高中物理課堂中的“沖突”設計

褚文偉

(桐鄉市鳳鳴高級中學,浙江 桐鄉 314500)

新物理課程要求教學活動貼近學生生活,符合學生認知特點.在物理教學中,教師通過創設物理情境,為學生提供觀察、思考、實驗、動手操作、實踐探究的機會,不僅能起到明確教學目標、組織教學的作用,而且能激發學生學習物理的興趣,讓學生主動參與課堂教學之中,達到事半功倍的效果.

有效提問是指在課堂教學過程中提出的問題能引發學生的心理活動,促進學生物理思維能力的發展,實現教學目標,并通過師生互動動態生成新的問題的一種教學活動方式.新課程倡導以問題為紐帶的課堂教學,要求教師在物理課堂教學中,通過提問,促使學生積極思考,參與學習過程,尋求解決問題的答案;在積極尋求答案的過程中逐漸地理解、領會和運用知識,或發現新的問題.因此,教師不僅要善于創設物理情境,還要將問題巧妙地設計在物理情境之中,做到有效設問,使學生學有興趣,學有所得.

1 為什么要在物理課堂中引入“沖突”設計的概念

沖突的詞語解釋中有一條:沖突指對立的、互不相容的力量或性質(如觀念、利益、意志)的互相干擾.例如:革命與舊勢力相沖突.心理學中的沖突,指兩個或兩個以上相互對立的需要同時存在而又處于矛盾中的心理狀態.物理教學中的沖突是指意識層面上的沖突,主要指新舊知識相遇時產生矛盾的心理狀態.

美國著名的教育心理學家奧蘇貝爾在他最有影響的代表作《教育心理學:一種認知觀》的扉頁上寫道:“如果我不得不把全部的教育心理學歸納為一條原理的話,我將一言以蔽之:影響學習的惟一重要因素就是學習者的已知.要探明這一點,并據此進行教學.”新課程要求教學活動必須建立在學生的認知發展水平和已有的知識經驗基礎之上,教師在了解學生原有知識的情況下,在物理教學過程中可以通過引入新舊認知的沖突,引發學生思考,以完成新舊知識的融合,建立新的知識體系,達到教學目的.

從教學方式來看,引入沖突的概念更有其實際意義.人類的大腦似乎偏愛于故事,要將教案寫得像故事一樣有利于學生的理解和記憶.故事的結構有一個“4C原則”,第一個是因果關系(causality),第二個是沖突(conflict),第三個是多樣性(complications),最后一個是角色(character).要完成故事結構,沖突猶如承上啟下的關節,是讓內容勝利進行的關鍵.筆者認為教師也可以利用故事的“4C原則”,像導演一樣設計沖突,利用沖突來串聯課堂的環節,使物理課堂成為像故事一樣精彩的有機的整體.

2 在物理課堂中引入沖突設計的優勢

筆者認為,物理課堂上利用沖突串聯的課堂設計,至少有如下3點優勢.

2.1 沖突設計使教學過程更為流暢,使教學過程成為一個整體

沖突設計可以作為課堂上知識點轉換時的銜接內容,防止教學內容生硬轉換,起到承上啟下的作用,使內容更流暢.從學生的角度來看,也可以讓思維勝利過渡,消除思維慣性的影響.

案例1:“重力,基本相互作用”一節課中由力的概念入手,首先回顧力的作用效果和力的三要素,以及它們間的關系.當要將內容轉換到重力部分時,可以進行一個簡單的設計:

教師提問:“放在桌面的粉筆盒與誰發生了相互作用？”

學生思考后回答:“粉筆盒與桌面發生了相互作用.”

教師提問:“放在桌面的粉筆盒還受到什么力作用？”

學生:“重力.”

教師提問:“有重力說明粉筆盒與誰發生了相互作用？”

學生明確:“地球與粉筆盒也有相互作用.地球吸引粉筆盒體現出重力,粉筆盒也在吸引地球.因為力的作用是相互的.”

在回顧力的概念的同時,引入了重力的產生原理.在這里“力是物體間相互作用”與“地球與粉筆盒也有相互作用”兩個概念所引發了認知沖突,成為引發學生下一步思考的關鍵.有時我們甚至還可以用幾個沖突設計來串聯整堂課,讓課堂像講故事一樣起伏發展.

2.2 沖突設計有利于引導學生深入思考

沖突設計就像課堂導入內容一樣,與新知識緊密相連,如果能巧妙的設計成與舊知識的沖突,就能夠將學生帶入到無盡的思索當中去.

案例2:“自由落體運動”一節中描述自由落體運動的性質時的師生對話如下:

教師:“紙巾和粉筆頭做同時同高度由靜止開始下落的運動,誰會下落得更快呢？”

學生:“粉筆頭下落快,紙巾下落慢.”

教師拿起一張紙巾和粉筆頭做同時同高度由靜止開始下落實驗.

教師:“是紙巾輕才下落得慢嗎？”

學生:討論.

教師:再把紙巾揉搓成紙團,重復第一次實驗,“發現誰下落得更快呢？”

學生:(觀察)“幾乎一樣快.”

教師:“物體下落的快慢受什么因素的影響？”

本案例中,教師利用實驗引發學生的認知沖突,學生對落體運動產生了新的思考.這種利用學生已有固定認知與實驗結果的沖突而引發的思考,有助于建立新的認知.認知心理學家也認為知識是思考的產物,教師的任務更多的是通過怎樣的方式來引發學生的思考.

案例3:“彈力”一節課中,教師想讓學生建立彈力產生原理的模型.

教師:“(在中間架空的塑料尺上放置一個重錘)請同學們觀察塑料尺的變化.”

學生:“塑料尺中間凹陷下去了.”

教師:“塑料尺的凹陷是由什么原因導致的？”

學生甲:“重錘的重力.”

學生乙:“重錘對塑料尺的壓力.”

教師:“誰對塑料尺有直接的作用呢？”

學生:“重錘對塑料尺有直接的作用.應該是重錘的壓力使尺發生了彎曲.”

教師:“那么彎曲的塑料尺對重錘是否也有力的作用？”

學生:“塑料尺對重錘的力就是支持力.”

教師:“對,我們可以明確的說這是塑料尺對重錘的支持力,那么尺的形變是力的結果呢,還是產生力的原因？”

教師通過設計、引導,使學生產生兩個平行的認知之間的矛盾沖突,引發學生的思考,有利于使學生對知識體系的建構.

2.3 沖突設計有利于學生建立長時記憶

從某個角度說,教學的關鍵是學生在放學以后還能記得什么.怎樣讓學生記住重要的知識？認知學家認為,學生當時的思考和之后的記憶有直接的關系.所以在課堂中通過設計沖突也可以達到強化記憶的效果.

案例4:以“勻變速直線運動”一章中速度與位移關系的公式應用范圍的教學為例.

教師:“(畫過程圖)做勻變速直線運動的物體,已知初速度、加速度和運動時間,可以求出物體運動的位移嗎？”

學生:“可以用位移公式來計算物體運動的位移.”

教師:“(修改運動的過程圖,出示例題).如果已知的是運動過程的初速度、末速度和加速度,還可以求出物體運動的位移嗎？”

學生:“可以先用速度公式計算出運動的時間,再用位移公式來求出位移.”

教師:“是的,我們可以用分步的方式解決這個問題,而且求出了一個中間量——時間.如果‘時間’這個中間量不是我們必須要的結果,是否可以選擇放棄代入數據的步驟,而消去時間這個物理量呢？”

學生:“可以進行公式的變形,把v＝v0＋at變形為t＝(v－v0)/a,代入位移公式后,就可以整理得到一個不含時間的關系式,再代入數據.”

教師:“你們整理得到的這個關系式,在以后遇到的類似情況中直接應用,是不是既直接又明了呢？如果可以,請大家整理一下使之成為一個公式.”

在這個案例中,教師通過引入不同已知條件是否都能求解位移這兩種情況,從形成沖突,達到了如下3個目的:第一,完成了速度位移公式的推導過程;第二,對速度位移公式有了一定的記憶;第三,明確了兩個公式的應用范圍.這些可能都是需要記憶的過程,通過引入沖突,通過一定的思考,對這個過程有了較為深層次的記憶,而不是毫不相關的獨立記憶.這是我們引入沖突的一個重要目的.

3 在物理課堂中引入怎樣的沖突設計更有效

因為每一節課都只有40分鐘,面對幾十位學生的40分鐘,你不得不反復地思考課堂設計的有效性問題,沖突的設計當然也不例外.從教學的實際經驗出發,對沖突設計要考慮3個方面的問題.

3.1 要從學生的角度審視沖突設計的科學性

在教育史上,有很多的教學流派,有很豐富的教學理論.羅杰斯是人本主義的倡導者,他于20世紀60年代,創立了“以學生為中心”的教育和教學理論.他認為,能夠影響個體行為的知識,只能是他自己發現并加以同化的知識.他提倡由“學習的促進者”來代替“教師”的角色.我們經過多年的新課程改革,對于教學中以學生為本,是我們能夠達成的共識.教師的教學設計是建立在對學生思想水平、知識基礎以及個性特征和智力狀況的了解等基礎上的,只有了解學生,才有可能從學生的角度審視教材,提出希望和要求,從而設計出的沖突,更切合學生的認知規律.

3.2 盡量讓實驗和實踐成為沖突設計的來源

教師精心設計的邏輯思維上的“沖突”有些學生并不感冒.物理是以實驗為基礎的學科,在物理課堂教學中,充分利用演示實驗提供多方面的感官刺激,最能激發學生認識、分析、解決問題的欲望.如果有條件讓學生自己來動手做一做,那就更理想了,所以在進行物理教學設計時應該盡量讓實驗和實踐成為沖突設計的來源.

例如,在高一物理課堂教學中,超重與失重是較難理解的概念,學生總是不理解上拋的物體處于失重的狀態.我看到有老師用漏水的礦泉水瓶做實驗,上拋時水由于失重不會留下來,斜上拋時也有同樣的效果.這實際上是一個引發思維沖突的實驗,如果在實驗前詢問學生實驗的結果,很多學生會認為上拋時水流出來的速度會加快,實驗結果卻恰恰相反.這個以實驗為載體的沖突設計可以引發學生的思考,但是不能解決問題,我想,利用牛頓理論解釋了這個問題之后,可以讓學生體驗一下自己被幾個同學上拋后的失重感覺,實踐會證明你原來的想法是錯誤的.

3.3 盡量避免沖突設計過于開放帶來的負面作用

當然,在物理課堂教學中設計沖突不是物理課堂的目的,沖突的設計要緊緊圍繞課堂的主題進行.有時過于開放的設計不僅會使課堂氣氛更活躍,而且會對課堂教學帶來負面作用.例如有一節高一物理的公開課,內容是“自由落體運動”,在引入自由落體運動的概念時,教師設計了電視連續劇《仙劍奇俠傳》中的一段內容作為沖突的來源,講述唐玉小寶為救掉入無底洞的女友,抱著大石塊跳入無底洞,電視中由于唐玉小寶抱著大石塊的緣故,下落的比較快,而追上了女友.內容是吻合設計意圖的,很好的引入了所謂“理想的落體運動”與實際自由落體運動的現象沖突.但是實際的上課效果是令人擔憂的,很多學生更多的注意到了電視劇的情節,甚至有學生在下面長時間的小聲討論《仙劍奇俠傳》中其他的情節,這是與教師的意愿相違背的.

心理學家認為要慎用強奪注意力,教師在借用其他事物來吸引學生注意力的同時,也要注意可能由此帶來的負面作用.從某種意義上來說,不要讓所有學生的注意力長時間地集中在一個主題以外的事物上.顯然有的教師并不注意這一點,例如他們喜歡在自己的每一張PPT上安放小動畫,這可能直接成為有些學生喜歡看PPT的一個主要理由,而不是PPT講述的課程內容.

對于沖突設計的有效性,學生應該能給出更具體的評價.我們也是站在了學生的角度來進行教學設計,才引入了“沖突”的概念.

“沖突”是指思維的沖突,思維是學生的思維.教師只有更深入地了解學生的思維,才會有更好的沖突設計不斷的產生,才能更了解自己所從事的教學工作到底是什么.