摘 要：質(zhì)疑、創(chuàng)新是科學(xué)思維的高級階段.參照《高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中科學(xué)思維的水平劃分，將初中物理質(zhì)疑素養(yǎng)劃分為三重境界（三個等級），從九個切入點(diǎn)例談進(jìn)階提升質(zhì)疑素養(yǎng)的策略.

關(guān)鍵詞：質(zhì)疑;科學(xué)思維;水平劃分;批判性思維

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1008-4134（2021）06-0014-05

作者簡介：周劍（1981-），男，江蘇儀征人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：中學(xué)物理教學(xué)與實(shí)驗(yàn)研究.

1 引言

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將科學(xué)思維分為五個等級水平，包含模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等四個方面素養(yǎng)，并給出不同水平等級的具體素養(yǎng)目標(biāo)，見表1.

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》對初中物理質(zhì)疑、創(chuàng)新的要求稍低，具體描述為獨(dú)立思考、尊重事實(shí)、敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新.筆者提取高中物理科學(xué)思維水平劃分中“質(zhì)疑、創(chuàng)新”部分，以進(jìn)階形式呈現(xiàn)，減少水平劃分級數(shù)，給出初中物理科學(xué)思維中“質(zhì)疑”素養(yǎng)的水平劃分，如圖1所示.結(jié)合案例，談?wù)勁囵B(yǎng)初中物理三重境界“質(zhì)疑”素養(yǎng)的思考，以期找到初中物理“質(zhì)疑”素養(yǎng)提升的準(zhǔn)確切入點(diǎn).

2 “質(zhì)疑”與“疑問”

愛因斯坦說：“提出一個問題比解決一個問題更

重要.” 在那些完全聽從教師的才是好學(xué)生的舊觀念下，學(xué)生獨(dú)立思考的積極性被扼殺了，又埋沒了多少伽利略和愛因斯坦呢？在當(dāng)前發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的大背景下，“質(zhì)疑”素養(yǎng)顯得尤為重要.

那么，質(zhì)疑是否等同于疑問呢？

古希臘學(xué)者亞里士多德曾認(rèn)為，物體下落快慢是由自身的重量決定的，即物體越重，下落越快.伽利略進(jìn)行了相關(guān)的思考，選擇不同重量的物體，進(jìn)行自由下落實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不同重量的物體同時(shí)下落且?guī)缀跬瑫r(shí)落地這一驚奇現(xiàn)象，他帶領(lǐng)學(xué)生多視角分析，若是將兩個重量不同的物體綁在一起，再同時(shí)落下，則會出現(xiàn)下落加快還是下落減慢呢？結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果推理得出相悖的結(jié)論，對亞里士多德的結(jié)論進(jìn)行質(zhì)疑，推翻了近2000年來人們一直堅(jiān)信不疑的結(jié)論，最終得出自由落體運(yùn)動規(guī)律.

由上可知，物理學(xué)中質(zhì)疑不是簡單的疑問.質(zhì)疑是對物理研究對象、內(nèi)容和過程等進(jìn)行合理的分析，并有理有據(jù)地提出相應(yīng)質(zhì)詢的問題，它是科學(xué)思維高級部分.

3 初中物理“質(zhì)疑”素養(yǎng)三重境界的提升策略

法國著名思想家狄德羅說過：“質(zhì)疑是邁向哲理的第一步.” 初中是物理學(xué)科培養(yǎng)質(zhì)疑素養(yǎng)的啟蒙階段，教師應(yīng)該鼓勵學(xué)生質(zhì)疑自己所遇到的問題.

筆者借鑒佛教禪宗的人生三重境界，來描述不同層次的質(zhì)疑素養(yǎng)水平，彼此間呈階梯上升的遞進(jìn)關(guān)系.由于初中物理質(zhì)疑水平劃分的具體目標(biāo)表述和質(zhì)疑的三重境界有點(diǎn)脫節(jié)，故而增加二級指標(biāo)，見表2，即質(zhì)疑的意識、習(xí)慣、態(tài)度、勇氣、途徑、技能、視角、深度以及精神，會使得質(zhì)疑素養(yǎng)水平劃分架構(gòu)更完善，便于實(shí)際操作.下面結(jié)合教學(xué)案例談?wù)勝|(zhì)疑素養(yǎng)的提升策略.

3.1 第一重境界——初級水平，謂之“見山是山，見水是水”

第一重境界：見山是山，見水是水.涉世之初，童真無瑕，所有事物皆為本原.山本是山，水本是水.正如學(xué)物理之初，學(xué)生眼里都是物理概念、規(guī)律、公式等學(xué)科知識，不曾懷疑.此時(shí)，質(zhì)疑水平尚處于初級階段.從質(zhì)疑的意識、態(tài)度和習(xí)慣等三個方面提升，具體目標(biāo)表述為：能自我思考，聽取他人意見，作出簡單判斷.

3.1.1 預(yù)埋沖突，啟發(fā)思考，喚醒意識

案例1 在“直線運(yùn)動”教學(xué)中，故意以勻速豎直上下的電梯動圖為例，請學(xué)生猜想電梯上升時(shí)的運(yùn)動快慢情況.學(xué)生看圖后，認(rèn)為電梯應(yīng)該是做快慢一樣的直線運(yùn)動.

整個過程感覺都是一樣嗎？

學(xué)生仔細(xì)回憶坐電梯感覺，發(fā)現(xiàn)前段、中段和末段的感覺不一樣，啟發(fā)學(xué)生思考，說明電梯在不同的階段運(yùn)動快慢不同，只有中段運(yùn)動時(shí)平穩(wěn)，再聚焦研究電梯中各段的運(yùn)動狀態(tài)，順理成章地引入直線運(yùn)動概念.

在教學(xué)過程中，學(xué)生由生活中乘電梯的經(jīng)驗(yàn)與動圖對比，發(fā)現(xiàn)事實(shí)與想象的不同，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，啟發(fā)思考的興趣，再得出不一樣的想法，對前面的判斷產(chǎn)生了疑問，喚醒了質(zhì)疑的意識.

3.1.2 構(gòu)異素材，聽取意見，端正態(tài)度

案例2 對教材中“二力平衡”的實(shí)驗(yàn)素材進(jìn)行構(gòu)異，給出如圖2所示的題目，其中素材源于教材，同時(shí)又異于教材.

學(xué)生剛開始覺得沒什么，對待題目態(tài)度很隨意，筆者提示通過與課本進(jìn)行比較，學(xué)生發(fā)現(xiàn)似曾相識，互相討論后，有學(xué)生提出和教材中研究二力平衡條件的實(shí)驗(yàn)相似，也有學(xué)生提出不同的意見，認(rèn)為和滑動摩檫力的測量相似.

此時(shí)，提醒學(xué)生聽取不同的意見，再進(jìn)一步綜合，最終得出該題素材源自教材，既不是二力平衡的條件實(shí)驗(yàn)，也不是滑動摩擦力的測量實(shí)驗(yàn)，而是教材中兩者的混合改進(jìn)版，是對上述兩個實(shí)驗(yàn)的融合與創(chuàng)新.在交流活動中認(rèn)識到素材的關(guān)聯(lián)和不同，促使學(xué)生端正了質(zhì)疑的態(tài)度.

3.1.3 創(chuàng)設(shè)情境，對比判斷，形成習(xí)慣

案例3 在“電能表、電功”一節(jié)教學(xué)中，需要滲透節(jié)約用電意識，以廣告視頻中將電留給更需要的人為主題，引出測量用電量的電能表.創(chuàng)設(shè)了兩個廣告情境，如圖3所示，情境1：貧困山區(qū)的小女孩焦急地等待電的到來;情境2：大城市的白領(lǐng)卻在光線充足時(shí)開著燈.

請學(xué)生觀看情境1并判斷，視頻中表達(dá)的主題是什么？

學(xué)生會想到“缺電”，再請學(xué)生觀看情境2，質(zhì)疑1：學(xué)生對前面的判斷產(chǎn)生懷疑，又會想到“費(fèi)電”.質(zhì)疑2：再將兩個視頻情境放在一個視頻中同時(shí)播放，形成鮮明的對比，學(xué)生對前面的判斷又產(chǎn)生疑問，再次判斷會得出“節(jié)約用電”.質(zhì)疑3：還能從視頻中看出什么？學(xué)生又對比白領(lǐng)關(guān)燈同時(shí)學(xué)生亮燈的現(xiàn)象，最終得出：“將電留給更需要的人.”

在此過程中，學(xué)生對前面的想法多次疑問，重新認(rèn)識和自我修正，形成質(zhì)疑的習(xí)慣.

3.2 第二重境界——中級水平，謂之“見山不是山，見水不是水”

第二重境界：見山不是山，見水不是水.歷事漸多，霧里看花，似真似幻，見山會迷失，見水會沉淪.我們對事物多了現(xiàn)實(shí)和理性的思考，山亦不是單純的山，水亦就不是單純的水.隨著我們學(xué)習(xí)豐富的物理知識后，發(fā)現(xiàn)有些觀點(diǎn)并不能令人信服，由事實(shí)依據(jù)開始懷疑.此時(shí)，質(zhì)疑水平恰處于中級階段.從質(zhì)疑的勇氣、途徑和技能等三個方面提升，具體目標(biāo)表述為：在事實(shí)基礎(chǔ)上，敢于提出自己的見解，對已有的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑.

3.2.1 探究經(jīng)典，尊重事實(shí)，增加勇氣

案例4 在“熱牛奶和冷牛奶誰先凍結(jié)”的教學(xué)活動中，學(xué)生根據(jù)自身的認(rèn)知，多數(shù)認(rèn)為冷的牛奶先凍結(jié).

此時(shí)提醒學(xué)生不著急下結(jié)論，鼓勵學(xué)生回家動手做一做，看看有什么發(fā)現(xiàn)？

在家做實(shí)驗(yàn)的過程中，有不少學(xué)生發(fā)現(xiàn)“奇怪”的現(xiàn)象，即熱牛奶比冷牛奶先凍結(jié)的事實(shí).根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，開始質(zhì)疑前面的觀點(diǎn)，教師揭示學(xué)生所做的實(shí)驗(yàn)是著名的“姆潘巴效應(yīng)”實(shí)驗(yàn).

由此，學(xué)生重溫了經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，在事實(shí)基礎(chǔ)上，再次提出新的見解，對自己之前的觀點(diǎn)產(chǎn)生懷疑.學(xué)生再去閱讀姆潘巴的故事，被姆潘巴的敢于大膽質(zhì)疑所鼓舞，從中獲得了質(zhì)疑的勇氣.

3.2.2 建構(gòu)模型，表達(dá)見解，拓展途徑

案例5 在“原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)”的教學(xué)中，播放α粒子轟擊金箔的視頻，請學(xué)生觀察現(xiàn)象，并結(jié)合湯姆生的原子假想模型回答現(xiàn)象說明了什么？

研究抽象的對象和內(nèi)容，常常需要建構(gòu)模型，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，認(rèn)為湯姆生的原子模型無法解釋α粒子散射實(shí)驗(yàn)，質(zhì)疑該模型有缺陷，需要改進(jìn).學(xué)生分析現(xiàn)象后，開始跟同伴辯論，經(jīng)筆者引導(dǎo)后，互相討論，許多學(xué)生能提出自己的想法.最終達(dá)成共識，得出原子內(nèi)部存在一個體積非常小，但是質(zhì)量又很大，并且?guī)д姷臇|西.

如果依據(jù)共識建構(gòu)一個模型，應(yīng)該是什么樣的？

學(xué)生按照結(jié)論容易建構(gòu)出類似盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型，筆者再揭示該模型就是著名的盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，學(xué)生感到既驚訝又驚喜.

在此教學(xué)過程中，學(xué)生學(xué)到建構(gòu)模型來研究微觀粒子，質(zhì)疑前人的結(jié)論，表達(dá)自己的見解，延伸到研究其他抽象的對象和內(nèi)容也可參考，拓展了質(zhì)疑的途徑，結(jié)合原子結(jié)構(gòu)發(fā)展史，明白科學(xué)知識在質(zhì)疑中可以不斷發(fā)展、不斷進(jìn)步、不斷完善的過程.

3.2.3 分析錯題，審視觀點(diǎn)，強(qiáng)化技能

案例6 電動機(jī)的電阻為1Ω，將它直接接在電壓為12V的電源上，用電流表測得的電路中流過電動機(jī)的電流為2A，求電動機(jī)的電功率.

部分學(xué)生直接用電壓乘以電流得出電功率為24W，但有部分學(xué)生認(rèn)為電動機(jī)電壓為12V，電阻為1Ω，按照歐姆定律計(jì)算出電流應(yīng)該是12A才對，怎么會是2A呢？甚至提出題目有誤的觀點(diǎn).

針對他們的質(zhì)疑，筆者帶領(lǐng)學(xué)生分析題目，確定電動機(jī)的電路是非純電阻電路，重新認(rèn)識歐姆定律的成立是有條件的，即必須在純電阻電路中才成立.再引導(dǎo)學(xué)生深入分析，假如電流按12A計(jì)算，電動機(jī)總電功率和電熱功率相等，就不能對外輸出機(jī)械功率了，也就不能對外轉(zhuǎn)化機(jī)械能，那就不能稱為電動機(jī)了，反過來質(zhì)疑自己的觀點(diǎn)是否正確.

在質(zhì)疑中反復(fù)審視自己的觀點(diǎn)，提高對歐姆定律適用條件的認(rèn)識，繼續(xù)深入分析，強(qiáng)化了質(zhì)疑的技能.

3.3 第三重境界——高級水平，謂之“見山還是山，見水還是水”

第三重境界：見山還是山，見水還是水.此乃洞察萬物后的返璞歸真，歷久彌新，反省愈深.對事物有更加清晰的認(rèn)識，山還是山，水還是水，只是此刻的山和水，已是別樣的意義存在.正如物理知識從碎片到體系，思維從低級到高級，再看物理知識、規(guī)律、公式等依然在那，只是多了別樣的意義.此時(shí)，質(zhì)疑水平已處于高級階段.從質(zhì)疑的視角、深度和精神等三個方面提升，具體目標(biāo)表述為：能對已有的觀點(diǎn)和結(jié)論提出有依據(jù)的質(zhì)疑，從不同角度思考，采用不同方式解決物理問題.

3.3.1 推理證據(jù)，辨析結(jié)論，拓寬視角

案例7 在“探究電功的影響因素”活動中，學(xué)生很容易猜想電功和電壓、電流、通電時(shí)間有關(guān)，但是電阻這個因素一旦提出，很難解釋清楚，連教材都改為了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn).針對課本上電功只與電壓、電流和通電時(shí)間有關(guān)的結(jié)論，學(xué)生會提出質(zhì)疑.如何得出電功與電阻無關(guān)的結(jié)論？此時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生依據(jù)證據(jù)推理出結(jié)論，對提高質(zhì)疑水平至關(guān)重要.

從初中物理角度看，用物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行串、并聯(lián)電路反證教學(xué).將兩個小燈泡L1（3V 3W）和小燈泡L2（3V 0.75W）串聯(lián)，如圖4所示，燈泡兩端各接一個電壓表，閉合開關(guān)，通電相同時(shí)間，根據(jù)燈泡L2更亮及電壓表V2的示數(shù)大的現(xiàn)象，推理得出：電流相同時(shí)，電壓大的燈泡L2的電功大.

再將兩個燈泡并聯(lián)，如圖5所示，燈泡兩端各串一個電流表，閉合開關(guān)，根據(jù)燈泡L1更亮及電流表A1示數(shù)大的現(xiàn)象，推理得出：電壓相同，電流大的燈泡L1的電功大.綜合發(fā)現(xiàn)電阻大的燈泡L2居然在并聯(lián)中亮度沒有燈泡L1亮，與串聯(lián)中的現(xiàn)象正好相反，反證電功和電阻無關(guān).

在筆者的引導(dǎo)下，學(xué)生對以上分析反證得出的結(jié)論提出質(zhì)疑，認(rèn)為不符合控制變量法，電阻改變同時(shí)電壓也變了，得出的結(jié)論有些牽強(qiáng).此時(shí)，提示學(xué)生可以換個角度，再來推理.

從高中物理角度看，電功是電場力對自由電荷作用，使其發(fā)生定向運(yùn)動，在電場力的方向上移動一定距離，從而對其做功，簡稱電功.由于力做功和受到的阻力（阻礙作用）大小f無關(guān)，通過類比電功和功，自由電荷在導(dǎo)體中也受阻礙的作用，即電阻R，猜想電功應(yīng)該與電阻也無關(guān).高中教材中都是用建模和等效的方法得出表達(dá)式W=qU，如圖6所示，其中q為一段時(shí)間通過橫截面積的總電量，代入q=It，推導(dǎo)出表達(dá)式W=UIt，由該定量公式，得到電功應(yīng)該和電阻無關(guān)的結(jié)論.有理有據(jù)，學(xué)生也比較信服（此部分由教師完成）.

從不同的角度尋找證據(jù)，推理出結(jié)論，并辨析結(jié)論的合理性，能拓寬質(zhì)疑的視角，讓結(jié)論更具科學(xué)性.

3.3.2 論證反例，轉(zhuǎn)變方式，挖掘深度

案例8 在“力的作用效果”教學(xué)中，最終得出力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因.部分學(xué)生提出質(zhì)疑，認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動的原因.

針對學(xué)生的質(zhì)疑，如何反駁呢？

可以采取反例來論證，如人的腳對足球施力，足球就運(yùn)動了，但當(dāng)人的腳離開足球，對足球沒有再施力，足球仍然能在地面上繼續(xù)滾動.由以上現(xiàn)象說明足球的運(yùn)動不是力維持的.再進(jìn)一步轉(zhuǎn)變方式，從足球最終的運(yùn)動會停止來逆向分析，足球在地面上運(yùn)動時(shí)受到了阻力，如果力是維持物體運(yùn)動的原因，那么物體應(yīng)該停不下來，甚至是反向運(yùn)動，而事實(shí)并非如此，又一次證明力不是維持物體運(yùn)動的原因.綜合兩種方式得出力不是維持物體運(yùn)動的原因，而是改變物體運(yùn)動的原因.

以上的反例論證，簡潔明了.從正反兩種方式進(jìn)行分析，并得出結(jié)論，有效地解決問題，并能從多種方式分析、論證結(jié)論的合理性，挖掘了質(zhì)疑的深度.

3.3.3 評價(jià)悖論，批判創(chuàng)新，塑造精神

案例9 某天，筆者在上課時(shí)正好講到對一道題目的錯解，苦惱學(xué)生不會質(zhì)疑.發(fā)現(xiàn)一位學(xué)生上課偷玩手機(jī)，將他的手機(jī)沒收，就地取材，想到借“鱷魚困境悖論”培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑精神，于是當(dāng)著學(xué)生的面表態(tài)：“我保證，如果你能猜到我想怎么辦，我就將手機(jī)還給你.”

這個學(xué)生猜：“老師不會將手機(jī)還給他.”

請其他學(xué)生評價(jià)剛才的言論，學(xué)生們立刻來了興致，一副看熱鬧不嫌事大的心態(tài).熱烈討論并分析得出：如果老師不想還手機(jī)，那么學(xué)生就猜對了，老師就必須把手機(jī)還給學(xué)生，否則老師違背了諾言;如果老師將手機(jī)還給他，那么學(xué)生就猜錯了，老師又違背了諾言.

學(xué)生分析后產(chǎn)生質(zhì)疑，上述老師和學(xué)生的對話看似已成為“悖論”，如何解悖呢？

解析：老師“想怎么辦”是一種心理狀態(tài)，老師“把手機(jī)還給學(xué)生”是一種行為，二者是兩個不同時(shí)間階段.同樣，這個學(xué)生猜“老師不會將手機(jī)還給他”是老師心理狀態(tài)，后來“老師將手機(jī)還給他”是老師行為.心理狀態(tài)和行為之間同時(shí)存在并不矛盾，恰恰這個學(xué)生猜對了老師的心理“不把手機(jī)還給他”，所以，老師為了履行諾言，必須在行動上把手機(jī)還給他.用對稱邏輯通過限定時(shí)間范圍，使語言的內(nèi)容和對象對稱，順利解悖.

再和學(xué)生分享愛因斯坦的故事，他用了10年的時(shí)間思考，解開了自己當(dāng)初提出的追光悖論，并由此創(chuàng)新地提出狹義相對論.

回到課堂主題，學(xué)生重新審視錯題，紛紛提出質(zhì)疑，并嘗試給出新的解題思路.

“悖論”教學(xué)是使學(xué)生思維認(rèn)識產(chǎn)生矛盾，對原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)沖擊，打破原有的平衡態(tài).評價(jià)悖論能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，產(chǎn)生認(rèn)知的內(nèi)在驅(qū)動力.在重建和完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過程中批判創(chuàng)新，有利于質(zhì)疑精神的養(yǎng)成.

4 結(jié)語

綜上，將科學(xué)思維中質(zhì)疑素養(yǎng)進(jìn)行等級水平劃分，每個等級再對應(yīng)三級指標(biāo)，各級指標(biāo)間銜接和過渡更加自然，使得初中物理的質(zhì)疑素養(yǎng)水平架構(gòu)更加完善.通過教學(xué)反饋?zhàn)C明，從幾個具體切入點(diǎn)培養(yǎng)，能有效地提升學(xué)生的質(zhì)疑素養(yǎng)水平.實(shí)踐表明，質(zhì)疑不完全是對前面認(rèn)知顛覆，還能啟發(fā)新知識的學(xué)習(xí);完善前面知識的認(rèn)知結(jié)構(gòu);提升原有認(rèn)知的層次等.

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（收稿日期：2020-10-23）