基于認(rèn)知沖突的初中物理概念教學(xué)探討

(江蘇省丹陽(yáng)市華南實(shí)驗(yàn)學(xué)校，江蘇 丹陽(yáng) 212300)

1 引言

概念是初中物理學(xué)科知識(shí)體系的基礎(chǔ)，學(xué)生只有在充分理解物理概念的前提下，才能對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行分析，掌握相應(yīng)的物理原理。概念教學(xué)不僅關(guān)系著物理教學(xué)的實(shí)際效果，更是培養(yǎng)學(xué)生能力的一個(gè)重要途徑，必須得到足夠的重視。在當(dāng)前的初中物理概念教學(xué)中，存在著許多問(wèn)題，學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中構(gòu)建的錯(cuò)誤前概念，往往影響其正確理解物理概念，導(dǎo)致教學(xué)無(wú)法取得預(yù)期效果。物理教師需要對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤前概念進(jìn)行梳理，創(chuàng)設(shè)情景激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，采取切實(shí)可行的措施，保證初中物理概念教學(xué)的有效性。

2 初中物理概念教學(xué)的難點(diǎn)

物理概念是物理現(xiàn)象的本質(zhì)在人腦中的反映，是對(duì)物理事物的抽象，也是在長(zhǎng)期觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)和思考的過(guò)程中得到的產(chǎn)物。通過(guò)概念教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生逐步形成和理解物理概念，能夠幫助其更好地掌握物理規(guī)律、發(fā)展認(rèn)知能力，這也是初中物理教學(xué)改革的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

但是從目前來(lái)看，在初中物理概念教學(xué)中存在著許多的難點(diǎn)和問(wèn)題，嚴(yán)重影響了教學(xué)的有效性。具體來(lái)講，一是概念本身理解難度較大，初中物理概念大體上可以分為兩種不同的類(lèi)型，一種是對(duì)物質(zhì)基本屬性的描述，如顏色、質(zhì)量、密度、沸點(diǎn)等，[1]要求學(xué)生必須掌握認(rèn)識(shí)事物的基本方法，了解其本質(zhì)屬性，結(jié)合本質(zhì)屬性對(duì)事物進(jìn)行區(qū)分，對(duì)于學(xué)生的理解能力要求較高;另一種是對(duì)物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)的特性的描述，如速度、功率、電壓、電流等，要求學(xué)生具備較為豐富的生活經(jīng)驗(yàn)和一定的抽象思維能力。二是物理學(xué)科特點(diǎn)的影響，物理學(xué)科是一門(mén)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)和觀(guān)察的學(xué)科，觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)是建構(gòu)概念的主要途徑，想要學(xué)好物理概念，學(xué)生必須具備較強(qiáng)的理解能力、閱讀能力和思考能力。在初中物理概念教學(xué)中，有教師經(jīng)常會(huì)以理論講解來(lái)代替實(shí)驗(yàn)操作，要求學(xué)生通過(guò)背誦的方式掌握實(shí)驗(yàn)操作的流程和現(xiàn)象，這樣學(xué)生的認(rèn)知完全是由教師主導(dǎo)，他們的思維能力無(wú)法得到提高，對(duì)于概念的認(rèn)知也缺乏基礎(chǔ)支撐。[2]三是前概念的影響，初中生剛開(kāi)始接觸物理，對(duì)于物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)多數(shù)源自生活的體悟，在缺乏系統(tǒng)性引導(dǎo)的情況下，學(xué)生會(huì)形成一些錯(cuò)誤前概念，這些前概念的存在嚴(yán)重影響了他們對(duì)于物理概念的理解和認(rèn)識(shí)，教師想要通過(guò)簡(jiǎn)單的課堂講解來(lái)幫助學(xué)生扭轉(zhuǎn)這種錯(cuò)誤認(rèn)知，存在相當(dāng)大的難度。

3 認(rèn)知沖突策略的內(nèi)涵與意義

認(rèn)知沖突策略的基礎(chǔ)是建構(gòu)主義理論，強(qiáng)調(diào)針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤前概念，激發(fā)認(rèn)知沖突，進(jìn)而通過(guò)有效的教學(xué)實(shí)現(xiàn)概念轉(zhuǎn)變。認(rèn)知沖突指當(dāng)個(gè)體意識(shí)到自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和認(rèn)識(shí)環(huán)境存在不一致或者不協(xié)調(diào)時(shí)所形成的心理緊張狀態(tài)，對(duì)于學(xué)生而言，認(rèn)知沖突指學(xué)生原本認(rèn)知結(jié)構(gòu)與新知識(shí)之間出現(xiàn)了難以包容的矛盾?，F(xiàn)代教學(xué)心理學(xué)指出：當(dāng)個(gè)體觀(guān)念出現(xiàn)不協(xié)調(diào)時(shí)，會(huì)采取相應(yīng)的措施和方法，對(duì)自身的觀(guān)念做出改變，消除不平衡狀態(tài)，獲得新的協(xié)調(diào)，從這個(gè)角度分析，認(rèn)知沖突可以引發(fā)態(tài)度和觀(guān)念等的變化。[3]在物理教學(xué)中，通過(guò)引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的方式，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升課堂教學(xué)效率，推動(dòng)學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。建構(gòu)主義認(rèn)為：學(xué)習(xí)是學(xué)生的自主性活動(dòng)，學(xué)生應(yīng)該運(yùn)用現(xiàn)有知識(shí)，對(duì)新知識(shí)進(jìn)行探究和建構(gòu)，有研究指出：對(duì)于前概念的不滿(mǎn)，是推動(dòng)學(xué)生轉(zhuǎn)變觀(guān)念的主要因素之一，因此，在初中物理教學(xué)中，通過(guò)引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突的方式，能夠調(diào)動(dòng)其對(duì)于新知識(shí)學(xué)習(xí)的積極性，降低學(xué)習(xí)難度，提升教學(xué)效果。認(rèn)知沖突策略是以認(rèn)識(shí)沖突為前提，通過(guò)恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法來(lái)解決沖突。在初中物理概念教學(xué)中，教師可以結(jié)合具體情況，從學(xué)生的認(rèn)知沖突著手，開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生更好地理解和掌握物理概念。[3]

4 基于認(rèn)知沖突的初中物理概念教學(xué)

物理概念本身的抽象性往往使得學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，主要原因是學(xué)生本身的認(rèn)知能力被概念限制，忽略了概念產(chǎn)生的背景。因此，在初中物理概念教學(xué)中，教師應(yīng)該盡量聯(lián)系現(xiàn)實(shí)生活，從學(xué)生的認(rèn)知沖突出發(fā)，設(shè)置課堂教學(xué)活動(dòng)。這里以初中物理中“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”教學(xué)為例，對(duì)基于認(rèn)知沖突的物理概念教學(xué)策略進(jìn)行探討。

4.1 創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境

在教學(xué)前，教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境的方式，吸引學(xué)生的注意力，為新知識(shí)的導(dǎo)入做好鋪墊。例如，教師可以創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的情境，提出問(wèn)題:上課期間教室里很悶熱，于是大家打開(kāi)了窗戶(hù)，此時(shí)一陣風(fēng)從外面吹來(lái)，會(huì)發(fā)生什么?如果風(fēng)是從教室內(nèi)向外吹，又會(huì)發(fā)生什么?[4]利用學(xué)生十分熟悉的生活情境，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)探索答案:從外向內(nèi)吹的風(fēng)會(huì)帶來(lái)涼爽，從內(nèi)往外吹的風(fēng)則會(huì)關(guān)上教室的門(mén)。這一點(diǎn)啟示已經(jīng)暴露出了學(xué)生的前概念。在現(xiàn)實(shí)生活中，學(xué)生普遍認(rèn)為當(dāng)你用力去吹一個(gè)物體時(shí)，它會(huì)距離你越來(lái)越遠(yuǎn)，如紙條、肥皂泡等，而這樣的經(jīng)驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致學(xué)生很難理解一個(gè)客觀(guān)事實(shí):如果從表面向一個(gè)物體吹氣，它會(huì)向你靠近。當(dāng)學(xué)生感到困惑時(shí)，教師不應(yīng)該直接給出解答，可以繼續(xù)設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)情境:取一個(gè)飲水機(jī)上用的空桶，在桶口放入一個(gè)小紙團(tuán)，選擇5個(gè)學(xué)生，分別對(duì)著桶口吹氣，看能不能將紙團(tuán)吹進(jìn)桶內(nèi)。結(jié)果所有的學(xué)生都無(wú)法辦到，甚至越是用力吹，紙團(tuán)就越會(huì)從桶口跳出。[5]

4.2 引導(dǎo)小組討論

上述教學(xué)情境可以緊緊吸引學(xué)生的注意力，然后對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，鼓勵(lì)其進(jìn)行小組討論，引導(dǎo)其對(duì)各自的預(yù)測(cè)結(jié)果和看法進(jìn)行分享和交流，這些預(yù)測(cè)結(jié)果可以是學(xué)生根據(jù)自身的生活經(jīng)驗(yàn)獲得，可以是主觀(guān)判斷，無(wú)論對(duì)錯(cuò)，做好記錄工作，為后續(xù)的討論分析提供素材。最后，每個(gè)小組派一名代表，將小組成員的想法向全班展示。通過(guò)這樣的方式，學(xué)生能夠彼此交換自身的想法，解決一部分問(wèn)題，然后全班展示，將尚未解決的問(wèn)題進(jìn)行分享，在這種情況下，不同的結(jié)論可能會(huì)引發(fā)不同的看法，學(xué)生通過(guò)討論和分析，對(duì)于真相更加渴望，參與教學(xué)活動(dòng)的積極性也就更高。在注意力高度集中的情況下，課堂效率的提高也就水到渠成。[6]

4.3 引發(fā)認(rèn)知沖突

在小組討論后，教師可以借助上述實(shí)驗(yàn)的效果，針對(duì)創(chuàng)設(shè)出的教學(xué)情境進(jìn)行簡(jiǎn)化，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行展示。例如，可用紙盒代表教室，在紙盒一側(cè)裁出“門(mén)”，另一側(cè)蓋上玻璃方便觀(guān)察，然后利用吹風(fēng)機(jī)來(lái)制造風(fēng)，模擬從教室內(nèi)向外吹風(fēng)的現(xiàn)象，學(xué)生會(huì)看到“門(mén)”關(guān)上了。再次模擬風(fēng)從教室外向內(nèi)吹的現(xiàn)象，學(xué)生發(fā)現(xiàn)“門(mén)”同樣關(guān)上了。通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示，學(xué)生們會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況與自己的預(yù)測(cè)結(jié)果出現(xiàn)了矛盾沖突:教室的門(mén)是向內(nèi)開(kāi)的，按照“常理”，當(dāng)風(fēng)從內(nèi)向外吹時(shí)，會(huì)推動(dòng)門(mén)關(guān)閉，但是為什么從外向內(nèi)吹的風(fēng)也會(huì)使門(mén)關(guān)呢?實(shí)驗(yàn)結(jié)果擺在面前，不可能出錯(cuò)，那么是自己以往的認(rèn)知錯(cuò)了?通過(guò)這樣的方式，教師可以引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，然后繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組討論，對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行解釋?zhuān)源藖?lái)為錯(cuò)誤前概念的轉(zhuǎn)變奠定基礎(chǔ)。

4.4 建立物理概念

結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)，教師可以提出相應(yīng)的問(wèn)題:在門(mén)靜止不動(dòng)的情況下，門(mén)兩側(cè)的受力情況如何?究竟是在哪一種力的作用下，教室門(mén)才會(huì)關(guān)上?以吹風(fēng)機(jī)模擬吹風(fēng)，改變了什么條件?在提出問(wèn)題后，教師應(yīng)該與學(xué)生共同分析，結(jié)合教材的相關(guān)知識(shí)，使得學(xué)生得到問(wèn)題的答案:當(dāng)門(mén)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其兩側(cè)都會(huì)受到大氣壓力的作用，且壓力平衡，造成門(mén)關(guān)閉的力并非風(fēng)力，而是不平衡的大氣壓力，吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)會(huì)增大門(mén)

右側(cè)的氣體流速。在進(jìn)行總結(jié)分析后，學(xué)生可以在教師的引導(dǎo)下建立其相應(yīng)的物理概念:氣體流速與大氣壓強(qiáng)呈負(fù)相關(guān)，流速越大則大氣壓強(qiáng)越小。這樣不僅能夠幫助學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)物理概念，也可以通過(guò)小組討論和師生交流的方式，營(yíng)造出良好的課堂氛圍，提升教學(xué)的有效性。[7]

4.5 優(yōu)化拓展應(yīng)用

在完成物理概念的構(gòu)建后，教師還要做好拓展訓(xùn)練，幫助學(xué)生加深對(duì)于概念的理解和記憶，使得其不僅能夠掌握相關(guān)概念，還能夠利用概念來(lái)對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行分析。在進(jìn)行拓展應(yīng)用的過(guò)程中，教師可以從學(xué)生感興趣的話(huà)題入手，設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單、操作性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生更好地參與其中。例如:在一個(gè)漏斗下放一個(gè)乒乓球，向下吹氣，乒乓球是否會(huì)掉落?在水槽中放入兩個(gè)乒乓球，使之靠得較近，此時(shí)如果用一個(gè)注射器向兩個(gè)乒乓球之間注水，則乒乓球會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)?通過(guò)這樣的拓展應(yīng)用，能夠幫助學(xué)生強(qiáng)化對(duì)于相關(guān)物理概念的理解和認(rèn)知，激發(fā)其好奇心和探索欲，使得學(xué)生逐步理解物理，愛(ài)上物理。

4.6 重視教學(xué)反思

教學(xué)結(jié)束后，教師還應(yīng)做好相應(yīng)的教學(xué)反思工作。皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論指出：學(xué)習(xí)是以學(xué)生積極參與知識(shí)重組為核心。因此在初中物理概念教學(xué)中，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生參與概念建構(gòu)的過(guò)程，幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤的前概念，通過(guò)認(rèn)知沖突策略，在引發(fā)認(rèn)知沖突的同時(shí)對(duì)沖突進(jìn)行解決，使得學(xué)生能夠?qū)⒃镜木哂胸?fù)遷移作用的前概念轉(zhuǎn)化為正確的物理概念。結(jié)合上述教學(xué)活動(dòng)分析，在小組討論環(huán)節(jié)，學(xué)生彼此交流各自的觀(guān)點(diǎn)，能夠更加客觀(guān)地看到自己的不足;而在矛盾制造后，教師應(yīng)該與學(xué)生共同分析，通過(guò)合理引導(dǎo)來(lái)使得學(xué)生構(gòu)建正確的物理概念，配合拓展應(yīng)用，加深其對(duì)于相關(guān)概念的理解。[8]

5 結(jié)語(yǔ)

初中物理概念教學(xué)是物理教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，對(duì)于物理教學(xué)影響巨大。針對(duì)當(dāng)前初中物理概念教學(xué)的難點(diǎn)，教師可以在教學(xué)中運(yùn)用認(rèn)知沖突策略，通過(guò)切實(shí)可行的措施和方法，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突并解決沖突，結(jié)合后續(xù)的拓展應(yīng)用，使得學(xué)生能夠更好地理解物理概念，提升教學(xué)的有效性。