物理探究教學中制造認知沖突的策略

方道余

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

關鍵詞：探究教學；認知沖突

一、探究教學中制造認知沖突的必要性

科學探究既是學生的學習目標，又是教學的重要方式之一。多年來，筆者通過聽課發現許多教師運用探究的教學方式，引導學生進行科學探究，取得了良好的教學效果，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”。教師問：“同學們猜想一下，導體的電阻可能和哪些因素有關呢？”一個學生站起來回答：“電阻和電壓、電流有關”，教師未予以理睬；接著讓另一位學生回答：“電阻可能和導體長度、粗細有關”，教師立即面露喜色，表揚了這位學生。接著提出自己的實驗方案，并演示實驗得出統一的結論。這樣的探究式教學，看似具有探究的若干要素，實為滿堂灌。學生完全在老師的掌控之下完成了“探究”，違背了探究式教學的主體性原則，屬于假探究。也有一些教師對“教學的主體、學生的主動性”認知不到位；在高中物理教學中不愿進行科學探究；認為只要把物理概念、規律講清楚，教會學生如何解題就行了。

二、探究教學中制造認知沖突的策略

1.創設情境，激發認知沖突

案例1.在《物理3-2》教材“渦流”一課中，筆者構建了如下矛盾事件激發學生探究的興趣。

首先筆者問學生：“磁鐵能否吸引鋁質物體？”學生們都表示不能。然后做演示實驗：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動，結果鋁鍋蓋跟著磁鐵轉動起來。

對此實驗學生的矛盾困惑在于，磁鐵是如何對鋁產生力的作用呢？于是產生進一步探究的興趣和沖動。于是，教師通過“磁鐵運動→感應電流→渦流”環節引導學生探究渦流產生的原因及其應用。利用“磁鐵使鋁鍋蓋轉動”這一矛盾事件，激發學生產生興趣并進而從事科學探究活動。

2.寓新于舊，誘導認識沖突

案例2.在探究“全反射”規律時，教師先向學生展示例題：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 ？學生已掌握了折射定律，會利用該定律解答如下：

（1）

（2）當 時， 無解。

至此學生感到困惑，為什么會無解呢？

教師在此矛盾困惑下進行引導：為什么利用折射定律會得出一個無解的結果呢？并提出問題：在 的情況下會出現什么現象？還有折射現象嗎？接著讓學生帶著這些問題設計實驗，探究光從光密介質射向光疏介質時的現象認識全反射現象，掌握全反射規律。教師緊緊抓信“ 時無解”這一認知沖突，引導學生能過“生疑→設計并實驗探究→得出結論”掌握全反射規律。

3.變式教學，強化認知沖突

案例3.在高三復習課中，教師在跟學生一起練習了一道機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：在均勻介質中選取平衡位置在同一直線上的9個質點，相鄰兩質點的距離均為L，如圖3（a）所示。一列橫波沿該直線向右傳播，t=0時到達質點1，質點1開始向下運動，經過時間△t第一次出現如圖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，出現了如b圖的波形；這是學生在解決原先問題后又產生的新認識沖突。展示后不久，學生甲發表看法：因數經過時間△t第一次出現了完整的波形，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啟發，學生可以更深刻地認識自己錯在何處，也使其他同學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，△t時刻質點1和質點9的振動方向如何？（將錯就錯）

學生：向上。

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

學生：也向上。哦！不對……（制造認識沖突）

到此，該學生已發現自己的觀點出現了矛盾，但又覺得自己的分析合情合理，全班學生也都表現出極大的好奇和熱情，思考的積極性被調動了起來，紛紛舉手發表看法，不由自主地討論起來。

4.合作學習，引發認識沖突

案例4.在探究“動量定理”時，安排學生完成如下實驗：如圖2，對快速、慢速抽出木塊下紙片的兩種過程進行比較，哪種情況下木塊m的運動變化更明顯？合作小組內不同學生有不同的猜想；之后學生多次動手實驗，以此證明自己的猜想的正確性，進一步思考原因。

教師抓住學生的不同猜想“快抽用力大但木塊運動變化不明顯”這一矛盾事件與學生動手實驗后的事實，組織學生進一步探究動量變化與力的作用時間的定量關系，得出動量定理。

以上只是筆者利用制造認識沖突在探究式教學中應用的部分案例。只要制造恰當的認識沖突就可以可以有效地調動學生探究的主動性和積極性，促進課堂交流和合作，更好地引導學生開展有效探究活動。

參考文獻

[1] 物理教學策略構建 [D]. 王秀平.首都師范大學 2007

[2] 基于新課程背景的有效物理教學模式研究[D]. 張帆.內蒙古師范大學 2008