问的关键词，对该“关键词”的忽视必然导致犯经验主义的错误。