善用負(fù)啟發(fā)式教學(xué) 將錯(cuò)就錯(cuò)激活物理思維

王子謙 楊曉婷 王 強(qiáng)

(揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

1 引言

恩格斯說(shuō)過(guò)：“無(wú)論從哪方面學(xué)習(xí)，都不如從自己所犯錯(cuò)誤的后果中學(xué)習(xí)來(lái)得快。”課堂中不怕學(xué)生出錯(cuò)，就怕學(xué)生不敢出錯(cuò)，只有在錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)才是最好的學(xué)習(xí)。《第五十六號(hào)教室的奇跡》一書被奉為西方教育的經(jīng)典，作者雷夫的做法值得我們深思。一群老師到五十六號(hào)教室參觀，學(xué)生們正在安裝火箭模型。有一組學(xué)生弄錯(cuò)了某一個(gè)裝置，于是來(lái)訪的老師想去指點(diǎn)，雷夫果斷而有禮貌地阻止了訪客。在事后交流中，訪客認(rèn)為，雷夫應(yīng)該及時(shí)對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤進(jìn)行糾正，否則火箭將難以成功發(fā)射；雷夫則認(rèn)為，學(xué)生們出丑并不一定是壞事，接下來(lái)他們就得好好找出火箭無(wú)法起飛的原因了。[1]我們從雷夫的教育過(guò)程中可以借鑒到什么？讓學(xué)生從錯(cuò)誤中悟出失敗原因，展開知識(shí)的探尋之路，可能是一種更有效的教育模式，而在當(dāng)前的教育中我們往往不愿意給學(xué)生“犯錯(cuò)誤”的機(jī)會(huì)。

2 負(fù)啟發(fā)式教學(xué)

在“知識(shí)為主”向“能力為主”的教育理念轉(zhuǎn)變過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力變得越來(lái)越重要。物理迷思概念往往帶有主觀臆斷、頑固性等特征，是導(dǎo)致思維過(guò)程失誤的重要根源。[2]當(dāng)學(xué)生在思維過(guò)程中出現(xiàn)失誤時(shí)，教師一般把主要精力放在正確結(jié)論的講解上，使學(xué)生盡快轉(zhuǎn)到正確的思維進(jìn)程上來(lái)，殊不知學(xué)生在下次碰到類似問(wèn)題時(shí)還會(huì)出現(xiàn)失誤。其原因在于，教師往往不注重挖掘?qū)W生出現(xiàn)思維失誤的深層原因。我們可以換一種教學(xué)思路，當(dāng)學(xué)生有錯(cuò)誤解答或者模糊概念時(shí)，我們不急于向?qū)W生講解正確結(jié)論，而是先順應(yīng)其“錯(cuò)誤”，然后“將錯(cuò)就錯(cuò)”，創(chuàng)設(shè)情境“夸大”他的錯(cuò)誤；通過(guò)更明顯的“錯(cuò)誤”刺激學(xué)生，激發(fā)認(rèn)知沖突。在“自我質(zhì)疑”“自我否定”之后，再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行對(duì)比分析，找出錯(cuò)誤的根本原因，突破思維誤區(qū)。學(xué)生帶著一種“負(fù)疚感”進(jìn)行“自我救贖”，可以變“被動(dòng)接受”為“主動(dòng)解脫”，這就是“將錯(cuò)就錯(cuò)”教學(xué)法的基本思想。[3]啟發(fā)式教學(xué)是教師利用情境、問(wèn)題和認(rèn)知沖突等教學(xué)要素引發(fā)學(xué)生的積極思維活動(dòng)，讓學(xué)生突破思維障礙、獲得新知的教學(xué)。從啟發(fā)式教學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，“將錯(cuò)就錯(cuò)”教學(xué)法屬于負(fù)啟發(fā)式教學(xué)的一種，[4]其實(shí)施路徑如圖1所示。相對(duì)于一般的啟發(fā)式教學(xué)而言，負(fù)啟發(fā)式教學(xué)有意拉長(zhǎng)了從迷思概念過(guò)渡到正確概念的過(guò)程，顯化錯(cuò)誤、激發(fā)認(rèn)知沖突成為其顯著的特征。

圖1

3 負(fù)啟發(fā)式教學(xué)案例分析

3.1 剎車問(wèn)題

例1：一輛汽車在平直的公路上勻速行駛，突然緊急剎車，若汽車的初速度36 km/h，剎車時(shí)加速度大小為3 m/s2，求剎車5 s內(nèi)汽車的位移。

3.2 摩擦力問(wèn)題

例2：如圖2所示,一個(gè)小木塊以初速度為v0水平拋出，落在靜止的傳送帶上，并滑過(guò)粗糙傳送帶，最終落在地面A點(diǎn)處，則下列說(shuō)法正確的是( )。

圖2

A. 若傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，小木塊將落在A點(diǎn)左邊

B. 若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，小木塊可能落在A點(diǎn)

C. 若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，小木塊一定落在A點(diǎn)右邊

D. 若傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，小木塊可能從傳送帶左邊滑出

本題的正確答案是B。由于存在“摩擦力的大小與速度大小有關(guān)”“摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)”的錯(cuò)誤概念，學(xué)生的出錯(cuò)率很高。參看圖1，教學(xué)過(guò)程可以按照一般的啟發(fā)式教學(xué)路徑展開。教師依次對(duì)傳送帶靜止、逆時(shí)針以及順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)情況進(jìn)行分析，讓學(xué)生清楚認(rèn)識(shí)無(wú)論是何種情況，只要木塊與傳送帶發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，木塊所受摩擦力的大小都是相同的，其方向則需要根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向來(lái)判斷。啟發(fā)式教學(xué)體現(xiàn)了高效率、問(wèn)題導(dǎo)向的特點(diǎn)，但并沒(méi)有讓學(xué)生去深刻反省出現(xiàn)錯(cuò)誤的根本原因，并沒(méi)有很好地達(dá)到鍛煉學(xué)生物理思維的目的。因此，筆者設(shè)計(jì)了負(fù)啟發(fā)式教學(xué)方案。

師：當(dāng)傳送帶靜止時(shí)，小木塊落到粗糙傳送帶上將做什么運(yùn)動(dòng)？

生：受到滑動(dòng)摩擦阻力Ff=μFN，小木塊向右一直做勻減速運(yùn)動(dòng)。

師：若傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，且傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的速度特別大時(shí)，向右拋出的木塊落到傳送帶上會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？

教師以此問(wèn)題誘導(dǎo)學(xué)生“出錯(cuò)”。

生：傳送帶會(huì)帶動(dòng)木塊反向從左端離開。

此時(shí)學(xué)生隱藏的錯(cuò)誤概念得以顯現(xiàn)。教師并不急于糾正錯(cuò)誤，而是“將錯(cuò)就錯(cuò)”，繼續(xù)問(wèn)下去。

師：現(xiàn)在假設(shè)傳送帶仍然是靜止的，若增大木塊水平向右扔出的速度，小木塊所受到的摩擦力方向及大小會(huì)發(fā)生變化嗎？

教師將問(wèn)題換成了學(xué)生所熟悉的情境，答案相對(duì)簡(jiǎn)單了很多，絕大多數(shù)學(xué)生都可以正確回答。

生：滑動(dòng)摩擦力的大小是不改變的，其方向由相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向決定，與速度大小無(wú)關(guān)。

此時(shí)教師需要培養(yǎng)學(xué)生轉(zhuǎn)換物理模型的能力，把陌生的題目情境變成他們熟悉的情境。

師：利用運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，我們是否可以認(rèn)為小木塊還是以原來(lái)的速度v0水平向右拋出，傳送帶向左以極大速度運(yùn)動(dòng)呢？

生：可以。

師：那么這樣我們是否再次回到了“傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)”這個(gè)情境中？

生：是的。

“錯(cuò)上加錯(cuò)”后，引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突。教師再提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生“自我救贖”。

師：傳送帶還會(huì)帶動(dòng)木塊反向從左端離開嗎？小木塊落在哪里？

生：不會(huì)的。小木塊應(yīng)落在A點(diǎn)處。

師：若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，大家分析一下小木塊落到傳送帶上，其速度與傳送帶速度關(guān)系可能有哪幾種情況？

生：兩者速度方向相同，有三種情況：v木=v帶，v木v帶。

師：請(qǐng)大家分析在以上三種情況下，小木塊所受摩擦力情況，并分析小木塊的速度變化規(guī)律。

生：當(dāng)v木=v帶時(shí)，兩者沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不存在摩擦力，小木塊速度不變，小木塊落地點(diǎn)將在A點(diǎn)右邊。當(dāng)v木v帶時(shí)，小木塊相對(duì)于傳送帶向右運(yùn)動(dòng)，受到向左的摩擦力，故速度減小，小木塊落地點(diǎn)將在A點(diǎn)。

此時(shí)學(xué)生再次出現(xiàn)了錯(cuò)誤。教師沒(méi)有立即糾正錯(cuò)誤，而是讓學(xué)生沿著“錯(cuò)誤”的方向繼續(xù)思考，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。

師：對(duì)于前兩種情況大家的回答沒(méi)有問(wèn)題。對(duì)于第三種情況，我們假設(shè)傳送帶非常長(zhǎng)，小木塊會(huì)一直減速下去嗎？

生：當(dāng)兩者速度相等時(shí)不再受摩擦力，小木塊不會(huì)一直減速。

師：那么對(duì)于第三種情況，結(jié)論如何呢？

生：若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)v木>v帶時(shí)，若傳送帶不足夠長(zhǎng)，小木塊速度一直減小，落地點(diǎn)將在A點(diǎn)；若傳送帶足夠長(zhǎng)，小木塊速度減小后再勻速運(yùn)動(dòng)，將落在A點(diǎn)右側(cè)。

以上教學(xué)過(guò)程按照負(fù)啟發(fā)式教學(xué)路徑展開，在教學(xué)中教師并沒(méi)有急于糾正學(xué)生的錯(cuò)誤，而是順應(yīng)著學(xué)生的錯(cuò)誤講解，這樣可以將學(xué)生可能存在的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)全部暴露出來(lái)；學(xué)生意識(shí)到原來(lái)錯(cuò)誤解答的荒謬性之后，教師再有針對(duì)性地引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)解決問(wèn)題，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生反思、探索的科學(xué)精神。