物理探究教學(xué)中制造認(rèn)知沖突的策略

方道余

摘 要：本文闡述了在物理教學(xué)中制造認(rèn)知沖突的必要性，并通過案例分析，闡述如何制造認(rèn)識沖突有效地調(diào)動學(xué)生探究的主動性和積極性，引導(dǎo)學(xué)生開展有效探究活動。

關(guān)鍵詞：探究教學(xué)；認(rèn)知沖突

一、探究教學(xué)中制造認(rèn)知沖突的必要性

科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是教學(xué)的重要方式之一。多年來，筆者通過聽課發(fā)現(xiàn)許多教師運(yùn)用探究的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，取得了良好的教學(xué)效果，但其中也存在很多問題。

比如，在一次觀摩課上，教師給出的探究問題是“電阻和哪些因素有關(guān)”。教師問：“同學(xué)們猜想一下，導(dǎo)體的電阻可能和哪些因素有關(guān)呢？”一個學(xué)生站起來回答：“電阻和電壓、電流有關(guān)”，教師未予以理睬；接著讓另一位學(xué)生回答：“電阻可能和導(dǎo)體長度、粗細(xì)有關(guān)”，教師立即面露喜色，表揚(yáng)了這位學(xué)生。接著提出自己的實(shí)驗(yàn)方案，并演示實(shí)驗(yàn)得出統(tǒng)一的結(jié)論。這樣的探究式教學(xué)，看似具有探究的若干要素，實(shí)為滿堂灌。學(xué)生完全在老師的掌控之下完成了“探究”，違背了探究式教學(xué)的主體性原則，屬于假探究。也有一些教師對“教學(xué)的主體、學(xué)生的主動性”認(rèn)知不到位；在高中物理教學(xué)中不愿進(jìn)行科學(xué)探究；認(rèn)為只要把物理概念、規(guī)律講清楚，教會學(xué)生如何解題就行了。

二、探究教學(xué)中制造認(rèn)知沖突的策略

1.創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)認(rèn)知沖突

案例1.在《物理3-2》教材“渦流”一課中，筆者構(gòu)建了如下矛盾事件激發(fā)學(xué)生探究的興趣。

首先筆者問學(xué)生：“磁鐵能否吸引鋁質(zhì)物體？”學(xué)生們都表示不能。然后做演示實(shí)驗(yàn)：如圖1，用一顆釘子支起一個鋁鍋蓋，手持一條形磁鐵在鋁鍋蓋上方沿圓周運(yùn)動，結(jié)果鋁鍋蓋跟著磁鐵轉(zhuǎn)動起來。

對此實(shí)驗(yàn)學(xué)生的矛盾困惑在于，磁鐵是如何對鋁產(chǎn)生力的作用呢？于是產(chǎn)生進(jìn)一步探究的興趣和沖動。于是，教師通過“磁鐵運(yùn)動→感應(yīng)電流→渦流”環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生探究渦流產(chǎn)生的原因及其應(yīng)用。利用“磁鐵使鋁鍋蓋轉(zhuǎn)動”這一矛盾事件，激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生興趣并進(jìn)而從事科學(xué)探究活動。

2.寓新于舊，誘導(dǎo)認(rèn)識沖突

案例2.在探究“全反射”規(guī)律時，教師先向?qū)W生展示例題：某種透明液體的折射率 ，一束光從該液體射向空氣，求：（1）入射角 時折射角 ？（2）入射角 時折射角 ？學(xué)生已掌握了折射定律，會利用該定律解答如下：

（1）

（2）當(dāng) 時， 無解。

至此學(xué)生感到困惑，為什么會無解呢？

教師在此矛盾困惑下進(jìn)行引導(dǎo)：為什么利用折射定律會得出一個無解的結(jié)果呢？并提出問題：在 的情況下會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？還有折射現(xiàn)象嗎？接著讓學(xué)生帶著這些問題設(shè)計實(shí)驗(yàn)，探究光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時的現(xiàn)象認(rèn)識全反射現(xiàn)象，掌握全反射規(guī)律。教師緊緊抓信“ 時無解”這一認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生能過“生疑→設(shè)計并實(shí)驗(yàn)探究→得出結(jié)論”掌握全反射規(guī)律。

3.變式教學(xué)，強(qiáng)化認(rèn)知沖突

案例3.在高三復(fù)習(xí)課中，教師在跟學(xué)生一起練習(xí)了一道機(jī)械波波源振動一個周期傳播的距離是一個波長之后又展示一道上海市高考題：在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離均為L，如圖3（a）所示。一列橫波沿該直線向右傳播，t=0時到達(dá)質(zhì)點(diǎn)1，質(zhì)點(diǎn)1開始向下運(yùn)動，經(jīng)過時間△t第一次出現(xiàn)如圖3（b）所示的波形。則該波的（）

（a） （b）

A.周期為△t，波長為8LB.周期為 △t，波長為8L

C.周期為 △t，波長為12L/△tD.周期為△t，波長為8L/△t

這道題是原來題目的變式，變化了題目的條件，出現(xiàn)了如b圖的波形；這是學(xué)生在解決原先問題后又產(chǎn)生的新認(rèn)識沖突。展示后不久，學(xué)生甲發(fā)表看法：因數(shù)經(jīng)過時間△t第一次出現(xiàn)了完整的波形，所以周期為△t，波長為8L。對此一般教師的做法是，立即評價其正確與否，然后講解正確解法。但如果換一種評價方法加以適當(dāng)啟發(fā)，學(xué)生可以更深刻地認(rèn)識自己錯在何處，也使其他同學(xué)得到對此題的更深理解。

且看教師的另一種評價：按照你的觀點(diǎn)，△t時刻質(zhì)點(diǎn)1和質(zhì)點(diǎn)9的振動方向如何？（將錯就錯）

學(xué)生：向上。

教師：既然周期為△t，那么t-△t時刻（即t=0時刻）質(zhì)點(diǎn)1的振動方向如何？

學(xué)生：也向上。哦！不對……（制造認(rèn)識沖突）

到此，該學(xué)生已發(fā)現(xiàn)自己的觀點(diǎn)出現(xiàn)了矛盾，但又覺得自己的分析合情合理，全班學(xué)生也都表現(xiàn)出極大的好奇和熱情，思考的積極性被調(diào)動了起來，紛紛舉手發(fā)表看法，不由自主地討論起來。

4.合作學(xué)習(xí)，引發(fā)認(rèn)識沖突

案例4.在探究“動量定理”時，安排學(xué)生完成如下實(shí)驗(yàn)：如圖2，對快速、慢速抽出木塊下紙片的兩種過程進(jìn)行比較，哪種情況下木塊m的運(yùn)動變化更明顯？合作小組內(nèi)不同學(xué)生有不同的猜想；之后學(xué)生多次動手實(shí)驗(yàn)，以此證明自己的猜想的正確性，進(jìn)一步思考原因。

教師抓住學(xué)生的不同猜想“快抽用力大但木塊運(yùn)動變化不明顯”這一矛盾事件與學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)后的事實(shí)，組織學(xué)生進(jìn)一步探究動量變化與力的作用時間的定量關(guān)系，得出動量定理。

以上只是筆者利用制造認(rèn)識沖突在探究式教學(xué)中應(yīng)用的部分案例。只要制造恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)識沖突就可以可以有效地調(diào)動學(xué)生探究的主動性和積極性，促進(jìn)課堂交流和合作，更好地引導(dǎo)學(xué)生開展有效探究活動。

參考文獻(xiàn)

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