王一妍

摘? ?要：文章以《動(dòng)能? 動(dòng)能定理》一課為例，從物理學(xué)科學(xué)習(xí)機(jī)制視角剖析了“批判性思維核心技能”的外顯行為、內(nèi)部表征、實(shí)施模式。其實(shí)質(zhì)是問(wèn)題解決者在其原有認(rèn)知的命題網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)生式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)個(gè)體主動(dòng)構(gòu)建而形成的問(wèn)題空間中，運(yùn)用一定策略，挑選出解決問(wèn)題所需基本技能（算子）加以執(zhí)行、評(píng)估、再執(zhí)行、再評(píng)估的能力。與一般的問(wèn)題解決相比，批判性思維核心技能更側(cè)重于對(duì)證據(jù)的反思、論證、評(píng)價(jià)和更優(yōu)解的尋找。

關(guān)鍵詞：物理;批判性思維;學(xué)習(xí)機(jī)制;問(wèn)題解決;命題網(wǎng)絡(luò);產(chǎn)生式系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2020）9-0061-3

1? ? 問(wèn)題的提出

批判性思維是科學(xué)思維的重要組成部分，是一個(gè)復(fù)雜的思考行為，它以分析、推理、論證為基礎(chǔ)，對(duì)各種觀點(diǎn)和結(jié)論提出質(zhì)疑、進(jìn)行評(píng)估、發(fā)表創(chuàng)造性見(jiàn)解。在中學(xué)階段培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維具有重要意義。本文將嘗試從物理學(xué)科的學(xué)習(xí)機(jī)制角度剖析“德?tīng)柗婆行运季S核心技能”的實(shí)質(zhì)。

2? ? “德?tīng)柗婆行运季S核心技能”的外顯行為分析

國(guó)際上比較公認(rèn)的用“德?tīng)柗品ā倍x的批判性思維是指有目的的、反思性的判斷[1]。這種判斷存在于對(duì)證據(jù)、概念、方法、標(biāo)準(zhǔn)、背景等進(jìn)行的一系列外顯行為之中——闡釋、分析、評(píng)估、推理、解釋和自我調(diào)整，這六項(xiàng)技能被稱(chēng)為“批判性思維核心技能”。

（1）闡釋?zhuān)↖nterpretation）。指領(lǐng)會(huì)和表述各種經(jīng)驗(yàn)、境況、數(shù)據(jù)、事件、判斷、公約、信念、規(guī)則、程序或標(biāo)準(zhǔn)的意義或重要性。子技能包括分類(lèi)、破解意涵、澄清意義。

對(duì)于“動(dòng)能定理是否適用于任何條件”這一問(wèn)題，學(xué)習(xí)者需要領(lǐng)會(huì)該問(wèn)題中“適用條件”和“動(dòng)能定理”的含義，其頭腦中應(yīng)該呈現(xiàn)出：

“若一個(gè)質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)受合力F作用，發(fā)生了一段位移s，速度由v0變化為vt，則合力做功等于某種與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的能量（即動(dòng)能）的變化量，且動(dòng)能可以由1/2mv2來(lái)表達(dá)。這個(gè)結(jié)論適用于前提成立的條件?！?/p>

（2）分析（Analysis）。指從陳述、問(wèn)題、概念、描述以及其他旨在表明信念、判斷、經(jīng)驗(yàn)、理由、信息或觀點(diǎn)的各種表達(dá)形式之中，識(shí)別出所意向的或?qū)嶋H的推理關(guān)系。在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)者需要將所需解決的問(wèn)題分解為各個(gè)子問(wèn)題，確定各部分怎樣相聯(lián)系及其與總體結(jié)構(gòu)的關(guān)系。例如，學(xué)習(xí)者在檢驗(yàn)這一結(jié)論是否普遍適用時(shí)，其“分析”行為具體表現(xiàn)為弄清動(dòng)能定理的來(lái)源或推理關(guān)系（圖1、圖2），其實(shí)質(zhì)還是在個(gè)體內(nèi)部形成正確的概念之間的聯(lián)系或規(guī)則，同時(shí)附加規(guī)則成立的條件。

情境：質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

（3）評(píng)估（Evaluation）。指評(píng)估結(jié)論的可信度和邏輯性。在物理問(wèn)題的解決中往往是對(duì)證據(jù)是否合理的評(píng)價(jià)，學(xué)習(xí)者頭腦中需要呈現(xiàn)出物理量之間的關(guān)系，在滿足一定條件的情況下轉(zhuǎn)化為指導(dǎo)個(gè)體做事的規(guī)則，在認(rèn)知心理學(xué)上稱(chēng)其為產(chǎn)生式或產(chǎn)生式系統(tǒng)，即一系列“如果-則”的執(zhí)行機(jī)制[2]。評(píng)估行為實(shí)質(zhì)上是基于產(chǎn)生式系統(tǒng)的證據(jù)合理性的判斷。

至此，學(xué)習(xí)者可以初步評(píng)估用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律推導(dǎo)得出的動(dòng)能定理可能只適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)，或許不能完全適用于其他情境下問(wèn)題的解決。

（4）推理（Inference）。指找出并夯實(shí)合理結(jié)論所需的因素，形成猜測(cè)和假設(shè)，考慮相關(guān)信息，從數(shù)據(jù)、陳述、原理、證據(jù)、判斷等其他表達(dá)式中推導(dǎo)得出結(jié)論。

在物理問(wèn)題解決中，學(xué)習(xí)者在頭腦中需要搜索、挑選適合的策略（或方法）和規(guī)則，比如實(shí)驗(yàn)探究或演繹推理優(yōu)化問(wèn)題的解決方案。

策略一：實(shí)驗(yàn)探究（如圖3）。

提出問(wèn)題：物體做曲線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能定理成立嗎？

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：將單擺的擺球從某高度靜止釋放，做變速圓周運(yùn)動(dòng)。

搜集證據(jù)：測(cè)量小球擺到最低點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度和下落高度。

分析論證：比較動(dòng)能變化量與該過(guò)程重力做功的關(guān)系。

得出結(jié)論：動(dòng)能定理適用于曲線運(yùn)動(dòng)。

策略二：演繹推理。

一般有兩種形式：給出小前提，推出相應(yīng)的結(jié)論;明確所要推出的結(jié)論，尋找相應(yīng)的小前提。解決本問(wèn)題可采用第一種形式。

做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，滿足合力做功等于動(dòng)能的變化量。

一般變速運(yùn)動(dòng)可以分割成無(wú)數(shù)個(gè)微小區(qū)間恒力作用下的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

一般變速運(yùn)動(dòng)也滿足合力做功等于動(dòng)能的變化量。

（5）解釋?zhuān)‥xplanation）。指能夠以令人信服且前后一致的方式展示推理結(jié)果。

學(xué)習(xí)者將用文字語(yǔ)言、數(shù)學(xué)表達(dá)式、圖像或者命題網(wǎng)絡(luò)（圖4）的形式解釋動(dòng)能定理將在宏觀、低速范圍內(nèi)普遍適用的證據(jù)，并說(shuō)明證據(jù)的合理性。

（6）自我調(diào)整（Selfe-Regulation）。指有意識(shí)地回顧自己的認(rèn)識(shí)過(guò)程，將“分析”和“評(píng)估”用于質(zhì)疑、確認(rèn)、驗(yàn)證、修正新的推理過(guò)程和結(jié)果，從而開(kāi)展新一輪的批判性思維活動(dòng)。自我調(diào)整是批判性思維的突出特征，具體反思見(jiàn)表1。

反思結(jié)論：用微元法進(jìn)行演繹推理得出動(dòng)能定理在低速、宏觀范圍內(nèi)普遍適用。

3? ? “德?tīng)柗婆行运季S核心技能”的學(xué)習(xí)機(jī)制剖析

3.1? ? 內(nèi)部表征主要表現(xiàn)為命題網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)生式系統(tǒng)

認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為，系統(tǒng)化知識(shí)這一學(xué)習(xí)結(jié)果的內(nèi)部表征方式是命題網(wǎng)絡(luò)[3]（圖4），即貯存在人長(zhǎng)時(shí)記憶中的任何信息單位并非孤立地存放在那里，子命題間有著相互聯(lián)系。在滿足一定條件的情況下命題將轉(zhuǎn)化為指導(dǎo)個(gè)體做事的規(guī)則——產(chǎn)生式或產(chǎn)生式系統(tǒng)，即在評(píng)估、推理的過(guò)程中實(shí)施“如果-則”的執(zhí)行機(jī)制[2]。通過(guò)“動(dòng)能定理是否普遍適合”這一問(wèn)題的批判性思考和論證過(guò)程不難發(fā)現(xiàn)，批判性思維的六項(xiàng)核心技能的內(nèi)部表征主要表現(xiàn)為命題網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)生式系統(tǒng)。

本例中學(xué)習(xí)者只有調(diào)用“力、運(yùn)動(dòng)、速度、加速度、動(dòng)能、做功的正確命題網(wǎng)絡(luò)”才能理解動(dòng)能定理所反映的物理量之間的關(guān)系，對(duì)相應(yīng)的論證依據(jù)進(jìn)行辯護(hù)，解釋原有結(jié)論的不可靠之處和新推理的可信之理。

3.2? ? 實(shí)施過(guò)程符合“問(wèn)題解決”的過(guò)程模式

根據(jù)現(xiàn)代信息加工心理學(xué)對(duì)“問(wèn)題解決”的研究，解決問(wèn)題分以下幾個(gè)階段[4]：

第一，問(wèn)題表征，問(wèn)題解決者將任務(wù)領(lǐng)域轉(zhuǎn)為問(wèn)題空間（個(gè)體主動(dòng)構(gòu)建的對(duì)問(wèn)題的內(nèi)部表征）。第二，確定問(wèn)題的解決策略，將問(wèn)題與認(rèn)知結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，運(yùn)用策略（內(nèi)部調(diào)控技能）挑選算子（基本技能）并序列化。第三，應(yīng)用算子、執(zhí)行策略使問(wèn)題狀態(tài)接近目標(biāo)狀態(tài)。第四，評(píng)價(jià)當(dāng)前狀態(tài)，評(píng)估算子和策略的有效性，根據(jù)需要做相應(yīng)調(diào)整，直至達(dá)到目標(biāo)。

總之，“德?tīng)柗婆行运季S核心技能”背后的實(shí)質(zhì)是問(wèn)題解決者在其原有認(rèn)知的命題網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)生式系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)個(gè)體主動(dòng)構(gòu)建而形成的問(wèn)題空間中，運(yùn)用一定策略，挑選出解決問(wèn)題所需基本技能（算子）加以執(zhí)行、評(píng)估、再執(zhí)行、再評(píng)估的過(guò)程。與一般的問(wèn)題解決相比，批判性思維核心技能更側(cè)重于對(duì)證據(jù)的反思、論證、評(píng)價(jià)和更優(yōu)解的尋找。

參考文獻(xiàn)：

[1][美]彼得·范西昂.都建穎，李瓊，譯.批判性思維：它是什么，為何重要[J].工業(yè)和信息化教育，2015（7）：12-15.

[2]王亞同，劉亞麗.高級(jí)認(rèn)知研究——認(rèn)知結(jié)構(gòu)、語(yǔ)言理解與類(lèi)似性[M].北京：科學(xué)出版社，2009：45.

[3]陳剛.物理教學(xué)設(shè)計(jì)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2009：26-28.

[4]皮連生.現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計(jì)[M].北京：首都師范大學(xué)出版社，2005：155.

（欄目編輯? ? 羅琬華）