創設認知沖突培養學生提出問題的能力*
——以牛頓第一定律的教學為例

胡家良 葉成林

(南京師范大學第二附屬初級中學 江蘇 楊州 211900)

提問有價值的關鍵性、高質量的問題是學生學習物理的高階思維活動．提出問題不僅與學生知識基礎有密切關系，更與思維有關，尤其是與批判性思維關聯度較高．只有學生具有批判精神、具有批判性思維才能夠提出有價值的問題，從這個意義上講提出問題本質上是批判性地思維的過程．在物理教學中培養學生提出問題的能力，可以提高學生的思維水平，可以培養學生的科學素養，為學生后續學習和長遠發展奠定基礎．利用學生學習中的矛盾，創設認知沖突情境，可以激發學生的學習欲望．在理順矛盾、化解沖突過程中培養問題意識，提高學生提出問題的能力．

1 認知沖突的教學價值

認知沖突是指人們在原有的觀念與新經驗之間出現對立性矛盾時而感受到的疑惑、緊張和不適的狀態[1]．學習的過程就是不斷積累知識，有時新知識會與舊經驗之間產生矛盾，此時學生在認知和心理上都會產生不平衡，會促使學生反思，促使學生自覺地進行質疑、批判的思維活動，從而形成積極主動的學習狀態，激發并保持學習興趣和動力，最終主動構建新知識，達到新的認知平衡．“利用認知沖突，可以展示科學自身魅力，關注學生科學思維智慧的形成，提高學生的興趣和效率．”[2]學生反思過程中，在質疑、批判過程中，會因為失去原有認知平衡而發現新問題，提出新問題，從而實現對學生批判性提問技能的訓練．

2 提出問題能力的重要性

提出問題可以培養學生的科學素養．提出問題其本質是一種質疑、批判的思維活動．能夠提出高質量問題的人，其思維具有嚴密性和批判性，不會將別人的觀點當成自己的觀點，不會“是他人所是非他人所非”．于社會而言，大眾具有批判性思維，都能批判性地思考問題，民主制度實行起來才會更加順暢．于學生個體而言，通過提出問題能力的訓練培養學生的批判性思維，實現學生思維能力的提升，提升學生的科學素養，為學生的后續學習和終身發展奠定基礎．誠如義務教育物理課程標準的目標——“不迷信權威，勇于創新，有判斷大眾傳媒信息是否符合科學規律的初步意識，有將自己的見解與他人交流的意識，敢于提出與別人不同的見解，勇于放棄或修正不正確的觀點．”[3]

問題的提出，尤其是關鍵性問題的提出可以促進學生的書面和口頭表達能力．這也是義務教育物理課程標準的目標——“能書面或口頭表述自己的觀點，能與他人交流，有自我反思和聽取意見的意識，有初步的信息交流能力．”[3]現在社會人與人之間的交流越來越頻繁，表達能力是每個人立足社會的重要技能．表達能力的提高有利于學生更好立足社會，更好實現人生發展目標．

3 學生提出問題的現狀

提出問題對學生而言非常重要，但是學生提出問題能力卻不容樂觀．首先，學生在學習中很少提出自己的問題；其次，學生在學習過程中遇到困惑時找老師問問題一般都是陳述性的知識問題，很少涉及到思維層面的高質量問題，且學生在提出問題時表述混亂，經常不能準確表達清楚自己的問題．可見，學生提出問題的能力較弱．究其原因是學生基礎知識儲備不足，思維能力不夠，尤其是沒有質疑意識、缺乏批判意識．任何有價值問題的提出都是一種創新，都需要學生能夠具備批判性思維．學生提出問題能力的現狀與課程標準的要求，與為學生后續學習和長遠發展奠定基礎的目標還有不少的差距．為此，有必要在物理教學中抓住一切契機加強對學生提出問題能力的培養，實現學生科學素養的培養．

4 創設認知沖突培養提問能力的策略

培養學生的提問能力是一個“系統工程”，要構建民主和諧的師生關系，讓學生能在一個寬松愉悅的課堂氛圍中與教師平等對話，分享自己的想法，也需要教師以身作則，不迷信權威，敢于質疑批判，能夠提出有創見的想法和解決問題的新思路．但是，認知沖突打破了學生原有的認知平衡，給學生的心理狀態造成了強烈的沖擊，有利于調動并保持學生學習的興趣和熱情，對培養學生提出問題能力有明顯作用．教師要根據學生實際和教學內容，有針對性地設計教學環節培養學生提出問題的能力．以“牛頓第一定律”教學為例，可以在新課導入、滲透物理學史、新知識與舊經驗之間的矛盾、對知識價值及合理性的質疑等幾個方面入手培養學生提出問題的能力．

4.1 演示實驗制造矛盾

為了落實新課程標準“從生活走向物理，從物理走向社會”的理念，在新課導入環節，都會選取“貼近學生生活，符合學生認知特點”的素材，最常見的是列舉貼近學生生活的實例和利用演示實驗創設情境．無論是列舉實例還是演示實驗，教師若能創設認知沖突情境，新課導入將更能吸引學生的學習注意力，將更能“激發并保持學生的學習興趣”，學生的學習將會更加有持久的動力．

在“牛頓第一定律”的教學中，教師可以列舉如下兩個看似矛盾的例子．“對靜止的木箱施加一水平方向的推力，木箱沿水平方向運動；撤去推力后，木箱停下來”[4]“滑板車在沿水平方向運動時，如果我們不再蹬地，它最終會停下來”[5]，第一個例子，有力作用物體就運動，撤去力物體停止運動，似乎力是維持物體運動的；第二個例子雖然不再蹬地滑板車最終也要停下來，但是從“不再蹬地”到“最終停下來”，滑板車運動了一段時間，運動了一段路程，似乎力不是維持物體運動的．這樣兩個例子創設的情境是矛盾的，會激發學生一探究竟的欲望．為了更進一步激發學生的認知沖突和學習興趣，還可以進行如下演示實驗．首先，用一輛小車，車輪朝上置于水平桌面上，用水平力輕推，撤去推力，小車立即停止運動；接著，將小車車輪朝下，置于同一水平桌面，大力推動后松手，撤去推力后小車仍繼續向前滑行．同樣的器材演示后得到不同的結論，前者得出力維持物體的運動，后者得到物體的運動不需要力來維持．同樣將學生置于矛盾之中．

上述實驗，有些是“不推不動”，有些是“不推也動”，學生就會陷入矛盾之中，問題：“物體的運動究竟是否需要力來維持”和“運動的物體最終停下究竟是為什么”的提出水到渠成．

4.2 利用物理學史中的“矛盾”

矛盾在物理學及其發展中普遍存在，物理學研究進程中新舊矛盾的解決會誕生新的成果，推動物理學邁上新臺階．當矛盾出現意味著將有新問題產生，新問題解決后即將產生新理論．物理實驗與理論研究發展不平衡、不同步，科學家們經常在科學實驗中發現一些新的事實與原有理論之間存在矛盾，原有理論不能解釋新的實驗時，就會迫使科學家找尋新的理論．

在“牛頓第一定律”教學中，介紹亞里士多德和伽利略兩位科學巨匠關于力與運動的思考和結論，展示歷史上科學家關于這一問題看法之間的矛盾，一方面可以進一步促進學生思考力與運動的關系，另一方面可以在得出力與運動正確關系后引導學生思考如何評價發表錯誤觀點的亞里士多德．讓學生明白：亞里士多德雖然觀點是錯誤的，他得出錯誤觀點受制于當時人類對自然規律的認知水平，受制于當時人類認識自然規律的手段，但是他是第一個想到要去研究力與運動的人，提出問題比解決問題更重要．這樣既可以促進學生透徹理解知識，更可以讓學生意識到提出問題的重要性，培養學生的問題意識．

4.3 新知識與舊經驗的矛盾

學生學習新知識后，有時新知識會與原有經驗之間存在矛盾．利用這種矛盾創設認知沖突可以激發學生求知欲，引發學生新學習需要，可以幫助學生構建新知識．教學中利用矛盾、解釋矛盾可以升華學生對知識的理解，更可以在此過程中讓學生發現新問題，從而實現對學生提問能力的培養．

在“牛頓第一定律”教學中，學生學習了牛頓第一定律的內容后，已經清楚了物體在不受力時總保持靜止或者勻速直線運動狀態，物體的運動不需要力來維持．而在學生已有的生活經驗中存在大量“推就動，不推就不動”的情境，如何解釋這一矛盾？提出新問題：為何運動的物體撤去推力后運動一段距離后就會停下來？

4.4 對新知識價值的思考與拓展

新知識的學習學生理解還不到位，還存在疑問、困惑．讓學生說出對新知識的疑惑之處，并引導學生對新知識的價值進行思考與拓展，這可以強化學生對知識的理解，促使學生更準確理解知識，理清矛盾，化解認知沖突．

在“牛頓第一定律”的教學中，得到的新知識(牛頓第一定律)告訴學生物體不受力時的運動狀態，然而實際中不受力的物體是不存在的．利用這一矛盾可以引導學生質疑，然后提出問題：不受力的物體不存在，那么牛頓第一定律還有實際價值嗎？解決質疑問題之后，進一步拓展：物體不受力保持靜止或者勻速直線運動，受力后物體將會如何運動呢？