埋设思辨过程主线有效开展批判性思维教学*

【摘 要】“楞次定律”是高中物理教学的难点。教师可以运用“素养导向的批判性思维教学模型”改进教学设计，以实验情境演进创设教学明线，以学生思辨过程埋设教学暗线，培养学生的批判性思维。

【关键词】高中物理；批判性思维；核心素养；楞次定律；“四主”教学模式

【中图分类号】G633.7  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2024）43-0019-04

【作者简介】曹会，江苏省苏州市教育科学研究院（江苏苏州，215004）教研员，正高级教师，江苏省物理特级教师，“苏教名家”培养工程培养对象，教育部“双名工程”培养对象。

一、问题的提出

所谓“批判性思维”是指发现某种事物、现象和主张的问题所在，同时根据自身的思考，提出主张。1990年，保尔在他的《批判性思维指南》中归纳了批判性思维教学的三个原理：第一，通过各门学科的教学培育批判性思维；第二，重视对话性思维；第三，引出包含了情意侧面的批判性思维方略。

传统物理教学过于重视知识传授与习题训练，忽视学科教学过程中批判性思维品质的培育，这种教学方式无法使学生在学科学习中形成正确价值观念、必备品格和关键能力，更不利于创新人才的培养。

如何在物理课堂教学中培育学生的批判性思维能力，发展物理核心素养？笔者结合课堂教学的多年实践和研究，借鉴汪明老师构建的“素养导向的批判性思维教学模型”［1］（如图1），实践以“核心素养为主旨，学生为主体，教师为主导，情境演进为主线”为核心框架的“四主”教学范式［2］，针对人教版高中物理选择性必修二“楞次定律”一课，进行了课堂实践和专题研讨。

二、案例呈现及评估

1.“来拒去留”实验——感知、质疑——引发兴趣、聚焦问题

师：磁铁可以吸引铁，磁铁可以吸引铝吗？

演示实验1：磁铁远离闭合铝环时铝环被吸引过来，靠近闭合铝环时铝环被推开（如图2）。

【环节评估】真实的趣味实验促使学生直观感知电磁感应中“来拒去留”的现象，与其“磁铁不会吸引铝”的原有认知发生冲突。通过对比实验的直观现象，综合已有的运动和相互作用观念，学生联想到感应电流这一重要角色，教师因势明确本节课的关键问题。

人类的问题解决行动的起源是好奇心、疑问、困惑、迷惘、不知所措的事态和体验。［3］创设真实问题情境，激发学生学习兴趣，联系已有经验，发现认知冲突，创设良好的批判性思维的课堂气氛，营造良好的教育环境，为培养学生批判性思维能力和精神奠基。

2.“插拔实验”——猜想、假设——寻求解释、建立方案

师：为了便于观察电流方向，我们把闭合铝环换为螺线管，并接入电流计，老师实验，同学们注意观察和思考，感应电流的方向可能和哪些因素有关。

演示实验2：N极插入拔出，S极插入拔出，电流计指针偏转方向交替变化（如图3）。

【环节评估】进一步优化实验模型，用线圈代替铝环，通过电流计显化感应电流方向。学生关于感应电流方向的影响因素的生活直接经验较为贫乏，而且涉及的因素较多，教学中增设实验观察环节，给科学猜想提供经验事实，同时为学生分组实验的操作提供示范是非常有必要的。

猜想与假设是对所研究的问题根据已知事实和科学知识的一种猜测性陈述，对问题中事物的因果性、规律性的假定性解释，是科学探究进程中的重要环节，也是批判性思维的重要组成部分。

3.“分组实验”——归纳、推理——合作探究、发现规律

分组实验1：通过试触法判断电流流向与指针偏转方向之间的关系，通过实验判断出“左进左偏，右进右偏”的规律（如图4）。

分组实验2：利用图3所示实验装置，弄清线圈绕向后（可采用绕向清晰的自制线圈），学生分组完成表格所示四个实验并记录数据（见表1）。

师：根据表1数据，结合我们的猜想，能总结出感应电流的方向与磁通量的变化、磁体磁场方向之间的关系吗？是否存在潜在的规律？

生（纳闷良久）：好像看不出什么规律。

师：看样子这个规律隐藏得较深，仅由表1数据很难发现。我们知道电流和磁体之间的相互作用是通过各自产生的磁场发生的，我们是不是可以把感应电流产生的磁场也请出来，在表1中进一步列出感应电流磁场方向这个物理量，再找找看。

生：线圈内磁通量增加时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；线圈内磁通量减少时，感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。

师：大家很了不起，1834年俄国物理学家楞次通过大量的实验事实总结出了这个规律，后人把其表述为，感应电流具有这样的方向，即感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

【环节评估】通过控制变量法分设四组分组实验，通过表格梳理实验现象进行比较归纳，这往往是规律教学中规律获得的重要方式。然而楞次定律的抽象性和概括性很强，学生很难独立对其进行归纳和总结，需要教师引导学生请出“中介量”——感应电流的磁场方向，从而降低思维难度，培养创造性思维能力。教师顺势整合利用物理学史教学资源，促使学生树立正确的科学态度与责任，养成全面的物理核心素养。

定律是对客观事实的一种表达形式，是通过大量具体的客观事实归纳而成的结论。教师可以让学生通过分组实验的形式进行合作探究，探究中注意时间要充足、对话要充分、师生角色扮演要恰如其分。这一过程中学生的动手能力能得到极大的锻炼，发散思维能得到充分的发挥，创造性思维也会得到适时的挖潜，也为批判性思维中作出主张提供实证依据。

4.“解读应用”——内化、判断——提炼升华、形成图示

师：为了进一步理解楞次定律的具体内涵，请各位同学思考后回答以下几个问题，谁阻碍？阻碍谁？如何阻碍？阻碍就是阻止吗？

生：“感应电流的磁场”阻碍“引起感应电流的磁通量的变化”；当磁通量增加时反向，磁通量减少时同向（简称“增反减同”）；阻碍只是延缓原磁场的磁通量的变化，不是阻止。

师：根据大家的理解，我们可以把这里的因果关系进行梳理（见图5）。

师：请你利用楞次定律判断“来拒去留”实验中感应电流的方向，并解释形成“来拒去留”的原因。

生：磁铁S极靠近时，原磁场方向垂直环面向外，磁通量增加，根据“增反减同”原理，会产生垂直环面向里的磁场，再根据右手螺旋定则判断，会产生顺时针方向的感应电流，因原磁场与感应磁场方向相反所以互相排斥。同理可判断，磁铁S极远离时，会产生逆时针方向的感应电流，因原磁场与感应磁场方向相同所以互相吸引。

师：判断和解释得很好，我们可以把逻辑分析的过程进行梳理（见图6）。

图6 楞次定律判断感应电流方向流程图

【环节评估】楞次定律的表述极其简洁，经历了高度概括和抽象的过程。要使新的规律在短时间内内化到学生已有认知结构中去，可以采取问题链的方式驱动学生思维反刍，使其在反思过程中理清规律的内在逻辑关系。回归课堂引入实验，学生运用规律解释起始疑问，在教学设计上形成首尾呼应，同时实现了规律的简单应用，并进一步总结出楞次定律解决实际问题的一般路径。

探究教学已不再简单地强调学生的探究体验，而是更加注重学生认知结构和图示的建立，注重审思自身的批判性思维过程。

5.“落磁实验”——迁移、判断——拓展提升、挖掘本质

师：我给大家再做一个实验，把铝环换为铝管和塑料管，把条形磁铁换为两块磁性较强的钕磁铁，请观察两块磁铁下落的快慢，用今天学过的规律进行解释。

演示实验：磁铁在铝管中下落时间明显较长。

生：磁铁在铝管中下落，铝管中产生感应电流，将铝管看作由若干个铝环组成，产生了“来拒去留”现象，竖直方向始终受到向上的电磁阻力，因此下落得较慢，而塑料管不会发生电磁感应现象，竖直方向可以看作自由落体运动，下落得较快。

师：能否从能量守恒的角度对此实验现象进行解释呢？

生：磁铁在铝管中下落时，克服电磁阻力做功，速度较慢，铝管中的感应电流的电能最终变为内能，磁铁的一部分机械能先转化为电能最终转化为铝管的内能，总的能量守恒。

师：是的，楞次定律本质上是能量守恒定律的具体体现，通过磁铁和导体之间的相互作用力做功实现了能量转化，因此“楞次定律”中的阻碍过程，实质上就是能量转化的过程。

【环节评估】金属管是线圈的异化模型，利用楞次定律处理如此较为复杂的真实问题情境，有利于学生迁移能力和创造性思维能力的培养。针对电磁感应中“阻碍”模型的思考，角度从动力学转换为能量守恒，有利于挖掘楞次定律现象中蕴藏的科学本质，建构学生的能量观。

通过迁移应用，学生在新情境中运用新知，从而巩固和深度理解知识，变换问题视角悟出新知，实现认知不断进阶。迁移应用和问题解决均要求学生在新的问题情境中运用所学知识界定问题、分析问题、提出假设、行动反思，而这恰恰蕴含着批判性思维的基本过程。［4］

素养导向下批判性思维教学模型的运用，有利于学生核心素养的发展，有利于创新型人才的培养。这种教学模型的运用，要以论题为中心、以思辨为主线、以对话和讨论为主要教学方式，变课堂为“反思场”，促使学生各自思考交互作用、调节与修正，从而促进批判性思维认知技能的培养。这种教学模型强调真切情境的体验，真挚情感的投入，真实问题的解决，真正探究的实践，从而培养学生积极的批判性思维情感特质。

【参考文献】

［1］汪明.物理核心素养导向下的批判性思维教学模型构建［J］.江苏教育，2022（45）：7-11.

［2］曹会，郁建石.指向核心素养的“四主”教学模式的构建与实践研究［J］.中学物理教学参考，2019，48（21）：1-4.

［3］钟启泉.批判性思维：概念界定与教学方略［J］.全球教育展望，2020，49（1）：3-16.

［4］汪明.融入批判性思维的深度学习范式建构［J］.江苏教育研究，2019（16）：7-11.