摘 要：要讓學(xué)生深度理解與掌握物理概念，必須立足于相應(yīng)表象的建立。通過適切的對(duì)比實(shí)驗(yàn)來引發(fā)認(rèn)知沖突，“啟思引探”，是促進(jìn)學(xué)生深度建構(gòu)物理概念的有效舉措。主要途徑有：創(chuàng)設(shè)反常性對(duì)比實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性；創(chuàng)設(shè)易混性對(duì)比實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化學(xué)生思維的品質(zhì)；創(chuàng)設(shè)同質(zhì)性對(duì)比實(shí)驗(yàn)，挖掘?qū)W生思維的深度；創(chuàng)設(shè)類推性對(duì)比實(shí)驗(yàn)，發(fā)展學(xué)生思維的廣度。

關(guān)鍵詞：對(duì)比實(shí)驗(yàn) 反常 易混 同質(zhì) 類推

物理概念是大量物理事實(shí)及復(fù)雜物理現(xiàn)象本質(zhì)屬性的反映。物理概念的建立首先是對(duì)客觀世界的觀察或?qū)嵺`的感知；然后，知覺在思維活動(dòng)的參與下內(nèi)化為表象，進(jìn)而通過思維活動(dòng)的反復(fù)作用建構(gòu)物理概念。因此，要讓學(xué)生深度理解與掌握物理概念，必須立足于相應(yīng)表象的建立。中學(xué)生的思維正處于由具體運(yùn)演向形式運(yùn)演的過渡階段，他們習(xí)慣于借助實(shí)物操作來思考問題。因此，通過適切的對(duì)比實(shí)驗(yàn)來引發(fā)認(rèn)知沖突，“啟思引探”，是促進(jìn)學(xué)生深度建構(gòu)物理概念的有效舉措。其主要途徑如下：

一、反常性對(duì)比實(shí)驗(yàn)：調(diào)動(dòng)思維積極性

反常性對(duì)比實(shí)驗(yàn)是指與學(xué)生前概念相悖的實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)中設(shè)置反常性對(duì)比實(shí)驗(yàn)，通過意料之外的反常現(xiàn)象“煽風(fēng)點(diǎn)火”，調(diào)動(dòng)學(xué)生思維的積極性，引發(fā)學(xué)生探究的欲望。久而久之，學(xué)生就可逐漸形成一種勤于思考、樂于探索的優(yōu)秀學(xué)習(xí)習(xí)慣。

例如，教學(xué)“失重現(xiàn)象”時(shí)，教師演示：在礦泉水瓶的底部側(cè)面開兩個(gè)小孔，用手堵住小孔后在水瓶中裝滿墨水，打開小孔后讓墨水噴射而出。然后提問：墨水為什么能噴出？學(xué)生回答后，教師指名兩位學(xué)生到講臺(tái)上，正對(duì)著站立，然后讓裝滿墨水的礦泉水瓶在兩人中間下落，參與的學(xué)生有點(diǎn)緊張。但水瓶從高處下落過程中，小孔竟然不漏水。這一反常現(xiàn)象極大地沖擊了學(xué)生的認(rèn)知，讓他們開始不由自主地討論起來。教師不失時(shí)機(jī)地發(fā)問：墨水為什么不漏了？是什么“堵”住了小孔？其中有何奧秘？順勢(shì)展開教學(xué)。

二、易混性對(duì)比實(shí)驗(yàn)：優(yōu)化思維品質(zhì)

奧蘇伯爾指出：“教學(xué)的藝術(shù)大部分在于使新問題的困難程度大到足以激發(fā)思想，小到加上新奇因素自然地帶來的疑難，足以使一部分學(xué)生得到一些富于啟發(fā)性的立足點(diǎn)，從此產(chǎn)生有助于問題解決的建議。”易混性對(duì)比實(shí)驗(yàn)是指條件及操作過程表面上相同但本質(zhì)各異，而結(jié)果大相徑庭的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。這樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)常常會(huì)使容易粗心的學(xué)生置身于“云”里“霧”中。要想跳出思維的迷惘，打破舊的思維模式，就得重新審視實(shí)驗(yàn)條件、操作過程、推理依據(jù)和思考過程。這樣一來，便可以優(yōu)化學(xué)生的思維品質(zhì)。

例如，教學(xué)“電流表內(nèi)、外接法”時(shí)，教師提出課題：如何測(cè)量電阻？學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，呈現(xiàn)兩種方案：電流表外接（如圖1）和電流表內(nèi)接（如圖2）。教師據(jù)此將學(xué)生分為甲、乙兩組，讓各組學(xué)生分別按照自己設(shè)計(jì)的電路圖連接好電路。第一次實(shí)驗(yàn)，測(cè)量10 Ω的定值電阻（事先未告知電阻值），甲組的測(cè)量值為9.9 Ω，乙組的測(cè)量值為14 Ω。對(duì)比后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)有點(diǎn)差異。為什么呢？很多學(xué)生心里已經(jīng)打上了大大的問號(hào)。第二次實(shí)驗(yàn)，測(cè)量10 kΩ的定值電阻（同樣未告知電阻值），甲組的測(cè)量值為5.5 kΩ，乙組的測(cè)量值為10 kΩ。學(xué)生不由得提出質(zhì)疑：“初中物理學(xué)習(xí)中，不是內(nèi)、外接法都可以嗎？為什么現(xiàn)在的測(cè)量結(jié)果會(huì)相差如此懸殊？”此時(shí)，教師組織學(xué)生對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)和測(cè)量電路進(jìn)一步分析討論，最后達(dá)成共識(shí)：初中物理學(xué)習(xí)中，并沒有考慮電表內(nèi)阻的影響；而實(shí)際上，電表的電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大的影響。當(dāng)被測(cè)電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻時(shí)（如第一次測(cè)量實(shí)驗(yàn)），應(yīng)選擇電流表外接，此時(shí)由于電壓表的分流作用，電阻測(cè)量值小于真實(shí)值；當(dāng)被測(cè)電阻遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻時(shí)（如第二次測(cè)量實(shí)驗(yàn)），應(yīng)選擇電流表內(nèi)接，此時(shí)由于電流表的分壓作用，電阻測(cè)量值大于真實(shí)值。

三、同質(zhì)性對(duì)比實(shí)驗(yàn)：挖掘思維深度

物理概念教學(xué)要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入概念的深處，使其能夠透過事物錯(cuò)綜復(fù)雜的表面現(xiàn)象洞悉內(nèi)在本質(zhì)。同質(zhì)性對(duì)比實(shí)驗(yàn)教學(xué)指的是向?qū)W生展示一類表面現(xiàn)象由幾種因素決定，而且反映本質(zhì)特征的現(xiàn)象與反映非本質(zhì)特征的現(xiàn)象糾纏在一起，甚至反映非本質(zhì)特征的現(xiàn)象比反映本質(zhì)特征的現(xiàn)象更為明顯的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生由觀察現(xiàn)象來分析原因；然后根據(jù)學(xué)生可能出現(xiàn)的判斷困難或判斷錯(cuò)誤，再向?qū)W生演示另一類表面現(xiàn)象不同但內(nèi)在本質(zhì)一致的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生進(jìn)一步比較辨析，去偽存真，從而把握實(shí)驗(yàn)所反映的事物的本質(zhì)屬性，挖掘?qū)W生思維的深度。

例如，教學(xué)“摩擦力產(chǎn)生的條件”時(shí)，教師先讓磁性黑板擦沿墻壁下滑，提問學(xué)生黑板擦和墻壁之間是否有摩擦力，然后將黑板擦吸在黑板上，提問學(xué)生黑板擦和黑板之間是否有摩擦力（如圖3）。有學(xué)生說：都有摩擦力，且前者摩擦力比后者小一些，因?yàn)槟Σ亮Ξa(chǎn)生的條件是表面粗糙、相互接觸、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，且壓力越大，摩擦力就越大。這說明了學(xué)生的前概念是片面的。此時(shí)，教師沒有直接糾錯(cuò)，而是出示一個(gè)裝滿水的雪碧瓶，讓學(xué)生不提瓶口，不托瓶底，單手握瓶身，將瓶提起，并做到水不溢出（如圖4）。學(xué)生參與活動(dòng)后，紛紛表示“做不到”；交流原因后，充分明確“沒有擠壓（壓力），就不可能有摩擦力”。教師再回過頭來提問：現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們思考，老師第一次實(shí)驗(yàn)的黑板擦有沒有受到摩擦力呢？從而使學(xué)生深刻了解摩擦力產(chǎn)生的條件。

四、類推性對(duì)比實(shí)驗(yàn)：發(fā)展思維廣度

類推性對(duì)比實(shí)驗(yàn)是指由指向?qū)W生“最近發(fā)展區(qū)”的原始問題情境設(shè)計(jì)一個(gè)研究視角，即根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，針對(duì)同一物理過程設(shè)置幾個(gè)逐漸接近其本質(zhì)特征的實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生的思維在實(shí)驗(yàn)的引導(dǎo)下由淺入深、層層推進(jìn)，最終養(yǎng)成對(duì)物理事件刨根究底、追本溯源的思考習(xí)慣，提升觸類旁通的遷移學(xué)習(xí)能力。

例如，教學(xué)“互感現(xiàn)象”時(shí)，教師將變壓器的輸入端接在穩(wěn)定直流電源的輸出端，連接好電路（如圖5），然后提出問題：閉合開關(guān)，變壓器輸出端的小燈泡是否會(huì)發(fā)光？為什么？學(xué)生預(yù)測(cè)：副線圈中沒有變化的磁場(chǎng)，小燈泡不會(huì)發(fā)光。教師閉合開關(guān)，小燈泡真的不亮。學(xué)生很高興。接著，教師反復(fù)閉合與斷開開關(guān)，小燈泡又亮了起來；加快閉合與斷開開關(guān)的頻率，小燈泡變得更亮。學(xué)生很詫異，師生展開討論后達(dá)成共識(shí)：當(dāng)一個(gè)線圈中電流變化時(shí)，在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為互感現(xiàn)象。此時(shí)，教師提出類推性實(shí)驗(yàn)（如圖6）：音箱與手機(jī)不直接連接，音箱能響起手機(jī)中的音樂嗎？為什么？幫助學(xué)生理解“互感”的本質(zhì)，發(fā)展思維的廣度。

*本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)課題“高中物理概念學(xué)習(xí)的深度教學(xué)實(shí)踐研究”（編號(hào)：B-b/2016/02/51）的階段性研究成果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 【美】奧蘇伯爾等.教育心理學(xué)——認(rèn)知觀點(diǎn)[M].佘星南，宋鈞譯.北京：人民教育出版社，1994.

[2] 李松林.深度教學(xué)的四個(gè)基本命題[J].教育理論與實(shí)踐，2017（20）.