摘 要：质疑、创新是科学思维的高级阶段.参照《高中物理课程标准（2017年版）》中科学思维的水平划分，将初中物理质疑素养划分为三重境界（三个等级），从九个切入点例谈进阶提升质疑素养的策略.

关键词：质疑;科学思维;水平划分;批判性思维

中图分类号：G633.7 文献标识码：B 文章编号：1008-4134（2021）06-0014-05

作者简介：周剑（1981-），男，江苏仪征人，本科，中学高级教师，研究方向：中学物理教学与实验研究.

1 引言

《普通高中物理课程标准（2017年版）》将科学思维分为五个等级水平，包含模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新等四个方面素养，并给出不同水平等级的具体素养目标，见表1.

《义务教育物理课程标准（2011年版）》对初中物理质疑、创新的要求稍低，具体描述为独立思考、尊重事实、敢于质疑、勇于创新.笔者提取高中物理科学思维水平划分中“质疑、创新”部分，以进阶形式呈现，减少水平划分级数，给出初中物理科学思维中“质疑”素养的水平划分，如图1所示.结合案例，谈谈培养初中物理三重境界“质疑”素养的思考，以期找到初中物理“质疑”素养提升的准确切入点.

2 “质疑”与“疑问”

爱因斯坦说：“提出一个问题比解决一个问题更

重要.” 在那些完全听从教师的才是好学生的旧观念下，学生独立思考的积极性被扼杀了，又埋没了多少伽利略和爱因斯坦呢？在当前发展学生核心素养的大背景下，“质疑”素养显得尤为重要.

那么，质疑是否等同于疑问呢？

古希腊学者亚里士多德曾认为，物体下落快慢是由自身的重量决定的，即物体越重，下落越快.伽利略进行了相关的思考，选择不同重量的物体，进行自由下落实验，发现不同重量的物体同时下落且几乎同时落地这一惊奇现象，他带领学生多视角分析，若是将两个重量不同的物体绑在一起，再同时落下，则会出现下落加快还是下落减慢呢？结合实验结果推理得出相悖的结论，对亚里士多德的结论进行质疑，推翻了近2000年来人们一直坚信不疑的结论，最终得出自由落体运动规律.

由上可知，物理学中质疑不是简单的疑问.质疑是对物理研究对象、内容和过程等进行合理的分析，并有理有据地提出相应质询的问题，它是科学思维高级部分.

3 初中物理“质疑”素养三重境界的提升策略

法国著名思想家狄德罗说过：“质疑是迈向哲理的第一步.” 初中是物理学科培养质疑素养的启蒙阶段，教师应该鼓励学生质疑自己所遇到的问题.

笔者借鉴佛教禅宗的人生三重境界，来描述不同层次的质疑素养水平，彼此间呈阶梯上升的递进关系.由于初中物理质疑水平划分的具体目标表述和质疑的三重境界有点脱节，故而增加二级指标，见表2，即质疑的意识、习惯、态度、勇气、途径、技能、视角、深度以及精神，会使得质疑素养水平划分架构更完善，便于实际操作.下面结合教学案例谈谈质疑素养的提升策略.

3.1 第一重境界——初级水平，谓之“见山是山，见水是水”

第一重境界：见山是山，见水是水.涉世之初，童真无瑕，所有事物皆为本原.山本是山，水本是水.正如学物理之初，学生眼里都是物理概念、规律、公式等学科知识，不曾怀疑.此时，质疑水平尚处于初级阶段.从质疑的意识、态度和习惯等三个方面提升，具体目标表述为：能自我思考，听取他人意见，作出简单判断.

3.1.1 预埋冲突，启发思考，唤醒意识

案例1 在“直线运动”教学中，故意以匀速竖直上下的电梯动图为例，请学生猜想电梯上升时的运动快慢情况.学生看图后，认为电梯应该是做快慢一样的直线运动.

整个过程感觉都是一样吗？

学生仔细回忆坐电梯感觉，发现前段、中段和末段的感觉不一样，启发学生思考，说明电梯在不同的阶段运动快慢不同，只有中段运动时平稳，再聚焦研究电梯中各段的运动状态，顺理成章地引入直线运动概念.

在教学过程中，学生由生活中乘电梯的经验与动图对比，发现事实与想象的不同，产生认知冲突，启发思考的兴趣，再得出不一样的想法，对前面的判断产生了疑问，唤醒了质疑的意识.

3.1.2 构异素材，听取意见，端正态度

案例2 對教材中“二力平衡”的实验素材进行构异，给出如图2所示的题目，其中素材源于教材，同时又异于教材.

学生刚开始觉得没什么，对待题目态度很随意，笔者提示通过与课本进行比较，学生发现似曾相识，互相讨论后，有学生提出和教材中研究二力平衡条件的实验相似，也有学生提出不同的意见，认为和滑动摩檫力的测量相似.

此时，提醒学生听取不同的意见，再进一步综合，最终得出该题素材源自教材，既不是二力平衡的条件实验，也不是滑动摩擦力的测量实验，而是教材中两者的混合改进版，是对上述两个实验的融合与创新.在交流活动中认识到素材的关联和不同，促使学生端正了质疑的态度.

3.1.3 创设情境，对比判断，形成习惯

案例3 在“电能表、电功”一节教学中，需要渗透节约用电意识，以广告视频中将电留给更需要的人为主题，引出测量用电量的电能表.创设了两个广告情境，如图3所示，情境1：贫困山区的小女孩焦急地等待电的到来;情境2：大城市的白领却在光线充足时开着灯.

请学生观看情境1并判断，视频中表达的主题是什么？

学生会想到“缺电”，再请学生观看情境2，质疑1：学生对前面的判断产生怀疑，又会想到“费电”.质疑2：再将两个视频情境放在一个视频中同时播放，形成鲜明的对比，学生对前面的判断又产生疑问，再次判断会得出“节约用电”.质疑3：还能从视频中看出什么？学生又对比白领关灯同时学生亮灯的现象，最终得出：“将电留给更需要的人.”

在此过程中，学生对前面的想法多次疑问，重新认识和自我修正，形成质疑的习惯.

3.2 第二重境界——中级水平，谓之“见山不是山，见水不是水”

第二重境界：见山不是山，见水不是水.历事渐多，雾里看花，似真似幻，见山会迷失，见水会沉沦.我们对事物多了现实和理性的思考，山亦不是单纯的山，水亦就不是单纯的水.随着我们学习丰富的物理知识后，发现有些观点并不能令人信服，由事实依据开始怀疑.此时，质疑水平恰处于中级阶段.从质疑的勇气、途径和技能等三个方面提升，具体目标表述为：在事实基础上，敢于提出自己的见解，对已有的观点提出质疑.

3.2.1 探究经典，尊重事实，增加勇气

案例4 在“热牛奶和冷牛奶谁先冻结”的教学活动中，学生根据自身的认知，多数认为冷的牛奶先冻结.

此时提醒学生不着急下结论，鼓励学生回家动手做一做，看看有什么发现？

在家做实验的过程中，有不少学生发现“奇怪”的现象，即热牛奶比冷牛奶先冻结的事实.根据实验结果，开始质疑前面的观点，教师揭示学生所做的实验是著名的“姆潘巴效应”实验.

由此，学生重温了经典实验，在事实基础上，再次提出新的见解，对自己之前的观点产生怀疑.学生再去阅读姆潘巴的故事，被姆潘巴的敢于大胆质疑所鼓舞，从中获得了质疑的勇气.

3.2.2 建构模型，表达见解，拓展途径

案例5 在“原子内部结构”的教学中，播放α粒子轰击金箔的视频，请学生观察现象，并结合汤姆生的原子假想模型回答现象说明了什么？

研究抽象的对象和内容，常常需要建构模型，学生通过实验现象，认为汤姆生的原子模型无法解释α粒子散射实验，质疑该模型有缺陷，需要改进.学生分析现象后，开始跟同伴辩论，经笔者引导后，互相讨论，许多学生能提出自己的想法.最终达成共识，得出原子内部存在一个体积非常小，但是质量又很大，并且带正电的东西.

如果依据共识建构一个模型，应该是什么样的？

学生按照结论容易建构出类似卢瑟福原子核式结构模型，笔者再揭示该模型就是著名的卢瑟福的原子核式结构模型，学生感到既惊讶又惊喜.

在此教学过程中，学生学到建构模型来研究微观粒子，质疑前人的结论，表达自己的见解，延伸到研究其他抽象的对象和内容也可参考，拓展了质疑的途径，结合原子结构发展史，明白科学知识在质疑中可以不断发展、不断进步、不断完善的过程.

3.2.3 分析错题，审视观点，强化技能

案例6 电动机的电阻为1Ω，将它直接接在电压为12V的电源上，用电流表测得的电路中流过电动机的电流为2A，求电动机的电功率.

部分学生直接用电压乘以电流得出电功率为24W，但有部分学生认为电动机电压为12V，电阻为1Ω，按照欧姆定律计算出电流应该是12A才对，怎么会是2A呢？甚至提出题目有误的观点.

针对他们的质疑，笔者带领学生分析题目，确定电动机的电路是非纯电阻电路，重新认识欧姆定律的成立是有条件的，即必须在纯电阻电路中才成立.再引导学生深入分析，假如电流按12A计算，电动机总电功率和电热功率相等，就不能对外输出机械功率了，也就不能对外转化机械能，那就不能称为电动机了，反过来质疑自己的观点是否正确.

在质疑中反复审视自己的观点，提高对欧姆定律适用条件的认识，继续深入分析，强化了质疑的技能.

3.3 第三重境界——高级水平，谓之“见山还是山，见水还是水”

第三重境界：见山还是山，见水还是水.此乃洞察万物后的返璞归真，历久弥新，反省愈深.对事物有更加清晰的认识，山还是山，水还是水，只是此刻的山和水，已是别样的意义存在.正如物理知识从碎片到体系，思维从低级到高级，再看物理知识、规律、公式等依然在那，只是多了别样的意义.此时，质疑水平已处于高级阶段.从质疑的视角、深度和精神等三个方面提升，具体目标表述为：能对已有的观点和结论提出有依据的质疑，从不同角度思考，采用不同方式解决物理问题.

3.3.1 推理证据，辨析结论，拓宽视角

案例7 在“探究电功的影响因素”活动中，学生很容易猜想电功和电压、电流、通电时间有关，但是电阻这个因素一旦提出，很难解释清楚，连教材都改为了验证性实验.针对课本上电功只与电压、电流和通电时间有关的结论，学生会提出质疑.如何得出電功与电阻无关的结论？此时，培养学生依据证据推理出结论，对提高质疑水平至关重要.

从初中物理角度看，用物理实验现象进行串、并联电路反证教学.将两个小灯泡L1（3V 3W）和小灯泡L2（3V 0.75W）串联，如图4所示，灯泡两端各接一个电压表，闭合开关，通电相同时间，根据灯泡L2更亮及电压表V2的示数大的现象，推理得出：电流相同时，电压大的灯泡L2的电功大.

再将两个灯泡并联，如图5所示，灯泡两端各串一个电流表，闭合开关，根据灯泡L1更亮及电流表A1示数大的现象，推理得出：电压相同，电流大的灯泡L1的电功大.综合发现电阻大的灯泡L2居然在并联中亮度没有灯泡L1亮，与串联中的现象正好相反，反证电功和电阻无关.

在笔者的引导下，学生对以上分析反证得出的结论提出质疑，认为不符合控制变量法，电阻改变同时电压也变了，得出的结论有些牵强.此时，提示学生可以换个角度，再来推理.

从高中物理角度看，电功是电场力对自由电荷作用，使其发生定向运动，在电场力的方向上移动一定距离，从而对其做功，简称电功.由于力做功和受到的阻力（阻碍作用）大小f无关，通过类比电功和功，自由电荷在导体中也受阻碍的作用，即电阻R，猜想电功应该与电阻也无关.高中教材中都是用建模和等效的方法得出表达式W=qU，如图6所示，其中q为一段时间通过横截面积的总电量，代入q=It，推导出表达式W=UIt，由该定量公式，得到电功应该和电阻无关的结论.有理有据，学生也比较信服（此部分由教师完成）.

从不同的角度寻找证据，推理出结论，并辨析结论的合理性，能拓宽质疑的视角，让结论更具科学性.

3.3.2 论证反例，转变方式，挖掘深度

案例8 在“力的作用效果”教学中，最终得出力是改变物体运动状态的原因.部分学生提出质疑，认为力是维持物体运动的原因.

针对学生的质疑，如何反驳呢？

可以采取反例來论证，如人的脚对足球施力，足球就运动了，但当人的脚离开足球，对足球没有再施力，足球仍然能在地面上继续滚动.由以上现象说明足球的运动不是力维持的.再进一步转变方式，从足球最终的运动会停止来逆向分析，足球在地面上运动时受到了阻力，如果力是维持物体运动的原因，那么物体应该停不下来，甚至是反向运动，而事实并非如此，又一次证明力不是维持物体运动的原因.综合两种方式得出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动的原因.

以上的反例论证，简洁明了.从正反两种方式进行分析，并得出结论，有效地解决问题，并能从多种方式分析、论证结论的合理性，挖掘了质疑的深度.

3.3.3 评价悖论，批判创新，塑造精神

案例9 某天，笔者在上课时正好讲到对一道题目的错解，苦恼学生不会质疑.发现一位学生上课偷玩手机，将他的手机没收，就地取材，想到借“鳄鱼困境悖论”培养学生质疑精神，于是当着学生的面表态：“我保证，如果你能猜到我想怎么办，我就将手机还给你.”

这个学生猜：“老师不会将手机还给他.”

请其他学生评价刚才的言论，学生们立刻来了兴致，一副看热闹不嫌事大的心态.热烈讨论并分析得出：如果老师不想还手机，那么学生就猜对了，老师就必须把手机还给学生，否则老师违背了诺言;如果老师将手机还给他，那么学生就猜错了，老师又违背了诺言.

学生分析后产生质疑，上述老师和学生的对话看似已成为“悖论”，如何解悖呢？

解析：老师“想怎么办”是一种心理状态，老师“把手机还给学生”是一种行为，二者是两个不同时间阶段.同样，这个学生猜“老师不会将手机还给他”是老师心理状态，后来“老师将手机还给他”是老师行为.心理状态和行为之间同时存在并不矛盾，恰恰这个学生猜对了老师的心理“不把手机还给他”，所以，老师为了履行诺言，必须在行动上把手机还给他.用对称逻辑通过限定时间范围，使语言的内容和对象对称，顺利解悖.

再和学生分享爱因斯坦的故事，他用了10年的时间思考，解开了自己当初提出的追光悖论，并由此创新地提出狭义相对论.

回到课堂主题，学生重新审视错题，纷纷提出质疑，并尝试给出新的解题思路.

“悖论”教学是使学生思维认识产生矛盾，对原有的认知结构冲击，打破原有的平衡态.评价悖论能有效激发学生的学习兴趣，产生认知的内在驱动力.在重建和完善认知结构的过程中批判创新，有利于质疑精神的养成.

4 结语

综上，将科学思维中质疑素养进行等级水平划分，每个等级再对应三级指标，各级指标间衔接和过渡更加自然，使得初中物理的质疑素养水平架构更加完善.通过教学反馈证明，从几个具体切入点培养，能有效地提升学生的质疑素养水平.实践表明，质疑不完全是对前面认知颠覆，还能启发新知识的学习;完善前面知识的认知结构;提升原有认知的层次等.

参考文献：

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[3]丁加旗.初中物理科学思维水平划分与提升学生思维能力途径探讨——以“运动的相对性”一课为例[J].中学物理教学参考，2018，47（05）：1-3.

[4]蒋炜波.科学思维中提出质疑的方法策略研究[J].物理教学，2019，41（06）：6-8.

[5]王运淼，续佩君.在物理教学中加强质疑教学[J].物理教师，2015，36（02）：17-19.

（收稿日期：2020-10-23）