物理概念教學中的認知沖突

徐　海

物理概念的掌握和理解是學生能否學好物理的關鍵之一。然而學生在學習物理概念時,往往對概念只是采用死記硬背的學習方法,不去理解物理概念的本質,因而在應用物理概念時就會含混不清是是而非,解題時生搬硬套錯誤百出,直接導致很多學生認為物理難學。現在據統計,很多地區的選考文科的學生已經超過50%,從而超過選考理科的學生。筆者聯系近幾年在新課改下物理教學中的體會,談談在物理概念教學中的認知沖突,寫出此文與同仁共享,更期望得到同仁的指教。

(一)日常生活中的經驗和思維定勢與物理概念的認知沖突

物理學是一門自然科學,物理概念來源于生活經驗,學生在學習物理概念之前,已經在生活中對客觀世界有了一定的認識和了解,對一些物理現象和問題早已形成了自己的看法和認識 ,如力的合成,同學們在日常生活中就已經有了經驗,即“合力就是幾個力的和”,一桶水一個人提不動,則兩個人一起提;又如“重力的方向是向下的,浮力的方向是向上的”;再如“汽車由靜止變為運動,必須施加一個驅動力作用,而由運動變為靜止則必須施加一個制動力作用”“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,這些對客觀事物的感性認識是學習物理知識的寶貴財富,這些感性認識有些是片面的,有些甚至是錯誤的。與人們在生產生活實踐中經過抽象、概括而來的物理概念不可同日而語。如合力是一些力的矢量和,應該遵循力的平行四邊形定則,而不是簡單的代數和;物體由靜止變為運動,必須施加一個驅動力作用,而由運動變為靜止則必須施加一個制動力作用,但力并不是維持物體運動的原因;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,但并不能說輕小物體比重的物體就一定下落的慢……我們生活中的經驗和感性認識很多一部分是在某一特定的條件之下是成立的,或者說在某一條件下是對的。但要值得注意的是,也不能簡單地提示學生說“按照生活中的感性認識和生活經驗去認識、去理解是會發生錯誤的!”這又會使得學生的認識走向另一個極端,錯誤地認為“學習物理要完全摒棄日常生活中的感性認識和生活經驗,學習物理不能聯系生活和實際”與學習物理學這門自然科學的科學精神相違背、相沖突。

在從教多年的物理教學工作中,教者有這么一個體會,既要做到科學地應用正確的日常生活中積累的感性認識和經驗來引導學生學習物理概念,又要做到讓學生了解感性認識和經驗對學習物理概念的干擾和抵觸作用,傳統的講授式教學方式很難做到。那么,針對這一現象較好的解決問題的策略是什么呢?筆者認為讓學生認識并體驗到認知沖突是行之有效的一種方法。

(二)應用數學方法引起學習物理概念的認知沖突

物理學是應用數學方法最充分、最成功的一門學科。教學實踐證明 :數學方法引起的認知沖突的利用,通常是只要老師把問題提出,讓學生以小組形式展開討論,合作探究,比起簡單的灌輸概念教學,其收效會更好些。現在我們學校正在大力開展學生小組合作探究學習的新的教學模式,筆者在教學中體會到,在小組合作學習中學生間、師生間的口頭交流可以使學生大腦思維和推理過程外觀化,同時也了解到學生掌握的物理概念與物理科學概念之間的差距,從而在老師有針對性地概念講解中,學生的錯誤觀念也會漸漸變成科學的物理觀念。

(三)應用類比方法引起學習物理概念的認知沖突

所謂類比,就是由兩個對象的某些相同或相似的性質,推斷它們在其他性質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、折射和干擾現象等,由于聲呈波動狀態,因而推出光也呈波動狀態。類比是一種主觀的不充分的似真推理,因此,要確認其猜想的正確性,還須經過嚴格的邏輯論證.通過類比,可以幫助學生理解抽象的物理概念更形象化,而類比對象則應選擇直觀、生動且為學生所熟悉的事物。

物理學是自然科學中的一門基礎科學,它不僅有一定的知識內容,而且這些內容之間存在著必然的內在聯系。將新、舊知識進行類比,給學生以啟示,使學生易于掌握新知識,同時也鞏固了舊知識。

學生在日常學習生活中積累了一定的生活經驗。用學生身邊的事例進行類比,可啟發學生的思維,調動學生學習的積極性,培養學生在生活中觀察和分析事物的能力。

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

總之,各種不同事物之間的差異和區別,在引進新概念、新規律時,應當進一步把它們的本質講清楚。只有這樣,才能使學生更好地理解所學習的內容,深刻的認識到物理概念學習種的認知沖突,啟發學生的思維和加深對學習內容的理解,在教學中起到舉一反三的好效果。