物理概念教學(xué)中的認(rèn)知沖突

徐　海

物理概念的掌握和理解是學(xué)生能否學(xué)好物理的關(guān)鍵之一。然而學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念時(shí),往往對(duì)概念只是采用死記硬背的學(xué)習(xí)方法,不去理解物理概念的本質(zhì),因而在應(yīng)用物理概念時(shí)就會(huì)含混不清是是而非,解題時(shí)生搬硬套錯(cuò)誤百出,直接導(dǎo)致很多學(xué)生認(rèn)為物理難學(xué)?，F(xiàn)在據(jù)統(tǒng)計(jì),很多地區(qū)的選考文科的學(xué)生已經(jīng)超過(guò)50%,從而超過(guò)選考理科的學(xué)生。筆者聯(lián)系近幾年在新課改下物理教學(xué)中的體會(huì),談?wù)勗谖锢砀拍罱虒W(xué)中的認(rèn)知沖突,寫出此文與同仁共享,更期望得到同仁的指教。

(一)日常生活中的經(jīng)驗(yàn)和思維定勢(shì)與物理概念的認(rèn)知沖突

物理學(xué)是一門自然科學(xué),物理概念來(lái)源于生活經(jīng)驗(yàn),學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念之前,已經(jīng)在生活中對(duì)客觀世界有了一定的認(rèn)識(shí)和了解,對(duì)一些物理現(xiàn)象和問(wèn)題早已形成了自己的看法和認(rèn)識(shí) ,如力的合成,同學(xué)們?cè)谌粘Ｉ钪芯鸵呀?jīng)有了經(jīng)驗(yàn),即“合力就是幾個(gè)力的和”,一桶水一個(gè)人提不動(dòng),則兩個(gè)人一起提;又如“重力的方向是向下的,浮力的方向是向上的”;再如“汽車由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng),必須施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)力作用,而由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止則必須施加一個(gè)制動(dòng)力作用”“鵝毛、紙屑等輕小物體在空中下落的慢,而石塊、鐵塊等重的物體在空中下落的慢”等等,這些對(duì)客觀事物的感性認(rèn)識(shí)是學(xué)習(xí)物理知識(shí)的寶貴財(cái)富,這些感性認(rèn)識(shí)有些是片面的,有些甚至是錯(cuò)誤的。與人們?cè)谏a(chǎn)生活實(shí)踐中經(jīng)過(guò)抽象、概括而來(lái)的物理概念不可同日而語(yǔ)。如合力是一些力的矢量和,應(yīng)該遵循力的平行四邊形定則,而不是簡(jiǎn)單的代數(shù)和;物體由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng),必須施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)力作用,而由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止則必須施加一個(gè)制動(dòng)力作用,但力并不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因;羽毛、紙屑等輕小物體在空中下落的慢,而石塊、鐵塊等重的物體在空中下落的慢,但并不能說(shuō)輕小物體比重的物體就一定下落的慢……我們生活中的經(jīng)驗(yàn)和感性認(rèn)識(shí)很多一部分是在某一特定的條件之下是成立的,或者說(shuō)在某一條件下是對(duì)的。但要值得注意的是,也不能簡(jiǎn)單地提示學(xué)生說(shuō)“按照生活中的感性認(rèn)識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)去認(rèn)識(shí)、去理解是會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤的!”這又會(huì)使得學(xué)生的認(rèn)識(shí)走向另一個(gè)極端,錯(cuò)誤地認(rèn)為“學(xué)習(xí)物理要完全摒棄日常生活中的感性認(rèn)識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn),學(xué)習(xí)物理不能聯(lián)系生活和實(shí)際”與學(xué)習(xí)物理學(xué)這門自然科學(xué)的科學(xué)精神相違背、相沖突。

在從教多年的物理教學(xué)工作中,教者有這么一個(gè)體會(huì),既要做到科學(xué)地應(yīng)用正確的日常生活中積累的感性認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念,又要做到讓學(xué)生了解感性認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)學(xué)習(xí)物理概念的干擾和抵觸作用,傳統(tǒng)的講授式教學(xué)方式很難做到。那么,針對(duì)這一現(xiàn)象較好的解決問(wèn)題的策略是什么呢?筆者認(rèn)為讓學(xué)生認(rèn)識(shí)并體驗(yàn)到認(rèn)知沖突是行之有效的一種方法。

(二)應(yīng)用數(shù)學(xué)方法引起學(xué)習(xí)物理概念的認(rèn)知沖突

物理學(xué)是應(yīng)用數(shù)學(xué)方法最充分、最成功的一門學(xué)科。教學(xué)實(shí)踐證明 :數(shù)學(xué)方法引起的認(rèn)知沖突的利用,通常是只要老師把問(wèn)題提出,讓學(xué)生以小組形式展開(kāi)討論,合作探究,比起簡(jiǎn)單的灌輸概念教學(xué),其收效會(huì)更好些。現(xiàn)在我們學(xué)校正在大力開(kāi)展學(xué)生小組合作探究學(xué)習(xí)的新的教學(xué)模式,筆者在教學(xué)中體會(huì)到,在小組合作學(xué)習(xí)中學(xué)生間、師生間的口頭交流可以使學(xué)生大腦思維和推理過(guò)程外觀化,同時(shí)也了解到學(xué)生掌握的物理概念與物理科學(xué)概念之間的差距,從而在老師有針對(duì)性地概念講解中,學(xué)生的錯(cuò)誤觀念也會(huì)漸漸變成科學(xué)的物理觀念。

(三)應(yīng)用類比方法引起學(xué)習(xí)物理概念的認(rèn)知沖突

所謂類比,就是由兩個(gè)對(duì)象的某些相同或相似的性質(zhì),推斷它們?cè)谄渌再|(zhì)上也有可能相同或相似的一種推理形式。如光和聲都是直線傳播,有反射、折射和干擾現(xiàn)象等,由于聲呈波動(dòng)狀態(tài),因而推出光也呈波動(dòng)狀態(tài)。類比是一種主觀的不充分的似真推理,因此,要確認(rèn)其猜想的正確性,還須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的邏輯論證.通過(guò)類比,可以幫助學(xué)生理解抽象的物理概念更形象化,而類比對(duì)象則應(yīng)選擇直觀、生動(dòng)且為學(xué)生所熟悉的事物。

物理學(xué)是自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)科學(xué),它不僅有一定的知識(shí)內(nèi)容,而且這些內(nèi)容之間存在著必然的內(nèi)在聯(lián)系。將新、舊知識(shí)進(jìn)行類比,給學(xué)生以啟示,使學(xué)生易于掌握新知識(shí),同時(shí)也鞏固了舊知識(shí)。

學(xué)生在日常學(xué)習(xí)生活中積累了一定的生活經(jīng)驗(yàn)。用學(xué)生身邊的事例進(jìn)行類比,可啟發(fā)學(xué)生的思維,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,培養(yǎng)學(xué)生在生活中觀察和分析事物的能力。

如講電勢(shì)差概念時(shí),可用瀑布來(lái)作為例子,瀑布的水量越大,落到底部的動(dòng)能越大;而瀑布落差越大,落到底部的動(dòng)能也越大,動(dòng)能是由重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化獲得的,即瀑布的重力勢(shì)能與瀑布的水量、落差有關(guān)。讓學(xué)生自己類比得出:電勢(shì)能與電荷量和電勢(shì)差有關(guān):ε=qu

總之,各種不同事物之間的差異和區(qū)別,在引進(jìn)新概念、新規(guī)律時(shí),應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步把它們的本質(zhì)講清楚。只有這樣,才能使學(xué)生更好地理解所學(xué)習(xí)的內(nèi)容,深刻的認(rèn)識(shí)到物理概念學(xué)習(xí)種的認(rèn)知沖突,啟發(fā)學(xué)生的思維和加深對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解,在教學(xué)中起到舉一反三的好效果。