中學物理素質教育中的悖論思維及其教學

【摘要】中學物理素質教育中培養學生的思維能力是至關重要的，物理學中的悖論思維又是培養學生思維能力的獨特手段。

【關鍵詞】物理 素質教育 悖論思維

1 前言

中學素質教育中培養學生的思維能力是至關重要的，物理學中的悖論思維又是培養學生思維能力的獨特手段?！敖茖W之父”伽利略是擅長運用悖論思維的物理學大師。愛因斯坦為之評論說：“伽利略的發現，以及他所用的科學推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端?！?/p>

悖論是導致邏輯矛盾的命題，如果承認它是真的，那么可以推出它是假的，如果承認它是假的，那么可以推出它是真的。

伽利略的悖論思維有個著名的事例——“物體下落悖論”：兩個輕重不同的物體從同一高度自由下落，哪個物體先著地呢？古希臘的科學權威亞里士多德認為重物先著地。這一論斷與人們的常識經驗相一致，因此被當作顛撲不滅的真理長達一千八百多年之久。然而，伽利略運用悖論思維發現了這一論斷的破綻，并構造了一個邏輯矛盾型悖論，進而指明該悖論之所以出現就在于亞里士多德論斷之荒謬。這樣亞里士多德的荒謬論斷就被驅逐出科學界了。在中學物理素質教育中由伽利略的悖論思維可以引出導致悖論教學法。

2 什么是導致悖論教學法

所謂導致悖論教學法，就是把悖論思想借鑒到物理教學上來，而形成的一種形之有效的教學方法。常規的課堂教學一般程序是直接由“根據Ａ”→“獲得結論Ｄ”。而導致悖論教學法的基本程序是“根據Ａ”→“導致悖論Ｂ”→“根據Ｃ，否定悖論Ｂ”→“獲得結論Ｄ”。也就是在傳統程序的基礎上增加“導致悖論并否定悖論”的環節。通俗地講就是設法讓學生先上當，增加懸念，反思，再設法解脫出來。

3 導致悖論教學法的心理學依據

3.1根據心理學理論，知覺具有恒常性。人腦在多次受到某種外來信息刺激后，會形成固定的思維方式。當解決某個問題時，常用解決類似問題的思維模式，思維定勢的負作用在教學中應注意克服。導致悖論教學法恰好利用這一點，當學生套用類似方法解題時，就會上當，必然會在思維活動中引起警覺，使知覺隨條件變化而改變。

3.2從引起注意的角度看，新奇的刺激會引起學生注意。為了使學生不發生錯誤，教師多次重復講解，這種方法的效果是不理想的。有研究表明重復講解、練習與學習效果并無必然聯系。導致悖論教學法適當改換教學程序，加強了刺激作用，引起了學生的注意，使知識易被學生接受。

3.3從記憶效果來看，導致悖論教學法在課堂上調動了學生的主動性，讓學生發表看法，在討論中，正確與錯誤觀點交鋒，就能使固有的錯誤概念消除，使正確概念牢牢占領了陣地。在教學中有意造成悖論，然后加以否定，通過正誤的對比，使學生記憶深刻。

4 導致悖論法在中學物理中的作用

4.1物理學史表明：人們對物理現象及本質的認識都是不斷通過否定悖論而逐步深入發展的。例如：人們對光的現象及本質的認識，開始是“粒子說”，后來是“波動說”，再發展到“量子說”，若沒有前人的悖論，就不會有物理學的發展。

4.2從教學的角度看，教學過程就是在教師指導下，通過學生自己的學習活動來掌握文化科學知識，發展認識能力，逐步認識客觀世界。個人知識的各個發展階段可以看作是人類的知識在歷史上所經歷的諸階段的縮影，學生在學習過程中出現的一些錯誤看法及錯誤結論，從客觀的眼光來看，有它存在的合理性。毫無疑問，在教學中教師適時運用導致悖論教學法，把學生的常見錯誤、疑難問題以悖論的形式暴露出來，并加以引導、分析，使抽象的物理概念、物理過程變得具體、直觀，有助于降低學習難度，糾正學生存在的心理和思維障礙．

4.3從心理學的角度來看，通過導致悖論，使學生“先上當”，然后再解脫，能激起學生的注意力，增加學習興趣?！皩W則需疑”，善于設疑和解疑，使學生的思維活動處于不斷出現矛盾的過程中，能引起學生共鳴，加強對事物正誤的判別能力，特別是當學生克服一個悖論時，學生能看到自己獲得知識、探索和發現知識及解決問題的成果，從而產生強烈的求知欲，使學生的學習探索活動持續下去．

4.4從目前初中物理教材的編寫來看，教材上涉及科學家的悖論的內容極少，而大多章節內容的編寫是根據科學家的研究成果，得到某個業已證明是正確的公式、規律、定律。學生看不到科學家在取得這些成果時所經歷的失誤，以及運用這些成果解決實際問題時可能要產生的一些錯誤。這就需要教師適時運用導致悖論教學法，這對于培養學生實事求是、不畏艱險、追求真理、重視正確的認識規律具有一定的作用。

4.5在中學物理教學中，有意識的運用導致悖論教學法，有助于克服在物理教學中容易忽略的思維過程，避免匆忙給出結論的“注入式”弊病，有助于提高學生的科學素質和思維能力．

4.6導致悖論教學法還是清除學生錯誤概念的行之有效的教學方法。

錯誤概念的形成及其特點：

4.6.1由于認識水平的局限而形成。學生在學習物理以前就已按照自己的思想方法認識了許多問題，如認為物體只有受力才會有速度，重的物體比輕的物體下落快等等。而錯誤概念一旦形成，則具有頑固性，絕不是通過幾次講解就能消除的。因為學生在聽課時，往往是被動地接受知識，正確和錯誤沒有交鋒，在關鍵時刻，還是固有的錯誤概念發揮作用。

4.6.2學習時第一印象的作用：曾有一位學生，從小學到中學，“的、地、得”一直不分。問其原因，是第一次學習這幾個字時沒搞清楚，一直很難改正。在學習物理時，也有這樣的情況，例如牛頓第三定律都會背，但在解釋具體問題如馬拉車時，還是說“馬拉車的力大于車拉馬的力”。這是由于學習概念時，沒有真正弄懂，錯誤概念仍留在腦子里。由此可見新課講授的重要性，如等錯誤概念形成后再去糾正，就費力了。

4.6.3學習中負遷移的作用：負遷移作用也是產生錯誤的原因。如數學中式子C = A/B，C與A成正比，C與B成反比。在物理學習中遇到電阻、密度等概念，很多學生總認為R=U/I，ρ＝ｍ/Ｖ等與數學式子C=A/B相同。

5 怎樣進行導致悖論教學

導致悖論教學過程可分為三個階段：（1）根據教學目的和需要，廣泛的收集積累素材階段；（2）設法導致悖論；（3）正確分析，否定悖論．

設法導致悖論，正確分析，否定悖論可以進行以下嘗試：（1）利用學生概念模糊，導致悖論。（2）利用人們的習慣看法或錯覺有意引向錯誤的推論。（3）脫離物理模型的適用條件、物理意義或者忽視物理與數學的相制約關系，進行純數學推導，用物理公式中的數學關系理解概念等造成的錯誤推論。（4）不考慮規律的適用條件、不恰當推廣規律的適用范圍而導致悖論。（5）沒有正確理解物理規律導致悖論。在學習時只掌握了概念、定律的表面形式，而沒有對其中的內容作深入了解，導致錯誤發生。（6）將個別情況代替一般或因考慮問題片面導致悖論。（7）利用事物的非本質因素進行錯誤的推論。

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(作者單位：遼寧大連開發區第二中學）