基于認知沖突的初中物理概念教學探討

(江蘇省丹陽市華南實驗學校，江蘇 丹陽 212300)

1 引言

概念是初中物理學科知識體系的基礎，學生只有在充分理解物理概念的前提下，才能對物理現象進行分析，掌握相應的物理原理。概念教學不僅關系著物理教學的實際效果，更是培養學生能力的一個重要途徑，必須得到足夠的重視。在當前的初中物理概念教學中，存在著許多問題，學生在現實生活中構建的錯誤前概念，往往影響其正確理解物理概念，導致教學無法取得預期效果。物理教師需要對學生的錯誤前概念進行梳理，創設情景激發學生的認知沖突，采取切實可行的措施，保證初中物理概念教學的有效性。

2 初中物理概念教學的難點

物理概念是物理現象的本質在人腦中的反映，是對物理事物的抽象，也是在長期觀察、實驗和思考的過程中得到的產物。通過概念教學，引導學生逐步形成和理解物理概念，能夠幫助其更好地掌握物理規律、發展認知能力，這也是初中物理教學改革的一項重要內容。

但是從目前來看，在初中物理概念教學中存在著許多的難點和問題，嚴重影響了教學的有效性。具體來講，一是概念本身理解難度較大，初中物理概念大體上可以分為兩種不同的類型，一種是對物質基本屬性的描述，如顏色、質量、密度、沸點等，[1]要求學生必須掌握認識事物的基本方法，了解其本質屬性，結合本質屬性對事物進行區分，對于學生的理解能力要求較高;另一種是對物質及其運動的特性的描述，如速度、功率、電壓、電流等，要求學生具備較為豐富的生活經驗和一定的抽象思維能力。二是物理學科特點的影響，物理學科是一門強調實驗和觀察的學科，觀察和實驗是建構概念的主要途徑，想要學好物理概念，學生必須具備較強的理解能力、閱讀能力和思考能力。在初中物理概念教學中，有教師經常會以理論講解來代替實驗操作，要求學生通過背誦的方式掌握實驗操作的流程和現象，這樣學生的認知完全是由教師主導，他們的思維能力無法得到提高，對于概念的認知也缺乏基礎支撐。[2]三是前概念的影響，初中生剛開始接觸物理，對于物理現象的認識多數源自生活的體悟，在缺乏系統性引導的情況下，學生會形成一些錯誤前概念，這些前概念的存在嚴重影響了他們對于物理概念的理解和認識，教師想要通過簡單的課堂講解來幫助學生扭轉這種錯誤認知，存在相當大的難度。

3 認知沖突策略的內涵與意義

認知沖突策略的基礎是建構主義理論，強調針對學生的錯誤前概念，激發認知沖突，進而通過有效的教學實現概念轉變。認知沖突指當個體意識到自身的認知結構和認識環境存在不一致或者不協調時所形成的心理緊張狀態，對于學生而言，認知沖突指學生原本認知結構與新知識之間出現了難以包容的矛盾。現代教學心理學指出：當個體觀念出現不協調時，會采取相應的措施和方法，對自身的觀念做出改變，消除不平衡狀態，獲得新的協調，從這個角度分析，認知沖突可以引發態度和觀念等的變化。[3]在物理教學中，通過引發學生認知沖突的方式，能夠激發學生的學習興趣，提升課堂教學效率，推動學生認知結構的優化。建構主義認為：學習是學生的自主性活動，學生應該運用現有知識，對新知識進行探究和建構，有研究指出：對于前概念的不滿，是推動學生轉變觀念的主要因素之一，因此，在初中物理教學中，通過引發學生認知沖突的方式，能夠調動其對于新知識學習的積極性，降低學習難度，提升教學效果。認知沖突策略是以認識沖突為前提，通過恰當的教學方法來解決沖突。在初中物理概念教學中，教師可以結合具體情況，從學生的認知沖突著手，開展教學活動，幫助學生更好地理解和掌握物理概念。[3]

4 基于認知沖突的初中物理概念教學

物理概念本身的抽象性往往使得學生缺乏學習興趣，主要原因是學生本身的認知能力被概念限制，忽略了概念產生的背景。因此，在初中物理概念教學中，教師應該盡量聯系現實生活，從學生的認知沖突出發，設置課堂教學活動。這里以初中物理中“流體壓強與流速的關系”教學為例，對基于認知沖突的物理概念教學策略進行探討。

4.1 創設教學情境

在教學前，教師可以通過創設教學情境的方式，吸引學生的注意力，為新知識的導入做好鋪墊。例如，教師可以創設相應的情境，提出問題:上課期間教室里很悶熱，于是大家打開了窗戶，此時一陣風從外面吹來，會發生什么?如果風是從教室內向外吹，又會發生什么?[4]利用學生十分熟悉的生活情境，引導學生根據自身的經驗探索答案:從外向內吹的風會帶來涼爽，從內往外吹的風則會關上教室的門。這一點啟示已經暴露出了學生的前概念。在現實生活中，學生普遍認為當你用力去吹一個物體時，它會距離你越來越遠，如紙條、肥皂泡等，而這樣的經驗會導致學生很難理解一個客觀事實:如果從表面向一個物體吹氣，它會向你靠近。當學生感到困惑時，教師不應該直接給出解答，可以繼續設置相應的實驗情境:取一個飲水機上用的空桶，在桶口放入一個小紙團，選擇5個學生，分別對著桶口吹氣，看能不能將紙團吹進桶內。結果所有的學生都無法辦到，甚至越是用力吹，紙團就越會從桶口跳出。[5]

4.2 引導小組討論

上述教學情境可以緊緊吸引學生的注意力，然后對學生進行分組，鼓勵其進行小組討論，引導其對各自的預測結果和看法進行分享和交流，這些預測結果可以是學生根據自身的生活經驗獲得，可以是主觀判斷，無論對錯，做好記錄工作，為后續的討論分析提供素材。最后，每個小組派一名代表，將小組成員的想法向全班展示。通過這樣的方式，學生能夠彼此交換自身的想法，解決一部分問題，然后全班展示，將尚未解決的問題進行分享，在這種情況下，不同的結論可能會引發不同的看法，學生通過討論和分析，對于真相更加渴望，參與教學活動的積極性也就更高。在注意力高度集中的情況下，課堂效率的提高也就水到渠成。[6]

4.3 引發認知沖突

在小組討論后，教師可以借助上述實驗的效果，針對創設出的教學情境進行簡化，通過實驗的方式進行展示。例如，可用紙盒代表教室，在紙盒一側裁出“門”，另一側蓋上玻璃方便觀察，然后利用吹風機來制造風，模擬從教室內向外吹風的現象，學生會看到“門”關上了。再次模擬風從教室外向內吹的現象，學生發現“門”同樣關上了。通過實驗演示，學生們會發現實際情況與自己的預測結果出現了矛盾沖突:教室的門是向內開的，按照“常理”，當風從內向外吹時，會推動門關閉，但是為什么從外向內吹的風也會使門關呢?實驗結果擺在面前，不可能出錯，那么是自己以往的認知錯了?通過這樣的方式，教師可以引發學生的認知沖突，然后繼續引導學生進行小組討論，對上述現象進行解釋，以此來為錯誤前概念的轉變奠定基礎。

4.4 建立物理概念

結合上述實驗，教師可以提出相應的問題:在門靜止不動的情況下，門兩側的受力情況如何?究竟是在哪一種力的作用下，教室門才會關上?以吹風機模擬吹風，改變了什么條件?在提出問題后，教師應該與學生共同分析，結合教材的相關知識，使得學生得到問題的答案:當門處于靜止狀態時，其兩側都會受到大氣壓力的作用，且壓力平衡，造成門關閉的力并非風力，而是不平衡的大氣壓力，吹風機吹風會增大門

右側的氣體流速。在進行總結分析后，學生可以在教師的引導下建立其相應的物理概念:氣體流速與大氣壓強呈負相關，流速越大則大氣壓強越小。這樣不僅能夠幫助學生更好地認識物理概念，也可以通過小組討論和師生交流的方式，營造出良好的課堂氛圍，提升教學的有效性。[7]

4.5 優化拓展應用

在完成物理概念的構建后，教師還要做好拓展訓練，幫助學生加深對于概念的理解和記憶，使得其不僅能夠掌握相關概念，還能夠利用概念來對物理現象進行分析。在進行拓展應用的過程中，教師可以從學生感興趣的話題入手，設計一些簡單、操作性強的實驗，引導學生更好地參與其中。例如:在一個漏斗下放一個乒乓球，向下吹氣，乒乓球是否會掉落?在水槽中放入兩個乒乓球，使之靠得較近，此時如果用一個注射器向兩個乒乓球之間注水，則乒乓球會怎樣運動?通過這樣的拓展應用，能夠幫助學生強化對于相關物理概念的理解和認知，激發其好奇心和探索欲，使得學生逐步理解物理，愛上物理。

4.6 重視教學反思

教學結束后，教師還應做好相應的教學反思工作。皮亞杰認知發展理論指出：學習是以學生積極參與知識重組為核心。因此在初中物理概念教學中，教師應該引導學生參與概念建構的過程，幫助學生轉變錯誤的前概念，通過認知沖突策略，在引發認知沖突的同時對沖突進行解決，使得學生能夠將原本的具有負遷移作用的前概念轉化為正確的物理概念。結合上述教學活動分析，在小組討論環節，學生彼此交流各自的觀點，能夠更加客觀地看到自己的不足;而在矛盾制造后，教師應該與學生共同分析，通過合理引導來使得學生構建正確的物理概念，配合拓展應用，加深其對于相關概念的理解。[8]

5 結語

初中物理概念教學是物理教學的一個重要組成部分，對于物理教學影響巨大。針對當前初中物理概念教學的難點，教師可以在教學中運用認知沖突策略，通過切實可行的措施和方法，引發學生的認知沖突并解決沖突，結合后續的拓展應用，使得學生能夠更好地理解物理概念，提升教學的有效性。