創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突優(yōu)化問題情境

黃峰

摘 要：物理核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。科學(xué)探究是發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要途徑。根據(jù)建構(gòu)主義的觀點(diǎn)，情境是探究式教學(xué)活動(dòng)開展的前提，不僅要重視創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，更要重視教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的優(yōu)化，以更好地激發(fā)學(xué)生的探索興趣，讓學(xué)生有主動(dòng)參與學(xué)習(xí)的愿望，在教學(xué)中有效落實(shí)對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；科學(xué)探究；建構(gòu)主義；教學(xué)情境；優(yōu)化學(xué)習(xí)興趣

教育部在《關(guān)于全面深化課程改革落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的意見》中提出“教育部將組織研究提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系，明確學(xué)生應(yīng)具備的適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力” [ 1 ]。作為一線教師，我們?cè)趶氖挛锢斫虒W(xué)過程中不僅要注重學(xué)科知識(shí)的教學(xué)，更要關(guān)注對(duì)學(xué)生物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

1 注重科學(xué)探究，培養(yǎng)核心素養(yǎng)

物理核心素養(yǎng)包括物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，是學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的重要構(gòu)成[ 2 ]。筆者認(rèn)為科學(xué)探究活動(dòng)是發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的重要途徑。通過科學(xué)探究活動(dòng)，能引導(dǎo)學(xué)生形成正確的物理觀念和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，養(yǎng)成科學(xué)思維習(xí)慣，學(xué)會(huì)自主學(xué)習(xí)。而要有效開展科學(xué)探究活動(dòng)，首先要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探索欲望，讓學(xué)生成為知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者。

2 關(guān)注情境創(chuàng)設(shè)，激發(fā)探究興趣

義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)指出“科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式之一”[ 3 ]。作為物理探究式教學(xué)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)的建構(gòu)主義認(rèn)為：學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學(xué)習(xí)資源，通過主動(dòng)的意義建構(gòu)的方式獲得的[ 4 ]。學(xué)習(xí)總是與一定的情境相聯(lián)系的，所以教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)是教學(xué)設(shè)計(jì)的最重要的內(nèi)容之一。

教學(xué)情境是指根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教材內(nèi)容以及學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平，教師有目的地創(chuàng)設(shè)與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的情景。恰當(dāng)?shù)那榫?，能有效激發(fā)學(xué)生的探索欲望。雖然很多教師同行都意識(shí)到情境在教學(xué)中的重要作用，但在具體教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)的情境還是限于教材引言中提到的案例或?qū)咐M(jìn)行簡(jiǎn)單的擴(kuò)充，補(bǔ)充幾個(gè)類似的例子，如此創(chuàng)設(shè)的情境，學(xué)生或許已經(jīng)提前知道結(jié)果，有時(shí)很難激發(fā)學(xué)生的興趣，在教學(xué)中容易讓學(xué)生產(chǎn)生無趣的感覺。因此，教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮所創(chuàng)設(shè)的情境是否能激發(fā)學(xué)生的探索欲望，是否有利于學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)。

3 創(chuàng)設(shè)認(rèn)知沖突，優(yōu)化問題情境

古人云：“學(xué)啟于思，思源于疑”，問題能使學(xué)生認(rèn)知上產(chǎn)生沖突，使學(xué)生產(chǎn)生解決問題的沖動(dòng)，激發(fā)學(xué)習(xí)的驅(qū)動(dòng)力。所以筆者認(rèn)為，在教學(xué)中，教師不僅要重視課堂教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)，還要抓住初中學(xué)生好奇心強(qiáng)的心理特點(diǎn)，積極探索情境創(chuàng)設(shè)中可優(yōu)化之處，將問題融入情境中，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生產(chǎn)生探索其中物理奧秘的欲望?，F(xiàn)就本人在教學(xué)中創(chuàng)設(shè)的兩個(gè)情境案例，結(jié)合具體的教學(xué)實(shí)施談一談情境創(chuàng)設(shè)的優(yōu)化，希望能起到拋磚引玉的作用。

案例一：在“升華和凝華”這節(jié)課中，北師大版教材是通過加熱碘升華現(xiàn)象導(dǎo)入新課，然后列舉一些生活中的升華、凝華現(xiàn)象。由于生活中升華和凝華現(xiàn)象不是很常見，尤其是學(xué)生很難想象物質(zhì)能從固態(tài)直接變成氣態(tài)，所以在以往的教學(xué)中，很多學(xué)生在學(xué)完本課內(nèi)容后，對(duì)升華和凝華現(xiàn)象依然“陌生”。

在本課的教學(xué)中，筆者利用碘的升華、凝華現(xiàn)象，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)了新的教學(xué)情景，具體做法如下：先將少量的碘裝入一個(gè)小燒瓶?jī)?nèi)，用橡皮塞塞緊，并對(duì)瓶?jī)?nèi)的碘進(jìn)行加熱，使之升華，后停止加熱，瓶?jī)?nèi)的碘蒸氣重新凝華后附在燒瓶?jī)?nèi)壁；同時(shí)準(zhǔn)備兩個(gè)能夠放入小燒瓶的塑料杯子，一個(gè)紫色（與碘蒸氣的顏色相同或相近）、一個(gè)白色，并在紫色杯子內(nèi)裝了半杯熱水，在白色杯子內(nèi)裝了半杯冰水。

師：老師這兒有個(gè)神奇的瓶子，把這個(gè)瓶子放入紫色的杯子里，就能變成紫色，放在白色的杯子里，就能變成原來的顏色，你們相信嗎？不相信??？！那老師就給你們演示一下。

筆者將小燒瓶放入紫色杯子中，原來附在燒瓶壁上的碘在杯子中的熱水的加熱下重新升華，變成了碘蒸氣，整個(gè)燒瓶呈現(xiàn)漂亮的紫色，學(xué)生對(duì)這個(gè)漂亮的瓶子感到驚訝和喜歡，然后筆者又將小燒瓶放入白色杯子中，碘蒸氣遇到冷的冰水，重新凝華，附在燒瓶壁上，燒瓶重新變成無色透明，反復(fù)數(shù)次。

學(xué)生感到驚訝，于是有聰明的學(xué)生質(zhì)疑：瓶?jī)?nèi)有什么物質(zhì)，要求上講臺(tái)檢查。由于碘的量很少，且學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容前沒有接觸過碘這種物質(zhì)，所以在查看的時(shí)候并不會(huì)注意到這些附在燒瓶壁上的細(xì)小的碘顆粒，于是悻悻而歸。

這時(shí)筆者再問瓶?jī)?nèi)有東西嗎？學(xué)生雖然還是懷疑，但還是回答沒有，緊接著筆者又問，真沒有東西嗎？于是把小燒瓶放在展臺(tái)上，將攝像頭拉近、放大燒瓶的畫面，調(diào)整角度，學(xué)生終于看到瓶上附有許多不仔細(xì)觀察是無法發(fā)現(xiàn)的碘顆粒。

接著筆者繼續(xù)將紫色杯子內(nèi)的熱水倒入透明的大燒杯中，將小燒瓶放進(jìn)大燒杯中，通過投影讓學(xué)生觀察瓶壁上的碘顆粒重新變成碘蒸氣的過程，為了能夠幫助學(xué)生理解這個(gè)過程中，碘是直接由固態(tài)變成氣態(tài)的，筆者又將準(zhǔn)備好的少量冰塊放在另一個(gè)燒杯中進(jìn)行加熱使之熔化并最終完全汽化，讓學(xué)生對(duì)比兩個(gè)過程。

在實(shí)際教學(xué)操作時(shí)應(yīng)注意：

（1）由于碘這種物質(zhì)的熔點(diǎn)為113℃，直接對(duì)碘進(jìn)行加熱，過高的溫度容易產(chǎn)生碘熔化的現(xiàn)象，造成學(xué)生學(xué)習(xí)的障礙，而要展示碘的升華過程，水浴法是個(gè)很好的選擇。

（2）.燒瓶?jī)?nèi)放入的碘的量要少，這樣凝華后附在燒瓶壁上的碘顆粒很少，不容易被發(fā)現(xiàn)。

（3）為使升華、凝華現(xiàn)象明顯，杯子中應(yīng)裝入溫度較高的熱水和溫度較低的冰水，這樣碘充分升華后色彩更絢麗，凝華后燒瓶更通透。

類似的演示實(shí)驗(yàn)加上不一樣的情境，可以帶來不一樣的課堂效果。在這個(gè)改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)情境中，碘蒸氣的絢麗令學(xué)生驚嘆，然而凝華后的燒瓶看似空無一物，能引發(fā)了學(xué)生的強(qiáng)烈質(zhì)疑，這樣的情境能讓學(xué)生記憶猶新，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生探索的興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。通過最后對(duì)現(xiàn)象的分析，培養(yǎng)了學(xué)生的評(píng)判性思維，讓學(xué)生學(xué)會(huì)要認(rèn)真觀察現(xiàn)象。當(dāng)然，對(duì)升華和凝華這兩種物態(tài)變化的理解更加深刻了，同時(shí)也能舉一反三，發(fā)現(xiàn)生活中的升華、凝華現(xiàn)象，學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和思維能力也在這樣的潛移默化中得以形成和發(fā)展。

案例二：在北師大版八年級(jí)物理“物體的顏色”這節(jié)課中，教材的編寫是從展示彩虹這種色散現(xiàn)象導(dǎo)入新課的。彩虹雖美，但產(chǎn)生的原因?qū)W生們?cè)缫咽熘?，而教師在上課時(shí)還是以色散這種現(xiàn)象來導(dǎo)入新課，勢(shì)必又是一個(gè)“平淡”、“無趣”的開始，如何激發(fā)學(xué)生的探索欲望、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性？筆者對(duì)本課的新課導(dǎo)入設(shè)計(jì)了一個(gè)“越擦越黑的綠‘黑板”實(shí)驗(yàn)情境。

出于保護(hù)學(xué)生視力的目的，現(xiàn)在學(xué)校教室基本上配備的都是綠色的“黑板”（以下簡(jiǎn)稱綠板），筆者以這種綠板為創(chuàng)設(shè)情境的素材。在開始上課前，筆者先用沾有白色粉筆灰的黑板擦先將綠板擦過一遍，讓綠板沾上一層白色粉筆灰，然后用白色粉筆隨便在綠板上寫幾個(gè)與上課無關(guān)的文字。接著在電腦上新建一個(gè)PPT空白文檔，將文檔底色設(shè)置為大紅色，并將PPT課件全屏播放。準(zhǔn)備好這些，開始上課了，筆者設(shè)計(jì)了一些問答：

師：“我們這個(gè)‘黑板是什么顏色的？”

生：“綠色的?！?/p>

師：“大家現(xiàn)在看到的‘黑板是什么顏色的？”

生：“紅色的?！?/p>

師：“如果我用濕布把黑板上的這些字擦掉，‘黑板會(huì)是什么顏色的呢？”

生：“當(dāng)然還是綠色的?！?/p>

然而，當(dāng)筆者用濕布擦掉黑板上的這些字和粉筆灰，綠板呈現(xiàn)的是黑顏色時(shí)，學(xué)生感到驚訝，為什么綠色的“黑板”真的變成黑色了，帶著這樣的疑惑自然對(duì)將要學(xué)習(xí)的物體的顏色之謎更加有興趣了。

在這個(gè)情境的創(chuàng)設(shè)中要注意的是：

（1）擦去綠板上的文字時(shí)，要用濕布，盡可能露出綠板本來的顏色。

（2）要將教室中的其它光源關(guān)閉，只保留投影儀投射的紅光，否則容易出現(xiàn)如日光燈的白光照射在擦去文字的綠板上，綠板依然呈現(xiàn)綠顏色。

這個(gè)教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)利用的是物體顏色原理，白色的物體能反射所有顏色的光，而綠色的物體能反射綠顏色的光，吸收其它顏色的光，將綠板事先用帶有白色粉筆灰的黑板擦擦過后，綠板上會(huì)沾上一層白色的粉筆灰，把PPT背景設(shè)置為紅色，投射到綠板上的紅光能被反射出來，學(xué)生看到的綠板是紅顏色的；而用濕布擦去粉筆灰，露出的綠板吸收了投影儀投射的紅光，由于沒有光反射出來，綠板看起來就是黑色的。好奇是人的天性，好奇心是探索的驅(qū)動(dòng)力，充分利用學(xué)生的好奇心，創(chuàng)設(shè)令人意想不到的情境，能夠引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，當(dāng)學(xué)生的好奇心被調(diào)動(dòng)起來后，自然會(huì)不找到答案誓不罷休，當(dāng)學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)無法解釋遇到的問題時(shí)，會(huì)促使學(xué)生針對(duì)問題展開積極主動(dòng)的思維活動(dòng)，進(jìn)而重新建構(gòu)起新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)；同時(shí)在發(fā)現(xiàn)和解決問題的過程中，學(xué)生能感受到探求知識(shí)的快樂和獲得成功的喜悅，并形成正確的物理觀念和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

因此，廣大教師同行在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮教學(xué)情境創(chuàng)設(shè)的優(yōu)化，避免情境創(chuàng)設(shè)落入 “俗套”，讓物理課堂更有吸引力，進(jìn)而有效落實(shí)發(fā)展學(xué)生物理核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。以上兩個(gè)情境案例在實(shí)際教學(xué)的實(shí)施中能有效激發(fā)學(xué)生探究興趣，相信以廣大物理教師的聰明智慧能創(chuàng)設(shè)出更多更好的情境案例。

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