制造認知沖突提高探究教學的有效性

方道余

摘要：在物理教學中，筆者經常利用認識沖突進行探究式教學。本文運用部分案例，證明了利用認識沖突可以有效地調動學生探究的主動性和積極性。旨在促進課堂交流和合作，更好地引導學生開展有效探究活動。

關鍵詞：探究教學；認知沖突；有效性

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2014）09-0092

一、“探究教學”實踐中存在的問題

科學探究既是學生的學習目標，又是教學的重要方式之一。在我市提倡有效教學的一段時間內，筆者通過聽課發現許多教師運用探究的教學方式，引導學生進行科學探究，雖然取得了良好的教學效果，但其中也存在很多問題。

1. 假探究

在一次觀摩課上，教師探究的問題是“電阻和哪些因素有關”。教師問：“同學們猜想一下，導體的電阻可能和哪些因素有關呢？”一位學生回答：“電阻和電壓、電流有關”，教師未予以理睬；接著讓另一位學生回答：“電阻可能和導體的長度、粗細有關”，這時，教師立即面露喜色，表揚了這位學生。接著提出自己的實驗方案，并演示實驗得出統一的結論。這樣的探究式教學，看似具有探究的若干要素，實為滿堂灌。學生完全是在教師的掌控之下完成“探究”，違背了探究式教學的主體性原則。

2. 效率低下

一個完整的探究過程包含提出問題、猜想與假設、觀察與實驗、獲取事實與證據、檢驗和評價、表達與交流等環節。有的教師為了探究式教學的主體性要求，追求探究要素的完整性，在每個探究環節都給予學生很大的自由，從而浪費了課堂時間，教學任務難以完成。

3. 不愿探究

許多教師認為，在高中物理教學中沒有必要進行科學探究，教師把物理概念、規律講清楚，教會學生如何解題就可以了，進行科學探究完全是浪費時間。

以上問題說明，提高探究式課堂教學的有效性已成為當前高中物理新課程改革中的一個重要課題。

有效探究教學應符合主體性、主動性和合作性要求，關鍵在于教師的有效引導，而有效引導的關鍵又在于制造認知沖突，創設有效的課堂情境。有效教學應該是以創造認知沖突和解決沖突問題為基礎的教學，亦即教師通過創設一定的情境產生認知沖突，然后在教師的引導下對所創造的認知沖突進行探究而建立新概念、總結新規律。理論和實踐表明，制造認知沖突的教學手段能提高學生的學習積極性和主動性，激發探究興趣，從而提高探究的有效性。通過實踐發現，課堂教學中能產生認知沖突的大致有以下三個方面：一是學生對某一物理事實的原有認識和客觀事實間的矛盾；二是對同一物理事件的兩種不同認知結構間的矛盾；三是不同觀點之間差異的矛盾。教師在教學中要善于發現并利用它們。

二、教學案例點評

1. 用“認知沖突”生疑

提出問題是科學探究的開始，是學生實現學習目標和進行探究的原動力，所以問題的提出應具有懸念性和主動性，從而有效地調動學生進一步探究的積極性。

案例1. 在探究“全反射”規律時，教師先向學生展示例題：某種透明液體的折射率n=■，一束光從該液體射向空氣，求：（1）入射角θ1=30°時，折射角θ2=？（2）入射角θ1=60°時折射角θ2=？學生在掌握了折射定律的基礎上，利用定律的解答如下：

（1）■=■，sinθ2=nsinθ1，當θ1=30°，得sinθ2=■，θ2=45°

（2）當θ1=60°時，sinθ2=nsinθ1=■>1，θ2無解。

至此學生感到困惑，為什么會無解呢？

教師在此矛盾困惑下進行引導：為什么利用折射定律會得出一個無解的結果呢？并提出問題：在θ1=60°的情況下會出現什么現象？還有折射現象嗎？

接著讓學生帶著這些問題設計實驗，探究光從光密介質射向光疏介質時的現象認識全反射現象，掌握全反射規律。

點評：教師應緊緊抓住“θ1=60°時無解”這一認知沖突，引導學生通過“生疑→設計并實驗探究→得出結論”掌握全反射規律。

2. 用“認知沖突”激趣

興趣是最好的老師，人總是對習以為常的事物視而不見，但對與自己的原認識偏差較大、甚至完全相反的事物充滿好奇。若教師能在教學中利用興趣激發學生的好奇心，就能增強學生進一步探究的積極性和主動性，提高探究效率。

案例2. 在《物理3-2》教材“渦流”一課中，筆者構建了如下矛盾事件激發學生探究的興趣。

首先筆者問學生：“磁鐵能否吸引鋁質物體？”學生們都表示不能。然后做演示實驗：如圖1，用一顆釘子支起一個鋁鍋蓋，手持一條形磁鐵在鋁鍋蓋上方沿圓周運動，結果鋁鍋蓋跟著磁鐵轉動起來。

對此實驗學生的矛盾困惑在于，磁鐵是如何對鋁產生力的作用的呢？從而產生進一步探究的興趣和沖動。于是，教師可以通過“磁鐵運動→感應電流→渦流”環節引導學生探究渦流產生的原因及其應用。

點評：利用“磁鐵使鋁鍋蓋轉動”這一矛盾事件，激發學生產生興趣并進而從事科學探究活動。

3. 用“認知沖突”引導

課堂上對所提問題進行實驗和理論探究活動是一個復雜的過程，提高該過程的效率是有效探究式教學的關鍵。為此，教師要發揮自身的積極作用，同時又要保護學生的主體性和積極性，不包辦、重引導。

案例3. 在探究“動量定理”時，教師安排學生完成如下實驗：如圖2，對快速、慢速抽出木塊下紙片的兩種過程進行比較，觀察哪種情況下木塊m的運動變化更明顯？第一步，（上接第92頁）讓學生判斷，結果大多數學生認為快速抽出時木塊運動變化明顯。第二步，進行實驗，結果發現，快速抽出紙的過程中木塊幾乎沒有運動，而慢速抽出紙的過程中木塊發生了明顯的運動。

對此學生的矛盾困惑在于，快抽時用力大，木塊應該運動變化明顯，但事實卻恰恰相反！這時教師應做有效引導：使木塊改變運動狀態的力是紙對它的滑動摩擦力，兩種情況下摩擦力一樣大。為什么慢抽的情況下木塊運動變化更明顯呢？

教師引導學生猜想影響物理動量變化的因素：慢抽時間長→運動變化明顯→動量變化大→動量變化應該和力的作用時間有關；然后，組織學生進一步探究動量變化與力的作用時間的定量關系，得出動量定理。

點評：通過對“快抽用力大但木塊運動變化不明顯”這一矛盾事件從動量變化的角度加以分析，引導學生得出動量定理。

三、利用“認知沖突”評價學生觀點

在探究式課堂中，教師應經常對學生的觀點進行恰當的評價，肯定學生的思考和努力，指出其不足。評價的方式很多，有教師的直接評價、引導學生評價、教師通過具體情境進行間接評價。相比之下，直接評價效率高，但對學生的啟發性不強。后兩種評價方式雖然花費更多的時間，但對學生的啟發性強，能讓更多的學生參與，會產生更好的評價效果。那么，如何設置情境，評價、引導學生呢？設置矛盾事件是一個好方法。

案例4. 在高三復習課中，教師講評一道上海市的高考題：在均勻介質中選取平衡位置在同一直線上的9個質點，相鄰兩質點的距離均為L，如圖3（a）所示。一列橫波沿該直線向右傳播，t=0時到達質點1，質點1開始向下運動，經過時間△t第一次出現如圖3（b）所示的波形。則該波的（ ）

A. 周期為△t，波長為8L

B. 周期為■△t，波長為8L

C. 周期為■△t，波長為12 L/△t

D. 周期為△t，波長為8 L/△t

問題展示后不久，學生甲發表看法：因數經過時間△t第一次出現了完整的波形，所以周期為△t，波長為8L。

對此一般教師的做法是，立即評價其正確與否，然后講解正確解法。但如果換一種評價方法加以適當啟發，學生可以更深刻地認識自己錯在何處，也可使其他學生得到對此題的更深理解。

且看教師的另一種評價：按照你的觀點，△t時刻質點1和質點9的振動方向如何？（將錯就錯）

學生：向上。

教師：既然周期為△t，那么t-△t時刻（即t=0時刻）質點1的振動方向如何？

學生：也向上。哦！不對……（制造認識沖突）

到此，該學生已發現自己的觀點出現了矛盾，但又覺得自己的分析合情合理，全班學生也都表現出極大的好奇和熱情，思考的積極性被調動了起來，紛紛舉手發表看法，不由自主地討論起來。

以上是筆者制造認識沖突在探究式教學中應用的部分案例。大量實踐證明，制造認識沖突可以有效地調動學生探究的主動性和積極性，促進課堂交流和合作，更好地引導學生開展有效探究活動。當然，教無止境，教無定法，探究式教學的有效策略是豐富多樣的，教師要勤于思考、精心設計，使課堂教學更加精彩、更有效益。

（作者單位：浙江省蒼南中學 325800）