曾立輝

物理概念是客觀事物的物理共同屬性和本質(zhì)特征在人們頭腦中的反映，是物理事物的抽象，是觀察、實(shí)驗(yàn)和思維相結(jié)合的產(chǎn)物.使學(xué)生形成、理解和掌握物理概念，進(jìn)而掌握物理規(guī)律、發(fā)展認(rèn)識(shí)能力，是中學(xué)物理教學(xué)的核心內(nèi)容之一.但由于初中生對(duì)于物理現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)多基于生活經(jīng)驗(yàn)，且剛剛接觸物理，因此對(duì)很多初中物理抽象概念的理解較為片面，存在很多錯(cuò)誤的前概念.研究表明：這些前概念會(huì)阻礙學(xué)生科學(xué)地認(rèn)識(shí)物理現(xiàn)象，制約物理知識(shí)的系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化，而傳統(tǒng)教學(xué)很難轉(zhuǎn)變這些前概念.如何有效轉(zhuǎn)變初中生的前概念，“為概念轉(zhuǎn)變而教”成為當(dāng)前初中物理教學(xué)的難點(diǎn)課題.

1 認(rèn)知沖突策略

“概念轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)理論”認(rèn)為，科學(xué)概念的學(xué)習(xí)過(guò)程并不是新的信息和詞匯點(diǎn)滴積累的過(guò)程，而是在教學(xué)的影響下，兒童的前概念不斷轉(zhuǎn)變與發(fā)展成為科學(xué)概念的過(guò)程.認(rèn)知沖突策略就是基于建構(gòu)主義理論針對(duì)轉(zhuǎn)變前概念的教學(xué)策略之一，雖然認(rèn)知沖突不一定會(huì)引發(fā)學(xué)習(xí)者的概念轉(zhuǎn)變，但認(rèn)知沖突可被看成是概念轉(zhuǎn)變過(guò)程的起點(diǎn).

所謂認(rèn)知沖突，是指學(xué)生的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)與所學(xué)新知識(shí)之間無(wú)法包容的矛盾.認(rèn)知沖突策略則指的是建立在認(rèn)知沖突和解決沖突基礎(chǔ)上的教學(xué)策略，學(xué)生的認(rèn)知沖突可分為兩種：一種是學(xué)習(xí)者對(duì)某一物理現(xiàn)象的認(rèn)知結(jié)構(gòu)與真實(shí)的物理現(xiàn)象之間的矛盾與沖突；另一種是不同學(xué)習(xí)者對(duì)同一物理事實(shí)的兩種不同認(rèn)知結(jié)構(gòu)之間的矛盾與沖突.

目前，研究者提出了多種不同過(guò)程及側(cè)重點(diǎn)的認(rèn)知沖突策略，本文結(jié)合已有研究成果和初中教學(xué)實(shí)際，總結(jié)出認(rèn)知沖突策略的5個(gè)階段：（1）創(chuàng)設(shè)情境，預(yù)測(cè)結(jié)果，創(chuàng)設(shè)情景讓學(xué)生預(yù)測(cè)其結(jié)果，以此來(lái)揭示學(xué)生的前概念；（2）小組分享，暴露觀點(diǎn)，讓學(xué)生通過(guò)討論交流，明確自己和其他學(xué)生的觀點(diǎn)，學(xué)生之間對(duì)現(xiàn)有的觀點(diǎn)進(jìn)行爭(zhēng)論或質(zhì)疑；（3）制造矛盾，引起沖突，設(shè)計(jì)矛盾事件，并讓學(xué)生嘗試解釋，以此引起認(rèn)知沖突；（4）建立概念，解決沖突，教師用科學(xué)概念進(jìn)行理論解釋；（5）拓展應(yīng)用，強(qiáng)化概念，設(shè)置多種新情境，讓學(xué)生用剛習(xí)得的科學(xué)概念解決問(wèn)題.

2 設(shè)計(jì)案例——流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系

本文以“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”為例，展示基于學(xué)生認(rèn)知沖突的初中物理概念教學(xué)策略.

2.1 創(chuàng)設(shè)情境，預(yù)測(cè)結(jié)果

【情境1】 教室的門與窗是對(duì)著開(kāi)的，如果此時(shí)一陣風(fēng)“呼”地從教室內(nèi)向外吹（如圖1），將會(huì)發(fā)生什么？風(fēng)從教室內(nèi)向外吹時(shí)，門為什么會(huì)關(guān)呢？

設(shè)計(jì)意圖 創(chuàng)設(shè)熟悉的生活情境，學(xué)生通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)很容易預(yù)測(cè)結(jié)果，但在解釋原因時(shí)，學(xué)生可能會(huì)回答是風(fēng)力使門關(guān)上的，從而暴露學(xué)生的前概念.學(xué)生從實(shí)際的生活經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你吹向一個(gè)物體時(shí)，這個(gè)物體會(huì)遠(yuǎn)離你，比如吹肥皂泡.這個(gè)經(jīng)驗(yàn)使得學(xué)生很難理解一個(gè)事實(shí)：當(dāng)你在表面吹一個(gè)物體的時(shí)候，它會(huì)靠近你.

【情境2】 那么如果風(fēng)從教室外向內(nèi)吹（如圖2），門還會(huì)關(guān)上么？

設(shè)計(jì)意圖 在情境1的基礎(chǔ)上，稍加改變，若學(xué)生按照之前的解釋來(lái)預(yù)測(cè)結(jié)果，將會(huì)得出與實(shí)際情況不符的結(jié)果.

教師在課前布置具體體驗(yàn)任務(wù)，將全班學(xué)生分成若干體驗(yàn)小組，每組4人，要求每個(gè)體驗(yàn)小組根據(jù)自己的猜想，探究1-2個(gè)因素，學(xué)生嚴(yán)格按照“控制變量法”的方法來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并利用手機(jī)拍攝實(shí)驗(yàn)過(guò)程，拍攝過(guò)程需詳細(xì)描述實(shí)驗(yàn)器材，記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程，解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

設(shè)計(jì)意圖 學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)或預(yù)習(xí)教材，提出合理猜想，通過(guò)自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，參與實(shí)踐，刺激學(xué)生的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等感官，學(xué)生在獲得感性認(rèn)識(shí)的同時(shí)，引起學(xué)生內(nèi)在的認(rèn)知沖突，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和體驗(yàn)愿望.

2.2 小組分享，暴露觀點(diǎn)

【小組分享】 小組成員分享各自的解釋和預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這些解釋和預(yù)測(cè)可以建立在學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)或直覺(jué)上，并將每個(gè)同學(xué)的想法進(jìn)行記錄.

【展示觀點(diǎn)】 每組可以選擇一個(gè)代表向全班展示自己小組成員的所有想法.

設(shè)計(jì)意圖 通過(guò)小組成員之間的分享、交流、討論，有些問(wèn)題在小組內(nèi)就能夠得到解決，通過(guò)全班展示交流，可以使結(jié)論或問(wèn)題在全班分享，學(xué)生對(duì)第二個(gè)情境的預(yù)測(cè)結(jié)果存在爭(zhēng)議，有學(xué)生認(rèn)為門會(huì)打開(kāi)，有學(xué)生認(rèn)為門會(huì)關(guān)上.在這種情況下，學(xué)生十分渴望看到結(jié)果.

2.3 制造矛盾，引起沖突

【演示實(shí)驗(yàn)】 教師用自制的門模型和吹風(fēng)機(jī)來(lái)模擬風(fēng)從內(nèi)往外吹的現(xiàn)象，門關(guān)上了.接著再模擬風(fēng)從外向內(nèi)吹的現(xiàn)象（圖3），學(xué)生看到門也關(guān)上了.

設(shè)計(jì)意圖 教師在演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和自己預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾，從而引發(fā)認(rèn)知沖突，小組成員之間嘗試去解釋這一現(xiàn)象，為學(xué)生轉(zhuǎn)變錯(cuò)誤的前概念奠定基礎(chǔ).

2.4 建立概念，解決沖突

【教師提示】 門靜止時(shí)兩面的受力情況？什么力使門關(guān)上？用吹風(fēng)機(jī)吹風(fēng)改變了什么？

【共同分析】 靜止時(shí)門兩面受到的大氣壓力平衡，不平衡的大氣壓力使門關(guān)上，吹風(fēng)增加了門右側(cè)的氣體流速.

【建立概念】 氣體的流速越大，壓強(qiáng)越小.

設(shè)計(jì)意圖 作圖（如圖4）并提問(wèn)啟發(fā)學(xué)生思考，在思考過(guò)程中，師生共同分析，并引導(dǎo)學(xué)生給出合理的猜想，從而建立科學(xué)概念.

2.5 拓展應(yīng)用，強(qiáng)化概念

【拓展1】 如果你手中夾著紙帶的一端，然后向著紙帶的上表面吹氣，紙帶會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？

【拓展2】 乒乓球放在漏斗內(nèi)，如果向下吹氣的時(shí)候，乒乓球會(huì)掉下來(lái)嗎？

【拓展3】 在水槽中有兩個(gè)緊靠的乒乓球（圖5），當(dāng)用注射器向兩球之間注射水時(shí)，小球會(huì)怎么樣運(yùn)動(dòng)？

【學(xué)生自主探究】 學(xué)生利用教師提供的實(shí)驗(yàn)器材自主探究以上3個(gè)實(shí)驗(yàn)，并利用剛剛建立的科學(xué)概念，解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果.

【拓展4】 飛機(jī)的升力是怎樣產(chǎn)生的？

【拓展5】 美麗的弧線——香蕉球，球?yàn)槭裁磿?huì)在空中轉(zhuǎn)彎？

【拓展6】 地鐵站、火車站為何要設(shè)置黃色預(yù)警線？

設(shè)計(jì)意圖 通過(guò)3個(gè)課堂自主探究實(shí)驗(yàn)和3個(gè)實(shí)際生活問(wèn)題，幫助學(xué)生進(jìn)一步驗(yàn)證猜想，強(qiáng)化概念的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的探索欲望，并真正符合從生活走向物理，從物理走向社會(huì)的理念.

3 教學(xué)反思

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)是學(xué)生自己主動(dòng)建構(gòu)的過(guò)程.皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)的核心是學(xué)習(xí)者積極參與對(duì)知識(shí)的重組，因此在初中物理概念教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生積極參與到概念的建構(gòu)過(guò)程中，前概念在學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中既有積極的成分又有消極成分，且前概念具有廣泛性和頑固性，要有效轉(zhuǎn)變學(xué)生的錯(cuò)誤前概念，需要采用一些有效的教學(xué)策略.認(rèn)知沖突教學(xué)策略正是建立在引發(fā)和解決認(rèn)知沖突上的教學(xué)策略，其目的就是為了將學(xué)生現(xiàn)有的具有負(fù)遷移作用的前概念轉(zhuǎn)變?yōu)檎_的科學(xué)概念.

本次課中利用學(xué)生熟悉的風(fēng)吹門的生活情境，在學(xué)生預(yù)測(cè)和解釋結(jié)果過(guò)程中，不斷制造沖突，引發(fā)學(xué)生探索現(xiàn)象的好奇心，在小組分享討論過(guò)程中，學(xué)生之間相互交流自己的觀點(diǎn)，有利于學(xué)生清楚了解自己的觀點(diǎn)的同時(shí)，也能知道別人的看法.在制造矛盾之后，教師及時(shí)與學(xué)生共同分析，從而引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)“氣體的流速越大，壓強(qiáng)越小”的科學(xué)概念，有利于轉(zhuǎn)變學(xué)生的錯(cuò)誤前概念.在此基礎(chǔ)上，再利用一系列的自主探究活動(dòng)和生活拓展問(wèn)題，幫助學(xué)生進(jìn)一步強(qiáng)化新概念，從而有效建立科學(xué)概念.在應(yīng)用認(rèn)知沖突策略時(shí)需注意，教學(xué)過(guò)程絕不僅僅只是為了引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生產(chǎn)生矛盾而置之不理，認(rèn)知沖突教學(xué)策略的根本目的是通過(guò)引發(fā)并成功解決沖突來(lái)促進(jìn)學(xué)生的概念轉(zhuǎn)變.