關(guān)注解決“相異構(gòu)想”，發(fā)展學(xué)生物理思維

徐偉

摘 要：新課程改革的核心指導(dǎo)思想是“以學(xué)生發(fā)展為本”，在此基礎(chǔ)上，人們提出了“教服務(wù)于學(xué)”的要求。因此，我們應(yīng)該更多地走進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知世界，觸及學(xué)生的心靈，注意學(xué)生已有的“相異構(gòu)想”，通過實(shí)施有效的教學(xué)策略，矯正“相異構(gòu)想”，發(fā)展學(xué)生的物理思維。

關(guān)鍵詞：相異構(gòu)想；初中物理；思維品質(zhì)

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）5-0013-3

物理是一門與生活密切相關(guān)的學(xué)科，每個學(xué)生都是帶著一定生活經(jīng)驗(yàn)走進(jìn)物理課堂的，這些積累的生活經(jīng)驗(yàn)是對物理現(xiàn)象、物理規(guī)律的初步認(rèn)識。一般將學(xué)生正式學(xué)習(xí)前形成的這些認(rèn)識稱為前概念。前概念有時與科學(xué)概念并無沖突，但有時則與科學(xué)的認(rèn)知和思維方式大相徑庭，這種偏離或背離科學(xué)概念或認(rèn)知途徑的錯誤思維結(jié)構(gòu)人們稱之為“相異構(gòu)想”。“相異構(gòu)想”具有負(fù)遷移性的特點(diǎn)，是物理教學(xué)不可忽視的一個干擾因素。教師應(yīng)關(guān)注學(xué)生“相異構(gòu)想”的解決，使學(xué)生在學(xué)習(xí)物理的過程中思維品質(zhì)不斷得到提升，讓學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)得到呵護(hù)與培育。筆者以初中物理“平面鏡成像”為例，談一談在矯正學(xué)生“相異構(gòu)想”的過程中如何發(fā)展學(xué)生的物理思維。

1 引發(fā)認(rèn)知沖突，“相異構(gòu)想”讓思維更敏捷

創(chuàng)設(shè)問題情境可以在教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生認(rèn)知心理之間制造沖突，把學(xué)生引入一種與問題有關(guān)的情境，使學(xué)生感到老師所給的情境呈現(xiàn)的新知識與自己的認(rèn)知有沖突，從而形成思維興奮點(diǎn)?！跋喈悩?gòu)想”可以引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“沖突—深思—發(fā)現(xiàn)問題—解決問題”的思維過程，使學(xué)生的注意力、記憶、思維凝聚在一起，從而激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知興趣，引發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的認(rèn)知需要。

在學(xué)習(xí)“平面鏡成像”之前，學(xué)生往往會認(rèn)為平面鏡所成的像是可以承接的，這與平面鏡所成的虛像這一科學(xué)認(rèn)知相悖。針對這個“相異構(gòu)想”，筆者通過創(chuàng)設(shè)如圖1的情景導(dǎo)入：把一塊玻璃直立在桌子上，在玻璃的一側(cè)放一支點(diǎn)燃的蠟燭，在另一側(cè)放一只盛水的大玻璃杯，玻璃杯和蠟燭要關(guān)于玻璃板對稱。老師往玻璃杯中不斷注水的同時，引導(dǎo)學(xué)生從蠟燭這邊向玻璃杯望去，會發(fā)現(xiàn)玻璃杯中的水已淹沒燭焰，但是蠟燭仍在燃燒著，這是真的嗎？日常生活中學(xué)生都知道水火不相容，眼前出現(xiàn)的景象與同學(xué)們已有的認(rèn)識明顯不相符了。這是一個懸念情境，出乎了學(xué)生的意料，從而引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，學(xué)生感到自己的前概念不能解釋這個現(xiàn)象，形成“心求通而口未得”的狀態(tài)，從而激發(fā)學(xué)生認(rèn)知的需求，使學(xué)生自奮其力。這樣，他們思考問題就會更主動、積極，進(jìn)而提高了思維的敏捷性。

2 建構(gòu)探究平臺，“相異構(gòu)想”讓思維更深刻

學(xué)生的“相異構(gòu)想”來自于日常生活經(jīng)驗(yàn)的積累和非本質(zhì)現(xiàn)象的刺激與干憂。在課堂教學(xué)中增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究的機(jī)會，尤其對日常生活中比較抽象的現(xiàn)象采用有針對性的、本質(zhì)突出的物理實(shí)驗(yàn)，能提供強(qiáng)烈的感知材料，讓學(xué)生產(chǎn)生比“相異構(gòu)想”的感性經(jīng)驗(yàn)更加強(qiáng)大的知覺引力。通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生自主獲取必要的感性認(rèn)識，這不僅能破解學(xué)生的“相異構(gòu)想”，而且能讓學(xué)生從復(fù)雜的現(xiàn)象中把握本質(zhì)，從而使學(xué)生的思維更深刻。

平面鏡所成像的大小由物體決定，與距平面鏡的距離遠(yuǎn)近無關(guān)，這是一個重要的物理規(guī)律。由于平面鏡所成的是虛像，學(xué)生看得見像，但摸不著，生活體驗(yàn)使學(xué)生形成了“離鏡面越遠(yuǎn)，像越小”的“相異構(gòu)想”，如何矯正呢？用實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生系統(tǒng)感知、體驗(yàn)與分析這一規(guī)律。用兩根大小相同的蠟燭做實(shí)驗(yàn)，一根在玻璃板前點(diǎn)燃，用另一只未點(diǎn)燃的蠟燭在玻璃板另一側(cè)尋找像的位置，直到與像完全重合好像被點(diǎn)燃為止，做好標(biāo)記；再改變點(diǎn)燃的蠟燭的位置，重復(fù)以上操作。教學(xué)中，讓學(xué)生動手做實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，使學(xué)生自主獲取比較全面的感性認(rèn)識。筆者適時引導(dǎo)學(xué)生分析、歸納總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，學(xué)生就能得到“像和物大小相同” 的科學(xué)規(guī)律，從而破解了“相異構(gòu)想”，形成科學(xué)認(rèn)識。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生多角度地觀察、聯(lián)想、歸納、推理，不僅能透過紛繁的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)，同時學(xué)生的思維也會更深刻，再碰到類似的情況時，學(xué)生可以不再被事物的表象所迷惑。

3 合作生成拓展，“相異構(gòu)想”讓思維更廣闊

研究表明：學(xué)生在合作學(xué)習(xí)中學(xué)到的知識比單獨(dú)學(xué)習(xí)時多得多，且合作學(xué)習(xí)有助于克服錯誤觀念，能使學(xué)生超越自己的認(rèn)識；通過他人與自己不同的觀點(diǎn)，看到事物的其他方面，從而形成對事物更加豐富的了解。另外，當(dāng)學(xué)生看到自己認(rèn)為“正確”的觀點(diǎn)被老師或同學(xué)宣布為“錯誤”時，易引起認(rèn)識和情感的強(qiáng)烈反差，通過全面地分析問題、多方面地思考問題、多角度地研究問題，找出原有觀點(diǎn)錯誤的原因的同時，也拓展了學(xué)生的思維。

在“平面鏡成像”的教學(xué)過程中，通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生認(rèn)識到像的大小是由物體大小決定的。這時，教師可以設(shè)計這樣一環(huán)節(jié)，在教室前面立一面大鏡子，讓學(xué)生靠近或遠(yuǎn)離平面鏡來觀察自己像的大小。學(xué)生會說：人離平面鏡近，所成的像大；人離平面鏡遠(yuǎn)，所成的像小。這與剛才實(shí)驗(yàn)的結(jié)論“像和物大小相同”又形成了“相異構(gòu)想”，學(xué)生感到自己剛習(xí)得的概念好像又不能解釋這個現(xiàn)象，再度引發(fā)了學(xué)生的認(rèn)知沖突。此時，筆者順勢搭建學(xué)習(xí)交流的平臺，讓生生間交流、討論、爭論，在表達(dá)、傾聽、質(zhì)疑中使學(xué)生對物與像的特征、差異和隱含關(guān)系等進(jìn)行具體分析，作出廣泛的聯(lián)想，嘗試用各種方式去解決問題，動搖其頑固的“相異構(gòu)想”。在學(xué)生充分交流的基礎(chǔ)上，筆者再拓展引導(dǎo)：感覺像變化是由人眼視角的大小與其他多種因素造成的，是眼睛欺騙了我們。進(jìn)一步揭示它的自相矛盾與局限性，幫助學(xué)生解決“相異構(gòu)想”，不僅實(shí)現(xiàn)了學(xué)生認(rèn)知的順應(yīng)，也提升了他們?nèi)娴?、相互?lián)系地看問題的能力，讓思維更具廣闊性。

4 強(qiáng)化思維訓(xùn)練，“相異構(gòu)想”讓思維更邏輯

按照建構(gòu)主義的觀點(diǎn)，學(xué)生實(shí)現(xiàn)“相異構(gòu)想”向科學(xué)概念轉(zhuǎn)變的主要機(jī)制是順應(yīng)。只有在學(xué)生認(rèn)為新物理概念、規(guī)律的建立是明確的、合理的，并且它們比舊概念包含更本質(zhì)的內(nèi)容時，學(xué)生才能完全接受新概念、新規(guī)律，“相異構(gòu)想”才能向科學(xué)概念自覺轉(zhuǎn)化。在教學(xué)設(shè)計中筆者注重教材的知識序，教師的教學(xué)序，更關(guān)注學(xué)生的思維序。通過運(yùn)用分析、比較、歸納、推理、歸納和演繹等科學(xué)的思維方法指導(dǎo)學(xué)生自主建立新概念，讓學(xué)生感知到新概念可靠的科學(xué)基礎(chǔ)，在矯正學(xué)生的“相異構(gòu)想”的同時培養(yǎng)了學(xué)生思維的邏輯性。

在“平面鏡成像”的鞏固練習(xí)中，常會有這樣的問題：一只小鳥在平靜的湖面上方飛過，當(dāng)小鳥距水面3米，湖深2米，問小鳥的像距水面多少米？學(xué)生看到水深為2米，就會認(rèn)為小鳥的像距水面最多2米。這反映學(xué)生對“平面鏡所成的是虛像”的理解有“相異構(gòu)想”。平面鏡成虛像又是比較抽象的概念，看不見，摸不著，如何矯正呢？教師可以運(yùn)用學(xué)生已有知識即平面鏡成像規(guī)律（物與像到平面鏡的距離相等），在此基礎(chǔ)上分析：小鳥的像是以湖面為平面鏡所成的像，運(yùn)用演繹推理的思維方法得出小鳥的像與小鳥到湖面的距離相等，所以應(yīng)該是3米。學(xué)生經(jīng)過判斷、適應(yīng)、調(diào)整、重新理解等一系列積極的思維活動，建構(gòu)了新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。思維訓(xùn)練不僅矯正了“相異構(gòu)想”，也讓學(xué)生的思維更具邏輯性。

5 優(yōu)化變式練習(xí)，“相異構(gòu)想”讓思維更靈活

學(xué)物理的目的是為了運(yùn)用物理，而物理概念和物理原理的運(yùn)用是通過解決問題來體現(xiàn)的。在課堂教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生用物理規(guī)律解釋日常自然現(xiàn)象，使學(xué)生不得不信服物理概念、規(guī)律的正確性，同時也使概念與原理得到創(chuàng)生和活化。變式練習(xí)可以幫助學(xué)生在運(yùn)用物理概（下轉(zhuǎn)第18頁）（上接第14頁）念、原理的過程中，不斷變更事物的非本質(zhì)屬性，產(chǎn)生新的問題情境，誘發(fā)學(xué)生從不同的角度去思考問題，用不同的方法解決問題，克服或弱化“相異構(gòu)想”的干擾，培養(yǎng)學(xué)生思維的多樣性、變通性，使學(xué)生思維更具靈活性。

在學(xué)生掌握平面鏡成像規(guī)律以后，為更好地實(shí)現(xiàn)由“同化”到“順應(yīng)”的認(rèn)知轉(zhuǎn)變，老師可以設(shè)置3個變式思考題：一是玻璃板后放一黑紙板，通過玻璃板還能看到鏡后的像嗎？第二個思考題是：歌曲《菊花臺》中有一段歌詞“北風(fēng)亂/夜未央/你的影子剪不斷/徒留我孤單/在湖面/成雙/”。以下對“成雙”的正確理解是：A.“我”和“你”成雙，B.“我”和“你的影子”成雙，C.“我”和湖面反射的“我的影子”成雙。第三個思考題是：小華在一家商場通過光亮的瓷磚地面看到了掛在天花板上的吊燈。她看到的其實(shí)是吊燈的 （填“虛”或“實(shí)”）像，小華發(fā)現(xiàn)通過地毯就看不到吊燈的像，這是因?yàn)楣庹丈涞降靥簳r發(fā)生了_____（填“鏡面”或“漫”）反射。對于同一個問題從不同的角度和側(cè)面切入，可以讓學(xué)生調(diào)整思考的角度與方向，運(yùn)用分析與綜合思維能力的方法，通過類比進(jìn)行知識遷移。這樣，既能進(jìn)一步解決學(xué)生的“相異構(gòu)想”又訓(xùn)練了學(xué)生思維的靈活性。

思維是物理學(xué)的靈魂，發(fā)展學(xué)生的思維能力是初中物理教學(xué)的本質(zhì)所在。初中物理在培養(yǎng)學(xué)生思維能力方面有著得天獨(dú)厚的條件，老師應(yīng)該更多地走進(jìn)學(xué)生的內(nèi)心世界，觸及學(xué)生的心靈，發(fā)現(xiàn)學(xué)生已有的“相異構(gòu)想”。針對學(xué)生的“相異構(gòu)想”，通過合理設(shè)計、實(shí)施有效的教學(xué)策略，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知順應(yīng)、認(rèn)知反饋，在解決學(xué)生“相異構(gòu)想”的同時又能提升學(xué)生的物理思維品質(zhì)。

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