淺析物理誘思探究教學中的“悖論”情景創設

摘要：“悖論”教學情景是糾正學生錯誤前概念的教學模式之一，本文介紹了“悖論”情景創設的基本原則、教學特點和教學方式。

關鍵詞：誘思探究教學；“悖論”情景創設

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148(2011)5(S)-0014-3

誘思探究教學強調“以誘達思”，要求教師在教學中把教學內容和知識轉化為問題情境，讓學生“身臨其境”，發現問題、提出問題。然而，學生在學習物理之前，總是存在一些來源于日常生活經驗的前概念。在這些概念中，有些與科學概念相吻合，有些是不吻合的。由于錯誤的前概念具有普遍性、頑固性和隱蔽性的特點，所以對物理學習有很大的負面影響。如何糾正錯誤的前概念，實現物理高效課堂，有許多的模式，創設“悖論”教學情景就是其中之一。

1 “悖論”情景創設的基本原則

悖論指在邏輯上可以推導出互相矛盾之結論，但表面上又能自圓其說的命題或理論體系。悖論的出現往往是因為人們對某些概念的理解認識不夠深刻、正確所致。創設“悖論”教學情景應遵循如下原則：

1.1 科學性原則

“悖論”情景創設首先要滿足科學性條件。“悖論”情景創設的設計、操作、對現象的解釋等不能有科學性的錯誤。同時，“悖論”情景創設應該具有科學探究、科學思想和科學方法方面的教育因素。“悖論”情景創設的內容是在學生的 “最近發展區”難易適度的內容，任何過淺、過易或過深、過難的設計都不符合學生的認知規律，難以達到教學的目的。

1.2 差異性原則

認知沖突是概念改變過程的起點。“悖論”情景創設應暴露出學生的原認知與“悖論”情景創設的現象或問題之間的差異，展示出科學概念與錯誤前概念的差異。學生通過比較，產生強烈的認知沖突，認識到自己的前概念是有瑕疵的，從而修正或重構新的科學概念。

1.3 針對性原則

在中學物理教學中，要有針對性地利用“悖論”情景創設。充分利用“悖論”情景創設的趣味性、強烈的認知沖突、證偽性和教育功能，在學生的物理概念規律認識模糊處、感性認識薄弱處、錯誤的前概念處，在物理現象或過程的對比中恰到好處地運用“悖論”情景教學。

2 “悖論”情景創設的教學特點

“悖論”情景創設的現象與學生的經驗相悖，完全出乎學生的意料，能產生出強烈的趣味性。同時，“悖論”情景創設的新奇、“反常”現象與學生原有的認知結構中的知識相矛盾，引發學生強烈的認知沖突，使學生在認知沖突中積極地達到新的認知平衡。由于“悖論”情景創設的現象沒有出現學生預期的現象，與學生的猜想與假設相矛盾，起到了證偽學生原有想法的作用。“悖論”情景教學設計要充分考慮學生的心理特點和認知水平，盡量放大它們的“驚”、“奇”、“怪”、“險”，充分激發學生的好奇心和學習物理的興趣。

3 “悖論”情景創設的教學方式

教學過程中，教師根據知識結構和學生的認知水平，創設一個包含新知識、新方法、新思維的問題情境。學生運用舊知識、舊方法、習慣思維在解決新問題時產生“悖論”。教師引導學生分析這種“悖論”產生的原因，通過科學的探索，提出新知識、新方法、新思維，得出新結論，然后消除“悖論”。筆者針對學生在學習過程中暴露出的錯誤前概念，例談如下幾種“悖論”情景創設的教學方式。

3.1 多媒體法

有些物理概念的建立和物理規律的掌握，用實驗和模擬實驗都不能達到預期的效果時，運用現代多媒體技術創設情景，讓學生有身臨其境之感，從而激發學生學習的積極性、主動性及社會責任感，達到培養學生學習物理興趣的目的。

在上“超重與失重”一節課時，教師提問：“一個人手里拿著一支筆，放手后筆如何運動？”“做自由落體運動。”學生回答。然后教師放一段楊利偉在神舟五號飛船內做的同樣動作，結果筆“懸浮”在空中的視頻。這時學生馬上會產生疑問“為什么筆在陸地上會掉下來，而在飛船內就不會呢？”“悖論”情景的出現立即激發了學生的求知欲，使新課教學在學生積極的思考中有效的進行。

3.2 實驗法

科學實驗中出現的“異常”現象常成為科學家發現和提出問題的源泉。在物理教學中如何培養學生的問題意識就變得至關重要了。在實驗教學中創設矛盾的物理現象即“悖論”現象，讓學生通過探索“悖論”現象的成因，養成問題意識和求真的科學態度，進而培養學生實事求是的科學素養。

例如，在講“楞次定律”的時候，教師提問：磁鐵能吸引鐵、鈷、鎳，能“吸引”鋁嗎？學生根據初中物理知識很快回答不能。教師立即演示（如圖1），當條形磁鐵穿過自由懸掛的鋁圈時，鋁圈隨之運動。呈現出奇妙的“悖論”現象：鋁圈不是鐵質材料，怎么運動了？在教師的啟發下學生聯想到用楞次定律來解釋。然后換一個有缺口的鋁圈，再讓學生猜想當磁鐵穿過時會發生什么現象？學生吃一塹，長一智，很快認為會運動。教師再演示，學生又大吃一驚：居然沒動！思維的火花再次被點燃，在教師的啟發下學生再一次聯想到用楞次定律來解釋。學生通過這種方式獲取的知識就會歷歷在目，理解更深刻！

又如，在物態變化一課中，可以做如下實驗：取一個大試管，里面裝滿水，再放入一條小魚，為了不讓小魚跑到試管上部，在試管中間橫放一個隔離網。然后用酒精燈加熱試管上部（如圖2）。可以看到，試管上部的水沸騰了，底部的小魚卻依然游來游去，若無其事。精彩還在后面，只見教師把試管中的水換成冷水，取出一保溫瓶，將口傾斜，將瓶中東西倒入試管，隨著一陣“白汽”并發出“嗤嗤”的響聲，再次觀察試管時，發現原來有金魚游動的水結成了完整的一塊冰，金魚也被冰在其中，不得動彈。學生正在為金魚被凍死而惋惜時，教師將試管放入盛有熱水的大容器中，不一會，冰熔化了，金魚又擺起了尾巴。這一過程伴隨著學生為金魚的生死而發生情緒變化的一場虛驚，將學生帶入了物態變化的情境，引人入勝。原來速凍金魚是教師利用液氮汽化吸熱使水結冰的過程。

3．3 故事法

有趣的故事及幽默的語言表達，不僅讓學生容易學到知識，還能培養學生的學習興趣，變苦學為樂學。

在講“動與靜”時，教師：“在戰爭中，戰士用子彈來殺敵。第一次世界大戰期間，一名法國飛行員在2000m高空飛行的時候，發現臉旁有一個小東西，飛行員敏捷地將它抓住，令他吃驚的是，抓住的竟是一顆德國子彈。飛行員抓住子彈時受傷了嗎？”一石激起千層浪，學生充滿求知欲的眼神期待著下文，教師順利引入新課。

3．4 “準歷史”法

“準歷史”法泛指在編寫教材時忠于歷史事實和發展順序的情況下，將史料進行加工，以服務于某種教學目的或邏輯思路的做法。在物理教學中，把與教學內容相關的物理學史料，尤其是對某一理論的形成起到啟發、轉折等關鍵作用的人物、事件、思想進行重新組織展示，使學生從歷史事件中廣泛吸取科學的思想方法和研究方法以及所蘊含的豐富的科學精神與人文精神。

在講“自由落體運動”時，教師介紹如下物理學史：古希臘思想家亞里士多德曾經斷言：物體從高空落下的快慢同物體的重量成正比，重者下落快，輕者下落慢。1800多年來，人們都把這個錯誤論斷當作真理而信守不移。直到16世紀，伽利略才發現了這一理論在邏輯上的矛盾。伽利略說，假如一塊大石頭以某種速度下降，那么，按照亞里士多德的論斷，一塊小些的石頭就會以相應慢些的速度下降。要是我們把這兩塊石頭捆在一起，那這塊重量等于兩塊石頭重量之和的新石頭，將以何種速度下降呢？如果仍按亞里士多德的論斷，勢必得出截然相反的兩個結論。一方面，新石頭的下降速度應小于第一塊大石頭的下降速度，因為加上了一塊以較慢速度下降的石頭，會使第一塊大石頭下降的速度減緩；另一方面，新石頭的下降速度又應大于第一塊大石頭的下降速度，因為把兩塊石頭捆在一起，它的重量大于第一塊大石頭。這兩個互相矛盾的結論不能同時成立，可見亞里士多德的論斷是不合邏輯的悖論。伽利略進而猜想，如果兩個物體受到的空氣阻力相同，或將空氣阻力略去不計，那么，兩個重量不同的物體將以同樣的速度下落，同時到達地面。

3．5 習題法

因為習題課沒有上新課時的新奇與激動，學生參與度不高，很多學生都覺得很枯燥。然而習題課也是物理教學中的重要環節，它對知識結構的梳理與知識的查漏補缺是不可或缺的。尋找機會，創設“悖論”情景，依然可以激發學生對習題課的興趣。

在初中學習摩擦力后的習題課中出示如下例題：小胖用力水平向左推放在水平地面上的木箱，但未推動，是因為（ ）

A．木箱的質量太大

B．推力小于木箱與地面的摩擦力

C．推力等于木箱與地面的摩擦力

D．木箱的重力大于推力

學生第一次遇到此題，一般會根據錯誤的前概念選B。教師提出問題：“木箱水平方向受哪些力，根據力與運動的關系木箱應該怎樣運動？”學生：“木箱水平方向只受摩擦力和推力，因為摩擦力大于推力，合力與摩擦力方向相同，所以木箱會向右運動。”教師：“我們用力向左推，結果木箱向右跑了。”學生大笑，知道這樣的現象不可能發生。“悖論”情景的出現促使學生討論交流，得出正確的答案C。

教師無論選取哪種“悖論”情景創設的教學方式，都應該從學生的錯誤前概念，教學內容，教學的重、難點，選擇恰當的情景創設，才能誘發學生的學習內因，激發學習潛能，提高課堂效率。

(欄目編輯趙保鋼)

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