創(chuàng)造認知沖突激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

陳龍

教師“順利”的把新知識傳授授給學(xué)生，學(xué)生“順利”的吸收，看似很順利的完成了教師教和學(xué)生學(xué)的任務(wù)，但學(xué)生對新知識的理解、記憶得深刻嗎？而實際情況往往是當(dāng)時會了，但過了不久便不大記得了，甚至完全遺忘.如果在開始教授新知識前，教師給學(xué)生創(chuàng)造一個“認知沖突”，讓他們開始時根據(jù)以往的知識產(chǎn)生一個錯誤的認識，老師設(shè)計某一場景揭示這個錯誤，進而追究事情的本質(zhì)，這樣學(xué)生才會記憶深刻，讓新的、正確的知識替代以往錯誤的認識.本人在開設(shè) 《超重與失重》公開課時多處創(chuàng)造認知沖突，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂氣氛活躍，取得了良好的教學(xué)效果.

1課題引入

教師問：生活中每個同學(xué)都稱過體重，稱體重一般用什么儀器稱？

（從生活中學(xué)生熟悉的例子說起，會顯得很自然）

學(xué)生答：體重計

教師：老師帶來了一個體重計，今天想請一位同學(xué)現(xiàn)場來測一下體重.很快就有學(xué)生上來測了，老師把測得結(jié)果記錄在黑板上.

（攝像頭連接到多媒體設(shè)備，體重計示數(shù)很清晰的投影到大屏幕上）

教師問：體重計測的是什么？

學(xué)生答：重力（很肯定的回答）

教師：請剛才測體重的同學(xué)再上來測一次體重，但這次要聽老師的指令來測，其他同學(xué)仔細觀察體重計示數(shù)情況，然后匯報給老師記錄.教師讓學(xué)生從蹲著突然起立和由站立突然下蹲.

教師馬上追問：這位同學(xué)的體重變了？突然變胖了？又突然少了幾塊肉？

學(xué)生：在笑中開始思考討論.

教師問：稱體重的過程中，同學(xué)的重力變了嗎？體重計測的到底是什么？

（創(chuàng)造認知沖突，出現(xiàn)的現(xiàn)象和已知的答案不一致時，學(xué)生自己就想找到事情的真相）

2新課教學(xué)

2.1找出真相，釋疑解惑

教師：請學(xué)生回憶重力產(chǎn)生的原因及計算方法

PPT投影出學(xué)生的回答：重力：由于物體受到地球的吸引而使物體受到的力.G=mg

由此很容易得出前面學(xué)生稱體重過程中重力沒變化.

教師：引導(dǎo)學(xué)生對該同學(xué)進行受力分析，讓學(xué)生畫受力分析圖（圖1、圖2）.（強調(diào)對物體分析一般是從受力分析和運動情況分析兩個方面下手，學(xué)習(xí)物理一定要養(yǎng)成這種意識）

學(xué)生：

教師問：請同學(xué)回答F與F′是什么關(guān)系？

學(xué)生答：作用力與反作用力的關(guān)系，由牛頓第三定律可知：F=F′

師生共同得出結(jié)論：稱的示數(shù)顯示的是人對稱的壓力F′，人的重力不變，變的是人對稱的壓力.

2.2通過類比，順利給出此類問題中“視重”的概念

教師演示：出示彈簧測力計，將彈簧測力計豎直放置提鉤碼，突然上提鉤碼或下放鉤碼.

學(xué)生觀察：彈簧測力計的示數(shù)增大或減小.

教師問：彈簧測力計示數(shù)直接反映的是哪個力的大小？

學(xué)生答：鉤碼對彈簧的拉力.（通過前面的鋪墊學(xué)生能順利回答出來）

教師：給出“視重”的概念.物理學(xué)中，在研究此類問題通常把物體對支持物的壓力或懸掛物的拉力稱為“視重”.并用PPT投影出來.

（教材上沒有明確給出“視重”的概念，但對后面學(xué)生更深刻理解超重和失重概念很有益處）

2.3借助電梯上升、下降視頻來突破超重與失重教學(xué)

教師：上面的例子中都出現(xiàn)了視重大于或小于物體實際重力的情況，這就出現(xiàn)了本節(jié)課將重點研究的超重與失重現(xiàn)象.給出超重和失重的概念，同時PPT投影出來.

教師問：同學(xué)們都乘過電梯，老師上課前拍好了一段視頻，視頻中將看到電梯中一彈簧秤豎直提著鉤碼，請同學(xué)們猜一下電梯上升過程中彈簧稱示數(shù)是變大還是變小，電梯下降過程中彈簧稱示數(shù)是變大還是變小？

學(xué)生答：上升過程示數(shù)變大，下降過程示數(shù)變小.（大部分同學(xué)都同意這個猜想）

教師：播放視頻，提醒同學(xué)仔細觀察彈簧測力計示數(shù)并記錄變化情況，看看猜想對不對.

學(xué)生：觀看后發(fā)現(xiàn)上升過程實際情況示數(shù)存在三個階段，開始時示數(shù)變大，然后基本不變，最后又變小了.下降過程也存在相應(yīng)的三個階段.

（再次創(chuàng)造了學(xué)生的認知沖突，怎么和自己猜測的不一樣呢？為什么會這樣？再次激去探究本質(zhì)，這時候老師要再次引導(dǎo)學(xué)生對物體的運動情況和受力情況兩個方面進行分析）

教師和學(xué)生共同分析：電梯上升過程分為

（1）速度由零變大到v，速度方向向上v↑，加速度方向也向上a↑，為加速上升階段.

（2）速度基本保持v不變，速度方向向上v↑，a=0，為勻速上升階段.

（3）速度由v減小到零，速度方向向上v↑，加速度方向向下a↓， 為減速上升階段.

電梯加速上升過程的受力情況如表1中第一列所示：

表1運動狀態(tài)上升過程下降過程加速減速加速減速對鉤碼受

力分析（標(biāo)

上v、a方向）對鉤碼，由

牛頓第二定

律求出鉤碼

所受拉力F-mg=ma

F=mg+ma由牛頓第三

定律知秤鉤

所受拉力F′=mg+ma超失重情況超重教師活動：引導(dǎo)學(xué)生自主完成表格中其他情形的分析，教師巡視檢查學(xué)生完成情況，并挑選三位同學(xué)的填寫內(nèi)容投影到大屏幕上.

學(xué)生活動：其他同學(xué)一起來判斷三位同學(xué)所完成內(nèi)容正確與否.

教師匯總：（見表2）

表2運動狀態(tài)上升過程下降過程加速減速加速減速對鉤碼由牛頓

第二定律F-mg=ma

F=mg+mamg-F=ma

F=mg-mamg-F=ma

F=mg-maF-mg=ma

F=mg+ma由牛頓第三

定律，秤鉤

所受拉力F′=mg+maF′=mg-ma′F′=mg-maF′=mg+ma超失重情況超重失重失重超重學(xué)生活動：尋找超重、失重的規(guī)律.如超、失重與速度v方向是否有關(guān)，跟加速度a的方向是否有關(guān).

（尋找規(guī)律的過程一定要讓學(xué)生親自體驗，教師不能代替學(xué)生給出結(jié)論，只有平時的教學(xué)都堅持做到如此，學(xué)生的獲取有效信息的能力，概括歸納的能力才能得到鍛煉和提升）

學(xué)生總結(jié)：物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài).

物體具有向下的加速度時處于失重狀態(tài).

（通過學(xué)生自己總結(jié)得到的結(jié)論理解、記憶得更加深刻，也比較有成就感）

教師補充：加速度a只要有豎直分量就會存在超重與失重.

2.4以有趣實驗創(chuàng)造認知沖突，引入完全失重，進而挖掘其本質(zhì)

教師演示：出示一底部穿孔的水瓶，手指堵住孔水不噴出，然后將手指移開，水立即噴出.

教師提問：有沒有可能手指不堵住孔而水也不噴出呢？

學(xué)生：議論紛紛，生活常識告訴我們不可能.

教師：把水瓶豎直向上拋出，豎直向下拋出，任意方向拋出.

學(xué)生：清楚觀察到在空中運動過程中，水都不噴出來.感到不解？

教師：水不噴出來，為什么呢？播放一段物體隨臺秤一起做自由落體時臺秤示數(shù)為零的視頻啟發(fā)學(xué)生.

教師：通過實驗視頻似乎能夠解釋水不會噴出的原因.但學(xué)生還是不夠信服，如果從理論上也能夠解釋為什么對支持物的壓力F=0，那就完全信服了.

師生共同對物體受力分析和運動情況分析：由牛頓第二定律有：

二者共同的加速度

所以FAB=0，理論和實際得到了完美的吻合，這是一種特殊的情形——完全失重.

教師：給出完全失重的概念，并用PPT投影出來.物體具有豎直向下的加速度，且有a=g時，物體處于完全失重，此時物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦榱?

2.5拓展視野，培養(yǎng)科學(xué)探究興趣

教師：同學(xué)們想不想知道更多完全失重狀態(tài)下和常態(tài)下有什么不同的情景？（學(xué)生很感興趣）

（1）介紹繞地球運行的宇宙飛船內(nèi)的物體處于完全失重狀態(tài).

播放神十航天員王亞平在太空給地面的學(xué)生講課視頻中，宇航員懸空打坐，自由飛翔部分的視頻.

（2）自由落體或拋體運動.

播放牛奶滴落慢放和神十上水球成規(guī)則球形的視屏.

介紹利用完全失重的科學(xué)研究：

2.6課后思考題

在完全失重狀態(tài)下，利用重力原理制作的儀器將全部失效.思考如何測量宇宙飛船內(nèi)物體的質(zhì)量？ （此問題旨在讓學(xué)生回歸教材，教材科學(xué)漫步中可以找到答案）