創造認知沖突激發學生學習興趣

陳龍

教師“順利”的把新知識傳授授給學生，學生“順利”的吸收，看似很順利的完成了教師教和學生學的任務，但學生對新知識的理解、記憶得深刻嗎？而實際情況往往是當時會了，但過了不久便不大記得了，甚至完全遺忘.如果在開始教授新知識前，教師給學生創造一個“認知沖突”，讓他們開始時根據以往的知識產生一個錯誤的認識，老師設計某一場景揭示這個錯誤，進而追究事情的本質，這樣學生才會記憶深刻，讓新的、正確的知識替代以往錯誤的認識.本人在開設 《超重與失重》公開課時多處創造認知沖突，激發了學生的學習興趣，課堂氣氛活躍，取得了良好的教學效果.

1課題引入

教師問：生活中每個同學都稱過體重，稱體重一般用什么儀器稱？

（從生活中學生熟悉的例子說起，會顯得很自然）

學生答：體重計

教師：老師帶來了一個體重計，今天想請一位同學現場來測一下體重.很快就有學生上來測了，老師把測得結果記錄在黑板上.

（攝像頭連接到多媒體設備，體重計示數很清晰的投影到大屏幕上）

教師問：體重計測的是什么？

學生答：重力（很肯定的回答）

教師：請剛才測體重的同學再上來測一次體重，但這次要聽老師的指令來測，其他同學仔細觀察體重計示數情況，然后匯報給老師記錄.教師讓學生從蹲著突然起立和由站立突然下蹲.

教師馬上追問：這位同學的體重變了？突然變胖了？又突然少了幾塊肉？

學生：在笑中開始思考討論.

教師問：稱體重的過程中，同學的重力變了嗎？體重計測的到底是什么？

（創造認知沖突，出現的現象和已知的答案不一致時，學生自己就想找到事情的真相）

2新課教學

2.1找出真相，釋疑解惑

教師：請學生回憶重力產生的原因及計算方法

PPT投影出學生的回答：重力：由于物體受到地球的吸引而使物體受到的力.G=mg

由此很容易得出前面學生稱體重過程中重力沒變化.

教師：引導學生對該同學進行受力分析，讓學生畫受力分析圖（圖1、圖2）.（強調對物體分析一般是從受力分析和運動情況分析兩個方面下手，學習物理一定要養成這種意識）

學生：

教師問：請同學回答F與F′是什么關系？

學生答：作用力與反作用力的關系，由牛頓第三定律可知：F=F′

師生共同得出結論：稱的示數顯示的是人對稱的壓力F′，人的重力不變，變的是人對稱的壓力.

2.2通過類比，順利給出此類問題中“視重”的概念

教師演示：出示彈簧測力計，將彈簧測力計豎直放置提鉤碼，突然上提鉤碼或下放鉤碼.

學生觀察：彈簧測力計的示數增大或減小.

教師問：彈簧測力計示數直接反映的是哪個力的大小？

學生答：鉤碼對彈簧的拉力.（通過前面的鋪墊學生能順利回答出來）

教師：給出“視重”的概念.物理學中，在研究此類問題通常把物體對支持物的壓力或懸掛物的拉力稱為“視重”.并用PPT投影出來.

（教材上沒有明確給出“視重”的概念，但對后面學生更深刻理解超重和失重概念很有益處）

2.3借助電梯上升、下降視頻來突破超重與失重教學

教師：上面的例子中都出現了視重大于或小于物體實際重力的情況，這就出現了本節課將重點研究的超重與失重現象.給出超重和失重的概念，同時PPT投影出來.

教師問：同學們都乘過電梯，老師上課前拍好了一段視頻，視頻中將看到電梯中一彈簧秤豎直提著鉤碼，請同學們猜一下電梯上升過程中彈簧稱示數是變大還是變小，電梯下降過程中彈簧稱示數是變大還是變小？

學生答：上升過程示數變大，下降過程示數變小.（大部分同學都同意這個猜想）

教師：播放視頻，提醒同學仔細觀察彈簧測力計示數并記錄變化情況，看看猜想對不對.

學生：觀看后發現上升過程實際情況示數存在三個階段，開始時示數變大，然后基本不變，最后又變小了.下降過程也存在相應的三個階段.

（再次創造了學生的認知沖突，怎么和自己猜測的不一樣呢？為什么會這樣？再次激去探究本質，這時候老師要再次引導學生對物體的運動情況和受力情況兩個方面進行分析）

教師和學生共同分析：電梯上升過程分為

（1）速度由零變大到v，速度方向向上v↑，加速度方向也向上a↑，為加速上升階段.

（2）速度基本保持v不變，速度方向向上v↑，a=0，為勻速上升階段.

（3）速度由v減小到零，速度方向向上v↑，加速度方向向下a↓， 為減速上升階段.

電梯加速上升過程的受力情況如表1中第一列所示：

表1運動狀態上升過程下降過程加速減速加速減速對鉤碼受

力分析（標

上v、a方向）對鉤碼，由

牛頓第二定

律求出鉤碼

所受拉力F-mg=ma

F=mg+ma由牛頓第三

定律知秤鉤

所受拉力F′=mg+ma超失重情況超重教師活動：引導學生自主完成表格中其他情形的分析，教師巡視檢查學生完成情況，并挑選三位同學的填寫內容投影到大屏幕上.

學生活動：其他同學一起來判斷三位同學所完成內容正確與否.

教師匯總：（見表2）

表2運動狀態上升過程下降過程加速減速加速減速對鉤碼由牛頓

第二定律F-mg=ma

F=mg+mamg-F=ma

F=mg-mamg-F=ma

F=mg-maF-mg=ma

F=mg+ma由牛頓第三

定律，秤鉤

所受拉力F′=mg+maF′=mg-ma′F′=mg-maF′=mg+ma超失重情況超重失重失重超重學生活動：尋找超重、失重的規律.如超、失重與速度v方向是否有關，跟加速度a的方向是否有關.

（尋找規律的過程一定要讓學生親自體驗，教師不能代替學生給出結論，只有平時的教學都堅持做到如此，學生的獲取有效信息的能力，概括歸納的能力才能得到鍛煉和提升）

學生總結：物體具有向上的加速度時處于超重狀態.

物體具有向下的加速度時處于失重狀態.

（通過學生自己總結得到的結論理解、記憶得更加深刻，也比較有成就感）

教師補充：加速度a只要有豎直分量就會存在超重與失重.

2.4以有趣實驗創造認知沖突，引入完全失重，進而挖掘其本質

教師演示：出示一底部穿孔的水瓶，手指堵住孔水不噴出，然后將手指移開，水立即噴出.

教師提問：有沒有可能手指不堵住孔而水也不噴出呢？

學生：議論紛紛，生活常識告訴我們不可能.

教師：把水瓶豎直向上拋出，豎直向下拋出，任意方向拋出.

學生：清楚觀察到在空中運動過程中，水都不噴出來.感到不解？

教師：水不噴出來，為什么呢？播放一段物體隨臺秤一起做自由落體時臺秤示數為零的視頻啟發學生.

教師：通過實驗視頻似乎能夠解釋水不會噴出的原因.但學生還是不夠信服，如果從理論上也能夠解釋為什么對支持物的壓力F=0，那就完全信服了.

師生共同對物體受力分析和運動情況分析：由牛頓第二定律有：

二者共同的加速度

所以FAB=0，理論和實際得到了完美的吻合，這是一種特殊的情形——完全失重.

教師：給出完全失重的概念，并用PPT投影出來.物體具有豎直向下的加速度，且有a=g時，物體處于完全失重，此時物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力為零.

2.5拓展視野，培養科學探究興趣

教師：同學們想不想知道更多完全失重狀態下和常態下有什么不同的情景？（學生很感興趣）

（1）介紹繞地球運行的宇宙飛船內的物體處于完全失重狀態.

播放神十航天員王亞平在太空給地面的學生講課視頻中，宇航員懸空打坐，自由飛翔部分的視頻.

（2）自由落體或拋體運動.

播放牛奶滴落慢放和神十上水球成規則球形的視屏.

介紹利用完全失重的科學研究：

2.6課后思考題

在完全失重狀態下，利用重力原理制作的儀器將全部失效.思考如何測量宇宙飛船內物體的質量？ （此問題旨在讓學生回歸教材，教材科學漫步中可以找到答案）