在“認知沖突”中引入新課的幾個案例

摘要：認知沖突能引起學生認知心理的不平衡，激起學生的求知欲和好奇心，使學生產(chǎn)生解決這種認知沖突獲得心理平衡的動機。在教學中教師應針對學生原有認知結構中的混淆點、易錯點、盲點和缺失點，再運用生活素材和實驗手段創(chuàng)設必要的問題情境，制造沖突，從而為引入新課創(chuàng)造契機。

關鍵詞：認知沖突；原有認知；問題情境；生活素材；驚奇實驗

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)5(S)-0019-2

“認知沖突”是指人的原有圖式與新感受到的事件或客體之間的對立性矛盾。一旦引發(fā)這種認知沖突，就會引起學生認知心理的不平衡，就能激起學生的求知欲和好奇心，使學生產(chǎn)生解決這種認知沖突獲得心理平衡的動機。學生在生活中憑直覺和不夠嚴密的概括形成了原始的認知結構，教師運用學生熟悉的生活素材來創(chuàng)設問題情景，使學生意識到新經(jīng)驗與原有觀念的不一致，從而使他們產(chǎn)生學習的心理需求。在物理教學中，作為揭示學生原有認知結構與新觀念對立的重要手段是實驗。正如我國學者鐘啟泉教授指出的，“實驗是在學習者的面前引起日常生活中不可能經(jīng)驗到的現(xiàn)象。違背學習者常識的實驗結果，將造成學習者意識中的認知失衡狀態(tài)，擺脫這種認知矛盾狀態(tài)求得解放的需求，就成了學習的動機”。

因此，在教學中教師必須要了解學生原有的認知結構，找準學生原有認知結構中的混淆點、易錯點、盲點和缺失點，根據(jù)這些再運用生活素材和實驗手段創(chuàng)設必要的問題情境，引導學生嘗試用原有的知識、經(jīng)驗對當前的現(xiàn)象或問題進行解釋，發(fā)現(xiàn)不能解釋、甚至結論是相反的，由此就引發(fā)了學生的認知沖突，從而可以激發(fā)他們強烈的探究欲望和學習的熱情。教學實踐表明，此時就是引入新課極佳的契機。那么，在物理教學中應如何更有效地創(chuàng)設問題情境，制造沖突呢？下面筆者就這個問題想談談自己的認識，期與同行交流。

1 運用生活素材制造沖突

科學一旦走進學生的生活世界，就會使學生感到科學的學習對自己來說是有意義的。而只有對學生有意義的知識，才會為學生所選擇。所以，從實際生活中引出的問題，往往能夠為學生所關注，并能引起學生的興趣。在學習物理之前，學生通過日常的生活觀察，對多種物理現(xiàn)象便已有了自己的認識，并形成了一些與科學知識相?；虿槐M一致的觀念和規(guī)則，這就是前概念。在物理教學中，如果能夠基于這些前概念，從平常的生活現(xiàn)象中提出一些極不尋常的、出乎學生意料的物理問題，往往會引發(fā)學生強烈的認知沖突，從而帶來很好地教學效果。

案例1 細繩為什么不能被拉直呢？

下面是“力的分解”一課的教學引入。

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師：在生活中，我們可以看到高壓輸電線和晾衣繩都是彎曲的（如圖1-1），這是什么原因造成的呢？

生：是重力。

師：對！是重力。那么，有沒有辦法將它們拉直呢？

生：有。

師：我們請兩位同學上來嘗試一下。

（如圖1-2所示，在一根繩子的中間懸掛一個重硾，讓兩位學生使勁地往兩邊拉。）

師：沒有拉直，我們給他倆鼓點勁。

（師生一起為兩位學生鼓勁加油，但結果是他們不管怎么用力拉總是拉不直。）

師：我看他倆夠努力了，拉不直不能怪他們，其實這是一個不可能完成的任務。

生：為什么拉不直呢？（學生自發(fā)地提出）

師：這個問題要等到我們學了“力的分解”之后才能解決。（引出了課題）

學生知道高壓線與晾衣繩彎曲的原因是由于重力的作用，但他們卻沒有倒過想：就是因為重力的作用，懸掛重物的繩子是彎曲的，所以繩子是不能被拉直的。學生認為繩子是可以被拉直的，在他們作出這個判斷之前，其實并沒有經(jīng)過理性的思考，而是依據(jù)生活中顯而易見的直覺經(jīng)驗。在面對這個意料不到的結果時，學生頭腦中自認為正確的、無需懷疑的想法卻受到了挑戰(zhàn)，使他們不得不去審視原有的觀點。

2 運用驚奇實驗制造沖突

在人的情緒發(fā)生的心理機制中，客觀事物與個體預期之間的關系，是決定情緒發(fā)生的一個重要因素。當具有新異性、變化性的刺激超出個體預期，會產(chǎn)生驚奇情緒，如果個體發(fā)現(xiàn)這一刺激與自己認知需要相聯(lián)系時，驚奇就轉化成情緒性興趣。個體一旦產(chǎn)生由驚奇轉化來的興趣，往往會在心理上伴以某種沖動感，將有助于學生產(chǎn)生“跳一跳”去學習、探究有一定難度的學習任務的心向。在物理教學中，利用實驗即可創(chuàng)設許多豐富多彩的驚奇情境。

案例2 一節(jié)電池的威力為什么會有如此大呢？

在“自感現(xiàn)象”教學時，以“千人震”實驗作為引入。教師先問學生：兩手加在一節(jié)干電池兩端會有什么感覺？學生心理納悶：老師為何問這個問題。然后，我給出如圖2所示的電路圖，隨意指定一位學生上臺，用兩只手接觸線圈L的兩端，閉合電鍵后，詢問學生是否有觸電的感覺。學生試驗后回答：無觸電的感覺。接著我將電鍵斷開，隨即學生就驚奇地體驗到“觸電麻木”的滋味。隨后，多名學生手拉手再與線圈相連，斷電瞬間，同時都有觸電的感覺。這樣學生會覺得這個現(xiàn)象太不可思議了，因而很自然地就會問：一節(jié)電池的威力為什么會如此大呢？就在學生百思不得其解的時候，教師趁機引入新課：等到我們學了自感現(xiàn)象就能解決這個問題。

這個自感線圈對于求知的學生來說就好像魔法一樣神奇，從而激發(fā)起對自感現(xiàn)象的強烈探究欲望。

3 針對學生原有認知的不足制造沖突

建構主義認為，在學習新知識和面對新問題時，個體往往可以基于原有的知識、經(jīng)驗，依據(jù)他們原有的認知能力對新問題給以解釋或提出預期的假設。由于學生原有認知結構的不足，這往往會導致學生的預期與客觀的事實不相符合。故此，在物理教學中，教師可以針對性地選擇事例或現(xiàn)象，讓學生用原有的知識去對事例或現(xiàn)象進行解釋，使他們原有的認識與當前面臨的現(xiàn)實產(chǎn)生無法調(diào)和的矛盾，從而激發(fā)學習的興趣。

案例3 用兩種方法計算燈絲的電阻，結果為什么會相差這么大呢？

下面是“電阻定律”一課的引入。

師：（出示燈泡）這是一只普通的白熾燈泡，上面標有“220V100W”的字樣，它表明什么意思？如何利用它們來計算燈絲的電阻？

生：額定電壓及額定功率。

R＝U2額／P額＝(220V)2／100W＝484Ω。

師：要測定燈絲的電阻，通常情況下用什么方法？

生：伏安法。

演示 如圖3所示，連接好實驗線路。

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閉合S，測出燈絲兩端電壓及通過的電流；計算燈絲電阻

R＝U／I＝3V／0.062A≈48Ω。

生：（驚奇）怎么回事？(有些學生認為計算時點錯了小數(shù)點，經(jīng)檢查無誤）

師：要弄清這個問題，還得研究導體的電阻與哪些因素有關？是什么關系？（提出課題）

這一獨具匠心的引入，正是從學生原有的認知結構出發(fā)，以實驗為基礎，通過學生的觀察和思維，造成學生認知沖突，用原有的認知結構無法解決實驗得出的結果，使學生感到好奇并渴望求解，學生產(chǎn)生了進一步學習的興趣，有利于學生進入特定的學習狀態(tài)，有利于教學目標的順利實現(xiàn)。

(欄目編輯黃懋恩)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。