制造認(rèn)知沖突提高探究教學(xué)的有效性

方道余

摘要：在物理教學(xué)中，筆者經(jīng)常利用認(rèn)識沖突進(jìn)行探究式教學(xué)。本文運用部分案例，證明了利用認(rèn)識沖突可以有效地調(diào)動學(xué)生探究的主動性和積極性。旨在促進(jìn)課堂交流和合作，更好地引導(dǎo)學(xué)生開展有效探究活動。

關(guān)鍵詞：探究教學(xué)；認(rèn)知沖突；有效性

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1992-7711（2014）09-0092

一、“探究教學(xué)”實踐中存在的問題

科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是教學(xué)的重要方式之一。在我市提倡有效教學(xué)的一段時間內(nèi)，筆者通過聽課發(fā)現(xiàn)許多教師運用探究的教學(xué)方式，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究，雖然取得了良好的教學(xué)效果，但其中也存在很多問題。

1. 假探究

在一次觀摩課上，教師探究的問題是“電阻和哪些因素有關(guān)”。教師問：“同學(xué)們猜想一下，導(dǎo)體的電阻可能和哪些因素有關(guān)呢？”一位學(xué)生回答：“電阻和電壓、電流有關(guān)”，教師未予以理睬；接著讓另一位學(xué)生回答：“電阻可能和導(dǎo)體的長度、粗細(xì)有關(guān)”，這時，教師立即面露喜色，表揚了這位學(xué)生。接著提出自己的實驗方案，并演示實驗得出統(tǒng)一的結(jié)論。這樣的探究式教學(xué)，看似具有探究的若干要素，實為滿堂灌。學(xué)生完全是在教師的掌控之下完成“探究”，違背了探究式教學(xué)的主體性原則。

2. 效率低下

一個完整的探究過程包含提出問題、猜想與假設(shè)、觀察與實驗、獲取事實與證據(jù)、檢驗和評價、表達(dá)與交流等環(huán)節(jié)。有的教師為了探究式教學(xué)的主體性要求，追求探究要素的完整性，在每個探究環(huán)節(jié)都給予學(xué)生很大的自由，從而浪費了課堂時間，教學(xué)任務(wù)難以完成。

3. 不愿探究

許多教師認(rèn)為，在高中物理教學(xué)中沒有必要進(jìn)行科學(xué)探究，教師把物理概念、規(guī)律講清楚，教會學(xué)生如何解題就可以了，進(jìn)行科學(xué)探究完全是浪費時間。

以上問題說明，提高探究式課堂教學(xué)的有效性已成為當(dāng)前高中物理新課程改革中的一個重要課題。

有效探究教學(xué)應(yīng)符合主體性、主動性和合作性要求，關(guān)鍵在于教師的有效引導(dǎo)，而有效引導(dǎo)的關(guān)鍵又在于制造認(rèn)知沖突，創(chuàng)設(shè)有效的課堂情境。有效教學(xué)應(yīng)該是以創(chuàng)造認(rèn)知沖突和解決沖突問題為基礎(chǔ)的教學(xué)，亦即教師通過創(chuàng)設(shè)一定的情境產(chǎn)生認(rèn)知沖突，然后在教師的引導(dǎo)下對所創(chuàng)造的認(rèn)知沖突進(jìn)行探究而建立新概念、總結(jié)新規(guī)律。理論和實踐表明，制造認(rèn)知沖突的教學(xué)手段能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，激發(fā)探究興趣，從而提高探究的有效性。通過實踐發(fā)現(xiàn)，課堂教學(xué)中能產(chǎn)生認(rèn)知沖突的大致有以下三個方面：一是學(xué)生對某一物理事實的原有認(rèn)識和客觀事實間的矛盾；二是對同一物理事件的兩種不同認(rèn)知結(jié)構(gòu)間的矛盾；三是不同觀點之間差異的矛盾。教師在教學(xué)中要善于發(fā)現(xiàn)并利用它們。

二、教學(xué)案例點評

1. 用“認(rèn)知沖突”生疑

提出問題是科學(xué)探究的開始，是學(xué)生實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)和進(jìn)行探究的原動力，所以問題的提出應(yīng)具有懸念性和主動性，從而有效地調(diào)動學(xué)生進(jìn)一步探究的積極性。

案例1. 在探究“全反射”規(guī)律時，教師先向?qū)W生展示例題：某種透明液體的折射率n=■，一束光從該液體射向空氣，求：（1）入射角θ1=30°時，折射角θ2=？（2）入射角θ1=60°時折射角θ2=？學(xué)生在掌握了折射定律的基礎(chǔ)上，利用定律的解答如下：

（1）■=■，sinθ2=nsinθ1，當(dāng)θ1=30°，得sinθ2=■，θ2=45°

（2）當(dāng)θ1=60°時，sinθ2=nsinθ1=■>1，θ2無解。

至此學(xué)生感到困惑，為什么會無解呢？

教師在此矛盾困惑下進(jìn)行引導(dǎo)：為什么利用折射定律會得出一個無解的結(jié)果呢？并提出問題：在θ1=60°的情況下會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？還有折射現(xiàn)象嗎？

接著讓學(xué)生帶著這些問題設(shè)計實驗，探究光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時的現(xiàn)象認(rèn)識全反射現(xiàn)象，掌握全反射規(guī)律。

點評：教師應(yīng)緊緊抓住“θ1=60°時無解”這一認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生通過“生疑→設(shè)計并實驗探究→得出結(jié)論”掌握全反射規(guī)律。

2. 用“認(rèn)知沖突”激趣

興趣是最好的老師，人總是對習(xí)以為常的事物視而不見，但對與自己的原認(rèn)識偏差較大、甚至完全相反的事物充滿好奇。若教師能在教學(xué)中利用興趣激發(fā)學(xué)生的好奇心，就能增強(qiáng)學(xué)生進(jìn)一步探究的積極性和主動性，提高探究效率。

案例2. 在《物理3-2》教材“渦流”一課中，筆者構(gòu)建了如下矛盾事件激發(fā)學(xué)生探究的興趣。

首先筆者問學(xué)生：“磁鐵能否吸引鋁質(zhì)物體？”學(xué)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(jié)果鋁鍋蓋跟著磁鐵轉(zhuǎn)動起來。

對此實驗學(xué)生的矛盾困惑在于，磁鐵是如何對鋁產(chǎn)生力的作用的呢？從而產(chǎn)生進(jìn)一步探究的興趣和沖動。于是，教師可以通過“磁鐵運動→感應(yīng)電流→渦流”環(huán)節(jié)引導(dǎo)學(xué)生探究渦流產(chǎn)生的原因及其應(yīng)用。

點評：利用“磁鐵使鋁鍋蓋轉(zhuǎn)動”這一矛盾事件，激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生興趣并進(jìn)而從事科學(xué)探究活動。

3. 用“認(rèn)知沖突”引導(dǎo)

課堂上對所提問題進(jìn)行實驗和理論探究活動是一個復(fù)雜的過程，提高該過程的效率是有效探究式教學(xué)的關(guān)鍵。為此，教師要發(fā)揮自身的積極作用，同時又要保護(hù)學(xué)生的主體性和積極性，不包辦、重引導(dǎo)。

案例3. 在探究“動量定理”時，教師安排學(xué)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(jìn)行比較，觀察哪種情況下木塊m的運動變化更明顯？第一步，（上接第92頁）讓學(xué)生判斷，結(jié)果大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為快速抽出時木塊運動變化明顯。第二步，進(jìn)行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，快速抽出紙的過程中木塊幾乎沒有運動，而慢速抽出紙的過程中木塊發(fā)生了明顯的運動。

對此學(xué)生的矛盾困惑在于，快抽時用力大，木塊應(yīng)該運動變化明顯，但事實卻恰恰相反！這時教師應(yīng)做有效引導(dǎo)：使木塊改變運動狀態(tài)的力是紙對它的滑動摩擦力，兩種情況下摩擦力一樣大。為什么慢抽的情況下木塊運動變化更明顯呢？

教師引導(dǎo)學(xué)生猜想影響物理動量變化的因素：慢抽時間長→運動變化明顯→動量變化大→動量變化應(yīng)該和力的作用時間有關(guān)；然后，組織學(xué)生進(jìn)一步探究動量變化與力的作用時間的定量關(guān)系，得出動量定理。

點評：通過對“快抽用力大但木塊運動變化不明顯”這一矛盾事件從動量變化的角度加以分析，引導(dǎo)學(xué)生得出動量定理。

三、利用“認(rèn)知沖突”評價學(xué)生觀點

在探究式課堂中，教師應(yīng)經(jīng)常對學(xué)生的觀點進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑u價，肯定學(xué)生的思考和努力，指出其不足。評價的方式很多，有教師的直接評價、引導(dǎo)學(xué)生評價、教師通過具體情境進(jìn)行間接評價。相比之下，直接評價效率高，但對學(xué)生的啟發(fā)性不強(qiáng)。后兩種評價方式雖然花費更多的時間，但對學(xué)生的啟發(fā)性強(qiáng)，能讓更多的學(xué)生參與，會產(chǎn)生更好的評價效果。那么，如何設(shè)置情境，評價、引導(dǎo)學(xué)生呢？設(shè)置矛盾事件是一個好方法。

案例4. 在高三復(fù)習(xí)課中，教師講評一道上海市的高考題：在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點，相鄰兩質(zhì)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(dá)質(zhì)點1，質(zhì)點1開始向下運動，經(jīng)過時間△t第一次出現(xiàn)如圖3（b）所示的波形。則該波的（ ）

A. 周期為△t，波長為8L

B. 周期為■△t，波長為8L

C. 周期為■△t，波長為12 L/△t

D. 周期為△t，波長為8 L/△t

問題展示后不久，學(xué)生甲發(fā)表看法：因數(shù)經(jīng)過時間△t第一次出現(xiàn)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(dāng)啟發(fā)，學(xué)生可以更深刻地認(rèn)識自己錯在何處，也可使其他學(xué)生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(zhì)點1和質(zhì)點9的振動方向如何？（將錯就錯）

學(xué)生：向上。

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

學(xué)生：也向上。哦！不對……（制造認(rèn)識沖突）

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

以上是筆者制造認(rèn)識沖突在探究式教學(xué)中應(yīng)用的部分案例。大量實踐證明，制造認(rèn)識沖突可以有效地調(diào)動學(xué)生探究的主動性和積極性，促進(jìn)課堂交流和合作，更好地引導(dǎo)學(xué)生開展有效探究活動。當(dāng)然，教無止境，教無定法，探究式教學(xué)的有效策略是豐富多樣的，教師要勤于思考、精心設(shè)計，使課堂教學(xué)更加精彩、更有效益。

（作者單位：浙江省蒼南中學(xué) 325800）