悖論法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用策略研究

孫晶

【摘 要】中學(xué)生建構(gòu)物理認(rèn)知的過(guò)程與科學(xué)家探索科學(xué)規(guī)律的過(guò)程存在著太多的不同，但是有一點(diǎn)是相似的，那就是認(rèn)知規(guī)律?？茖W(xué)家對(duì)悖論的研究也對(duì)我們的教學(xué)提供了一種啟示：將悖論作為素材引入到中學(xué)物理教學(xué)之中有助于學(xué)生物理規(guī)律的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生思維品質(zhì)的提升。

【關(guān)鍵詞】悖論法；悖論情境；新課導(dǎo)入；習(xí)題教學(xué)；實(shí)驗(yàn)探索

悖論普遍存在于我們的物理教學(xué)之中，它指的是學(xué)生在認(rèn)知新概念、研究新問(wèn)題時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的原有認(rèn)知、方法與新概念、新問(wèn)題之間的矛盾。而物理教師以此為素材來(lái)創(chuàng)設(shè)物理情境，能夠引導(dǎo)學(xué)生重新認(rèn)知自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而深度理解物理知識(shí)，因此悖論教學(xué)在高中物理課程中有著一定的創(chuàng)新教育價(jià)值以及認(rèn)知價(jià)值。

一、悖論法概述

什么是悖論？

“悖論”就是一種邏輯矛盾，是指從某一前提出發(fā)推出兩個(gè)在邏輯上自相矛盾的命題，或從某一理論中推出與已知的科學(xué)原理或?qū)嵺`相矛盾的命題。

出現(xiàn)悖論的原因有很多，導(dǎo)致我們的物理教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)了多種類型的悖論，如：“理論—實(shí)驗(yàn)”相悖；“經(jīng)驗(yàn)—理論”相悖；“理論—理論”相悖等等。

什么是悖論物理教學(xué)法？

在物理教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)一個(gè)實(shí)際問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)或原有認(rèn)知進(jìn)行判斷、推理得到一個(gè)結(jié)論，再通過(guò)物理理論或?qū)嶒?yàn)得到另一個(gè)結(jié)論，兩者相比較出現(xiàn)“相異或相反”，從而揭示錯(cuò)誤觀念，對(duì)原有觀念產(chǎn)生不滿，從而在認(rèn)知沖突中糾正認(rèn)知錯(cuò)誤。

從“科學(xué)哲學(xué)”的視角來(lái)闡述“悖論物理教學(xué)法”，筆者認(rèn)為應(yīng)該突出“試探”、“實(shí)踐”兩個(gè)特征，“試探”即摸著石頭過(guò)河，其目標(biāo)指向科學(xué)的本質(zhì)特征，“試探”一詞在我們高中物理教材中并不陌生，如“試探電荷”、“電流源”等等；“實(shí)踐”則可以理解為將“主觀”見(jiàn)之于“客觀”，去尋找更多的“證據(jù)”來(lái)佐證或證偽。無(wú)論是“試探”或是“實(shí)踐”其本質(zhì)是一致的，那就是為了將“自然的因果規(guī)律”通過(guò)進(jìn)一步的理論探究或?qū)嶒?yàn)的方式顯露出來(lái)，而探究的過(guò)程對(duì)于學(xué)生的大腦有較強(qiáng)的刺激和反應(yīng)，最終便于學(xué)生掌握規(guī)律。

悖論物理教學(xué)法的利用離不開(kāi)認(rèn)知沖突情境的創(chuàng)設(shè)，所謂認(rèn)知沖突就是學(xué)生原有的認(rèn)知體系和新的學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生了無(wú)法相互包容的矛盾。皮亞杰指出，當(dāng)學(xué)生在學(xué)習(xí)新的知識(shí)時(shí)，總是會(huì)嘗試著使用自己已有的知識(shí)體系來(lái)同化當(dāng)前的新學(xué)知識(shí)，當(dāng)學(xué)生原有的知識(shí)和體驗(yàn)?zāi)軌蜉^好地理解新知識(shí)時(shí)，他們會(huì)非常順利地吸收新的知識(shí)，而當(dāng)學(xué)生原有知識(shí)與體驗(yàn)無(wú)法對(duì)新的現(xiàn)象和認(rèn)識(shí)進(jìn)行有效解釋時(shí)，學(xué)生的認(rèn)知沖突將發(fā)生。一旦學(xué)生的認(rèn)知沖突被引發(fā)，他們一探究竟的愿望會(huì)被充分點(diǎn)燃，他們也將更加積極地投入到學(xué)習(xí)之中，為他們能夠順利地完成相關(guān)知識(shí)的同化和順應(yīng)打下基礎(chǔ)。

二、創(chuàng)設(shè)悖論情境，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)換物理前概念

學(xué)生前概念中的錯(cuò)誤認(rèn)知在一定程度上阻礙著學(xué)生正確認(rèn)知的建構(gòu)，在高中物理教學(xué)中，教師要善于分析學(xué)生前概念的認(rèn)知特點(diǎn)，積極引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)化。在高中物理教學(xué)中，利用學(xué)生原本膚淺或片面的認(rèn)識(shí)與物理知識(shí)之間的矛盾來(lái)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，是有效引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的重要手段，這一方面能夠強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，激發(fā)他們主動(dòng)探索的興趣，另一方面這也將幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤認(rèn)知與科學(xué)概念之間的差異和聯(lián)系，從而有效進(jìn)行糾正，這將大大提升學(xué)生學(xué)習(xí)的效率。教學(xué)中教師要借助一定的教學(xué)手段來(lái)創(chuàng)設(shè)有助于讓學(xué)生形成矛盾與困惑的學(xué)習(xí)情境，進(jìn)而讓他們將認(rèn)知層面的矛盾充分暴露出來(lái)，從而對(duì)學(xué)生形成強(qiáng)烈的刺激，讓學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備與新學(xué)知識(shí)形成鮮明對(duì)比，進(jìn)而促使學(xué)生對(duì)已有經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生反思，并對(duì)前概念體系與科學(xué)概念之間的關(guān)聯(lián)展開(kāi)更加深刻地剖析，發(fā)掘矛盾形成的根源，從根本上動(dòng)搖學(xué)生已有的錯(cuò)誤認(rèn)知，破壞知識(shí)結(jié)構(gòu)原有的平衡，促成知識(shí)體系的重整，在調(diào)整原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的同時(shí)將新知識(shí)納入學(xué)生的頭腦之中。

除了問(wèn)題情境之外，教師還可以創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供更加鮮活而生動(dòng)的認(rèn)知素材，從而幫助學(xué)生形成正確的概念體系，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰筒僮髂芰?，同時(shí)動(dòng)態(tài)的實(shí)驗(yàn)比靜態(tài)的書本知識(shí)更容易吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生將自己的思維一直保留在課堂上，為學(xué)生進(jìn)行愉快地物理學(xué)習(xí)提供良好的氛圍。

例如，在引導(dǎo)學(xué)生探索向心力的相關(guān)概念時(shí)，為了在導(dǎo)入階段就成功地將學(xué)生的思維帶進(jìn)課堂，教師可以設(shè)計(jì)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)情境：現(xiàn)在有一個(gè)玩具小猴子，上面系著一個(gè)帶著鐵球的細(xì)線，細(xì)線正好穿過(guò)一個(gè)筆筒，怎樣操作才能讓這只小猴子上升到這個(gè)筆筒的頂端呢？當(dāng)然操作的過(guò)程中不能將力直接作用在小猴子身上。這樣一個(gè)小巧的實(shí)驗(yàn)，能夠有效激活學(xué)生的參與熱情，同時(shí)學(xué)生也將在實(shí)驗(yàn)中逐步認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)動(dòng)快慢和向心力之間的關(guān)系，這樣的探索過(guò)程還將給學(xué)生留下非常深刻的印象。

再例如學(xué)生受前概念的影響，認(rèn)為物體做圓周運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槠洹笆艿搅恕毕蛐牧?，這種觀點(diǎn)顯然是不正確的，但是站在學(xué)生的知識(shí)層面，他們要糾正這一認(rèn)識(shí)卻很困難，為此教師可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：在桌面上放上一個(gè)乒乓球、一只燒杯和一個(gè)塑料圓環(huán)，向?qū)W生提出問(wèn)題：如何才能借助這些工具讓乒乓球跑進(jìn)燒杯中呢？當(dāng)然前提是不能直接用手去觸碰乒乓球。有了這樣一個(gè)富有趣味的小游戲，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情將被大大激活，他們也將更加順利地理解向心力的內(nèi)涵，當(dāng)教師再一次提問(wèn)乒乓球進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力是由什么物體來(lái)提供的？學(xué)生將結(jié)合對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解對(duì)自己原先的觀念產(chǎn)生質(zhì)疑，這有助于他們產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲望。

由于教學(xué)條件的限制，生活生產(chǎn)中的某些現(xiàn)象不能直接呈現(xiàn)在學(xué)生面前，但是借助發(fā)達(dá)的多媒體技術(shù)，教師可以搜集相應(yīng)的視頻通過(guò)投影設(shè)備向?qū)W生展示這種生產(chǎn)生活中的物理現(xiàn)象。通過(guò)多媒體將這些情境呈現(xiàn)在學(xué)生的面前，由此讓學(xué)生產(chǎn)生一種身臨其境的感覺(jué)，這將大大提升學(xué)生的積極性與主動(dòng)性。endprint