第1章为什么要批判？为什么是物理学？
想象一下，你在一本流行杂志上阅读了以下有关高空自由落体跳伞的文本：
为了实现这个目的，他(主人公)将穿戴类似宇航员使用的加压服，但经过改造足以抵抗110开以下的极低温度，并配备降落伞。他将乘坐一个与氦气球相连、同样加压的太空舱，并在大约3小时内到达40000米的高空。跳伞的持续时间约为6分25秒。在没有大气的情况下，他以垂直的姿势往下跳，将在大约30秒后超过声速(1067千米/时)。
以上文本来自法国官方教育机构(Ministèredel’éducationNationale，2010)，用于培养10年级学生的批判性思维，并教他们如何从这类资源中“提取信息”。读了文本之后，建议教师向学生提出以下问题：为什么要从这么高的高度跳下去？为什么使用氦气球？等等。现在想象一下，如果是你，你想问这个水平层次的学生哪些问题，以帮助他们从文本中有更多的收获。停止阅读几秒钟，然后思考：我会问哪些问题？我们向几组物理老师提出了这个问题：已经在大学教授物理的博士生(N=23)，大学物理教师(N=10)，已经在教中学物理的职前物理老师(N=38)。对于问学生关于这篇文本的问题，他们提出了各种各样的建议，在这些问题中，没有人注意到文本中有个奇怪的描述：在下落的起点，没有空气(“在没有大气的情况下”)，但是有一个气球。
青少年常常会说，这都是因为氦气球一定是往上升的。但是老师们并不是物理初学者，负责起草官方文件的专家小组更不可能是。他们都知道阿基米德原理，即知道如何计算在引力场中，浸入流体中的物体所受的浮力。尽管如此，小组中只有一位老师对没有大气这一描述提出了质疑。
专家们这种批判性思维的被动性似乎令人感到吃惊，正如我们将要展示的那样，这并非个例。这就产生了一系列问题，所有这些问题都与通常所说的“批判性思维”有关。
1.1发展批判性思维：传统性和紧迫性
批判性思维是现今广泛提倡的一种能力。特别是在法国，中等科学教育非常注重利用面向一般大众的资源，并强调批判性判断。12年级理科学生教学大纲(Bulletin Officiel de l’Education Nationale，2011)反复倡导(18次)从各种文件中“提取和使用信息”的行为。它规定，向学生提出的关于“提取”能力的活动和他们获得的信息，应该引导他们提出批判性问题，这些问题包括信息来源的科学价值、所考虑的问题的相关性，以及如何从一组信息中选择保留什么，因为有些信息是多余的，有时甚至是不准确的，并且有必要区分客观理性知识和观点信仰。二十多年前，Millar领导了21世纪科学项目，该项目的重点是帮助学生获取和解读为公众撰写的科普文本(Millar，1996；21st Century Science Project Team，2003)。Millar(2006)借鉴了Norris和Phillips(2003)的观点，他们认为“科学( )不能仅仅停留在口头上；其中，文本是必不可少的，而不是可有可无的。它们是科学的组成部分，就像收集数据是科学的组成部分一样。因此，对科学的理解需要阅读文本的能力”(P.1502)。
据我们所知，在学术领域没有明确的论据反对这一教学目标。但是该怎么实现这一目标呢？我们怎么发展用批判性思维评估他人观点的能力？我们怎么支持这种能力的发展呢？
*先，什么是批判性思维？查看研究文献，我们发现了非常多的定义。例如，Willingham(2007)写到，批判性思维涉及“批判性推理、决策和解决问题”(P.11)。Ennis(1989)说，批判性思维是“决定相信什么或做什么的合理的反思性思维”(P.4)。McPeck(1981)将其视为“对陈述的正确评估”和“以反思性怀疑态度从事活动的倾向和技巧”(P.152)。Noddings和Brooks(2016)*近提出了更为宽泛的观点：正确的批判性思维*要的是寻找意义。越过这些不同观点的差异，我们保留的是对批判性思维的积极看法，也就是说，我们将批判性思维看作帮助人们更好地进行理解的途径，而不是通过争论击败对手的艺术。
因此，我们在本书中采用的批判性思维概念，比以上定义所建议的范围更局限。具体来说，我们不考虑“有争议的”或“社会科学”问题。关于这些有很多著作，关注专家的地位、他们的政治或经济*立性(Jimenez-Aleixandre and Puig，2009)及散布谣言的机制等。在这些问题上，一些团体正在开展相关的工作，如理性主义联盟，该团体通过PaulLangevin的努力于1930年建立而成，还有由一群致力于促进批判性分析和理性怀疑的科学家组成的CorteX(例如，Bronner，2013；Gauvrit，2007；Ellenberg，2015)。在法国，术语“探究论”(或“怀疑论”)被用来指代这种知识团体。Monvoisin(2007)提出“探究论只不过是科学方法，但是被应用于承载这种情感负荷的知识领域，使得它需要与信念、坚持或承诺相关的知识僵局和认知偏见整合在一起”(P.152，法文)。这些团体调查的问题之一：为什么这么多人倾向于认为地球是平的，而展示相反证据的照片是假的。所有这些问题都很重要，但不是我们这本书的重点。
在“探究论”这个术语中，本书是关于应用于物理学领域的探究论，不包括社会科学部分。选择排除社会科学部分并不是因为它们不重要，远非如此。幸运的是，近几十年来，科学家已经认识到并处理了这些重大问题。他们进行分析并构建了预警系统。他们的工作的一个重要组成部分是确定心理认知方面的问题，例如当科学还没有对某事做出解释时，人们迫切地希望得到一个解释，相对于没有解释，人们更倾向于选择非理性的解释；又比如“证真偏差”，即认为支持自己观点的信息比其他信息更有价值(Henderson et al.，2015)；还有伴随某种系统性怀疑态度的阴谋论，如关于2001年9月11日世界贸易中心塔楼倒塌的原因。
这本书针对的情境原则上并不复杂，即物理教育中常用的文本。因此，我们希望说明的现象并不侧重于所谓的社会科学问题所引发的“情感负荷”。例如，氦气球为什么能在空中悬浮这个问题，并不像人类对气候的影响那样令人难以理解。
话虽如此，那我们为什么要关注特定的知识领域？为什么要关注物理学领域呢？
1.2为什么关注一个特定的知识领域？
关于**个问题，我们的方法是基于这样的观点，即它是有价值的，但还不足以了解文本批判性分析的一般原则，例如来源控制或对主要认知偏见的了解。在历史上，这一不足的假设一直是长期争论的主题。一些研究人员认为批判性思维能力是跨领域的，可以应用于许多领域(Ennis，1996；Halpern，1998；Kuhn，1999；Davies，2013)，而其他人强调不同领域批判性思维的标准具有特殊性(例如，McPeck，1981，1990；Barrow，1991；Bailin，2002；Willingham，2007)。几位作者对相关主题的大量研究进行了综述(Abrami et al.，2008)。在此基础上，有人建议将批判性思维的主要原则与特定领域批判性分析教育相结合(Davies，2013；Tibebu Tiruneh et al.，2017)。
考虑到这一点，我们希望主要为批判性教育的第二部分做出贡献，因为在我们看来，对物理科学工作工具的需求仍然没有得到充分满足。事实上，当我们考虑刚开始教物理的老师，他们中的许多人已经意识到科学和伪科学之间的区别，以及验证信息来源的必要性。尽管他们相对缺乏经验，但他们已经知道说服一些学生相信地球不是平的这件事有多么困难。然而，当他们意识到他们自己在熟悉的普通物理教学领域也可能没有批判性意识时，他们仍然感到震惊。
不过除了这个特定领域的目标，我们还有一个更大的目标，那就是通过物理学来阐明一些可能也会介入其他知识领域的现象。就像拉封丹的寓言故事一样，我们所提到的情境可以作为其他领域中可能观察到的一系列现象的类比情境。因此，我们有可能遇到从一个学科到另一个学科、从一个情境到另一个情境的共鸣。例如，上面引用的关于自由落体世界纪录的文本，可以看作把“小”和“零”等同起来。在40千米的高度，气压只有海平面的几千分之一。我们可以“忽略”这个值，并认为在这个高度上“没有大气”吗？或者更准确地说，大气压力的值为零吗？事实上，这一切都取决于我们在分析什么现象。分析跳伞运动员的下落时，可以认为这个值可忽略不计，并得出结论，在这个高度，他处于自由落体状态。但是考虑到氦气球的存在，把“小”和“零”等同起来是荒谬的，因为气压的非零值对于支撑氦气球至关重要(由于气球的体积非常大，这个压力也就足够了)。这种类似的讨论—在和什么比较时以及在什么情况下，我们应该忽略一个“小”量—在许多其他学科中也同样适用，例如生命科学或经济学。
1.3为什么关注物理学领域？
那么，我们为什么要专注于物理学呢？
我们可以简单地说，物理学和许多其他学科一样，是一个批判性判断力至关重要的领域。但实际上，物理学特别适合进行批判性分析的教育。*先，物理学的一个优势是它存在明确的定义和可测量的量。虽然这些也存在于其他学科，但这些是物理学的准则。这就允许对推理得出的预测进行定量检验。此外，物理学是一门结构非常严谨的科学，其中一些定律可以解释很多情况。这是物理学取得巨大成功的根本原因，也是它周期性被迫进行实质性重组甚至“革命”的原因(Kuhn，1962)。简而言之，无论是在解释还是预测方面，物理学都对推理有着非常强的约束(有关我们对物理学中推理的认识论观点的概述参见附录A)。这些约束条件都必须得到满足，*要的且*重要的是我们所说的内容与观察和测量之间的兼容性。正如人们常说的那样，在物理学中，有必要将许多事物“放在一起”，而给出“特别”的解释是不合适的。因此，尽管像物理学家一样思考并不是唯一理性的方法，但是人们有兴趣将物理学作为发展批判性分析的特殊领域。
此外，现在许多研究材料可以揭示物理学中常见的思维模式(Duit，2009；Viennot，2001)，例如，一般认为“力”是个人或物体的一种属性，可以解释为与运动速度成正比。这项研究使人们有可能预测或至少容易识别某些与专业物理学不一致的推理特征，并且当观察到这些特征时，认为值得进行批判性分析。
1.4培养教师的批判性分析能力
但是，我们的主要目标不是进一步探讨这些常见的思维模式，*重要的是要看看如何在物理学中实现批判性分析的真正发展。我们提出的内容侧重于新手教师批判性分析能力的培养，我们认为这是一个合乎逻辑的起点，因为我们必须依靠他们来教育学生。
在进行这样的项目时，我们不能忽视可预见的障碍。一般来说，认知心理学中有影响力的研究者在这方面的立场不容乐观。Willingham(2007)问道：“为什么批判性思维的教学如此困难？”在探讨这个问题时，他特别强调，“困难不在于批判性的思考，而在于认识到什么时候应该这样做，以及知道足够的知识来成功地这样做”(P.15)。Kahneman(2012)则认为“快速思维或系统1—一系列自动的、往往是无意识的过程，构成了直觉思维的基础”(P.13)—是进行批判的主要障碍。关于如何更好地控制系统1的教育，他写道：“如果不付出大量的努力，几乎无法实现。我从经验中知道，系统1不容易被教授。”(P.417)在他的结论中，他说道：“我只在识别可能出错的情况的能力方面有所提高 ”(P.417)但是，值得注意的是，培养这种能力已经迈出了宝贵的一步，我们也有这个目标。然而，以物理学为例，许多观察到的困难都需要进行详细的分析，这超出了一般的心理认知效应，尽管这些可能是相关的。换句话说，即使对系统1有很好的了解，在一个特定领域中，预测不恰当推理方式的精确形式也不是一件容易的事。这与Kahneman自己的结论相差不远：“系统
展开
