導(dǎo)致悖論教學(xué)法在高中物理課堂中的應(yīng)用

吳正麟+++林麗娟

【摘要】以物理教學(xué)法中的導(dǎo)致悖論法為研究對(duì)象，以科學(xué)的教育理論為依據(jù)，從導(dǎo)致悖論教學(xué)法的理論依據(jù)、悖論的教學(xué)功能和導(dǎo)致悖論教學(xué)法的使用三個(gè)方面進(jìn)行探討，得出導(dǎo)致悖論教學(xué)的確是一種行之有效的教學(xué)方法。用導(dǎo)致悖論教學(xué)法，讓學(xué)生在“上當(dāng)”中反思，在“上當(dāng)”中學(xué)到知識(shí)，掌握方法，培養(yǎng)能力，從而使教學(xué)效果事半功倍。

【關(guān)鍵詞】悖論 教學(xué)功能 建構(gòu)主義 認(rèn)知結(jié)構(gòu)

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）32-0164-02

1.引言

悖論起源于古希臘。悖論是指從表面上看是正確的，在邏輯上卻可以推導(dǎo)出互相矛盾的結(jié)論，事實(shí)上又隱藏著真理的命題或理論體系。在高中物理教學(xué)過(guò)程中引進(jìn)導(dǎo)致悖論教學(xué)法，具有重要意義。很多學(xué)生之所以感到物理難學(xué)，很重要的一點(diǎn)就是被物理學(xué)中的悖論所困擾，被搞得似是而非、無(wú)所適從。一些悖論問(wèn)題，對(duì)一個(gè)初學(xué)物理的學(xué)生來(lái)說(shuō)，十有八九都會(huì)誤入歧途。但是，如果教師能正確地進(jìn)行引導(dǎo)、妥善地處理這些佯謬，就會(huì)化消極因素為積極因素，構(gòu)建高效物理課堂。 所謂導(dǎo)致悖論教學(xué)法，就是把悖論思想借鑒到物理教學(xué)上來(lái)而形成的一種行之有效的教學(xué)方法。課堂教學(xué)一般的程序是直接由“根據(jù)A”得出“獲得結(jié)論D”。此處的“根據(jù)A”可以是生活經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也可以是已經(jīng)證明正確的某一規(guī)律。而導(dǎo)致悖論教學(xué)法的基本程序是：根據(jù)A得出悖論B，再根據(jù)C否定悖論B，從而獲得結(jié)論D。

2.導(dǎo)致悖論教學(xué)法的理論依據(jù)

威特羅克的生成學(xué)習(xí)模式：學(xué)習(xí)的生成過(guò)程，就是原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)信息與從環(huán)境中新接受到的感覺(jué)信息相結(jié)合，主動(dòng)地選擇注意信息，并主動(dòng)地構(gòu)建信息的意義的過(guò)程。

在課堂教學(xué)中通過(guò)合適的悖論與學(xué)生平時(shí)的生活經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)有知識(shí)發(fā)生矛盾，使學(xué)生在分析、消除悖論的過(guò)程中，自主地構(gòu)建和調(diào)整新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。根據(jù)心理學(xué)理論，知覺(jué)具有恒常性。也就是在知覺(jué)中，由于人們已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的參與，使知覺(jué)往往并不隨知覺(jué)條件的變化而變化，因化，在經(jīng)驗(yàn)的影響下，表現(xiàn)為相對(duì)的穩(wěn)定性。當(dāng)解決某個(gè)問(wèn)題時(shí)，常用解決類似問(wèn)題的思維模式，思維定勢(shì)的負(fù)作用在教學(xué)中應(yīng)注意克服。導(dǎo)致悖論教學(xué)法恰好利用這一點(diǎn)，使學(xué)生先“上當(dāng)”，發(fā)現(xiàn)“上當(dāng)”后必然會(huì)在思維活動(dòng)中引起警覺(jué)。遇到問(wèn)題提高警覺(jué)，可有效防止思維定勢(shì)的負(fù)作用，使知覺(jué)隨條件變化而變化。

從引起注意角度看，新奇的刺激會(huì)成為注意的對(duì)象，而千篇一律、刻板不變的多次重復(fù)的東西很難引起人們的注意。為了使學(xué)生不發(fā)生錯(cuò)誤，一而再，再而三地多次重復(fù)，試圖引起注意，這種方法效果是不理想的。導(dǎo)致辭悖論教學(xué)法恰當(dāng)改換教學(xué)程序，造成新異性，并加強(qiáng)了刺激作用，有意識(shí)地引起學(xué)生的注意，使知識(shí)易被學(xué)生接受。

從記憶效果來(lái)看，導(dǎo)致悖論教學(xué)法在課堂上調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，讓學(xué)生發(fā)表看法、相互爭(zhēng)論，充分暴露錯(cuò)誤。在討論中，正確與錯(cuò)誤觀點(diǎn)的交鋒，就能使固有的錯(cuò)誤概念消除，樹(shù)立正確的概念。在教學(xué)中有意造成悖論，然后加以否定，通過(guò)正誤對(duì)比，可使學(xué)生記憶深刻。因此，導(dǎo)致悖論教學(xué)法符合心理學(xué)規(guī)律。

3.悖論的教育意義

3.1悖論提供一個(gè)思維方式

悖論作為一種論證方法， 即可以訓(xùn)練學(xué)生的思辨能力，也可以為學(xué)生提供一種思辨的方法。

在物理學(xué)中有不少的佯謬是由于思維方法不當(dāng)所造成。例如，亞里士多德對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，就是因?yàn)榉噶讼氘?dāng)然的錯(cuò)誤。它告誡人們，看物理問(wèn)題不能受表面現(xiàn)象的迷惑，要透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。而原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾，則說(shuō)明任何物理規(guī)律都有一定的適用范圍，在物理學(xué)習(xí)中要對(duì)號(hào)入座，不能張冠李戴。

可以這么說(shuō)，佯謬對(duì)物理學(xué)的發(fā)展起了不可低估的推動(dòng)作用，學(xué)生從佯謬中也會(huì)得到啟迪。在物理教學(xué)中，若充分利用佯謬，則可使學(xué)生在“上當(dāng)”中反思，在“上當(dāng)”中學(xué)到知識(shí)，掌握方法，培養(yǎng)能力。

3.2將導(dǎo)致悖論教學(xué)法引入課堂可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

例如：關(guān)于速度的引入——老太太超速開(kāi)車的故事：

警察把一超速開(kāi)車的老太太攔下來(lái)：“太太，你剛才的車速是每小時(shí)60公里，你已經(jīng)超速。”老太太說(shuō)：“先生，這是不可能的，我剛才只開(kāi)了7分鐘，還沒(méi)有一個(gè)小時(shí)，怎么可能每小時(shí)走了60公里呢？”警察說(shuō)：“太太，我的意思是說(shuō)，如果你繼續(xù)像現(xiàn)在這樣開(kāi)車，在下一個(gè)小時(shí)你將開(kāi)過(guò)60公里。”老太太說(shuō)：“這也是不可能的，我只要再行駛10公里就到家了，根本不可能在再開(kāi)60公里的路程。”

這是一系列似是而非的表達(dá)，看上去沒(méi)有問(wèn)題，但又感覺(jué)哪里有對(duì)不勁，從而吸引學(xué)生的注意力，引發(fā)學(xué)生自主思考的欲望，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

妥善利用物理學(xué)中的佯謬，可以克服物理教學(xué)中千篇一律、死板空洞的說(shuō)教，使學(xué)生在“上當(dāng)”過(guò)程中感受物理天地的樂(lè)趣，起到一波三折的效果；佯謬的解決，又使學(xué)生進(jìn)入“柳暗花明”的境界。從而啟發(fā)學(xué)生的思維，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲望。

3.3適當(dāng)利用悖論可幫助學(xué)生理解物理定律

一個(gè)悖論的提出、分析和解決的過(guò)程，往往就是對(duì)一個(gè)概念從表面到本質(zhì)、從片面到全面、從錯(cuò)誤到正確的認(rèn)識(shí)過(guò)程。學(xué)生可以在對(duì)悖論的分析過(guò)程中加深對(duì)問(wèn)題的理解。

例如，在萬(wàn)有引力定律的這節(jié)課，為了幫助學(xué)生理解萬(wàn)有引力定律的適用范圍，我們可以做如下推斷：如果兩個(gè)物體無(wú)限靠近，根據(jù)萬(wàn)有引力定律F=G■，從數(shù)學(xué)上分析，當(dāng)r→0時(shí)，F(xiàn)→∞，所以當(dāng)人們鼓掌時(shí)雙手會(huì)因無(wú)窮大的萬(wàn)有引力吸在一起而分不開(kāi)。這個(gè)結(jié)論明顯與真實(shí)情況不符，引發(fā)認(rèn)知沖突。通過(guò)學(xué)生自己思考尋找悖論的成因：當(dāng)r→0時(shí)，兩物體就不可視為質(zhì)點(diǎn)，萬(wàn)有引力定律就不再適用了。在課堂教學(xué)中通過(guò)悖論與學(xué)生平時(shí)的生活經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)有知識(shí)發(fā)生矛盾沖突能起到意想不到的效果。

類似的例子還有為庫(kù)侖力的計(jì)算，當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離趨于零時(shí)，兩者之間的庫(kù)侖力趨于無(wú)窮大。從數(shù)學(xué)上分析，當(dāng)r→0時(shí)，F(xiàn)→∞。事實(shí)上，當(dāng)r→0時(shí)，庫(kù)侖定律公式就不再適用了。

再比如，勻減速直線運(yùn)動(dòng)中，有這樣一道題目：汽車在平直的公路上以15米/秒的速度行駛，現(xiàn)在遇到特殊情況緊急剎車，汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為5米/秒2，求汽車在剎車10秒內(nèi)的位移。從純數(shù)學(xué)的角度來(lái)解此題，已知條件代入勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式s=v0t+■at2，得s=-100米，也就是說(shuō)本來(lái)是車剎車后進(jìn)停車場(chǎng)停車，結(jié)果變成從停車場(chǎng)倒退出來(lái)，這個(gè)結(jié)論明顯與真實(shí)情況不符。但從物理過(guò)程的分析不難看出，汽車經(jīng)過(guò)3秒就已停下了，故上述解法顯然是錯(cuò)誤的，正確答案應(yīng)為s=22.5米。

學(xué)生在學(xué)習(xí)新的物理規(guī)律（公式）時(shí)，由于對(duì)規(guī)律（公式）的理解“囫圇吞棗”，容易形成思維定式，出現(xiàn)“生搬硬套”。導(dǎo)致悖論教學(xué)法可以讓學(xué)生通過(guò)充分的合作學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，把新學(xué)的物理知識(shí)整合到原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的模式之中，使原有認(rèn)結(jié)構(gòu)框架發(fā)生改變，經(jīng)過(guò)調(diào)整、整合形成新的認(rèn)知框架。最終利用這些佯謬的分析與解決，加深對(duì)這些公式的認(rèn)識(shí)與理解。

4.小結(jié)

學(xué)習(xí)的動(dòng)力系統(tǒng)是學(xué)習(xí)實(shí)踐產(chǎn)生的內(nèi)在根源。沒(méi)有或缺乏物理動(dòng)機(jī)，物理學(xué)習(xí)難以產(chǎn)生，產(chǎn)生了也難以維持；物理學(xué)習(xí)的核心是物理認(rèn)知系統(tǒng)，沒(méi)有認(rèn)知的選擇、建構(gòu)和應(yīng)用，便無(wú)法做到物理新知道的理解和內(nèi)化，物理學(xué)習(xí)無(wú)法取得實(shí)質(zhì)性的成效。

為了一定的教學(xué)目的，而采用的教學(xué)方法，當(dāng)然不是唯一的。不同的教學(xué)方法，會(huì)產(chǎn)生不同的教學(xué)效果。我們所關(guān)心的，當(dāng)然是產(chǎn)生良好的積極的效果的教學(xué)法。在課堂教學(xué)中可以利用各種方法制造悖論，但教師思想不應(yīng)僅僅停留在制造悖論能活躍課堂氣氛、增加學(xué)習(xí)興趣的認(rèn)識(shí)上，而要從培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的高度去重視悖論的作用，讓學(xué)生在驚訝之余積極思考，在思考之后加以突破，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)在不知不覺(jué)中得到提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]程九標(biāo)，張憲魁，陳為友編著.物理發(fā)現(xiàn)的藝術(shù)[M].青島：中國(guó)海洋大學(xué)出版社.2003，1.endprint