導致悖論教學法在高中物理課堂中的應用

吳正麟+++林麗娟

【摘要】以物理教學法中的導致悖論法為研究對象，以科學的教育理論為依據，從導致悖論教學法的理論依據、悖論的教學功能和導致悖論教學法的使用三個方面進行探討，得出導致悖論教學的確是一種行之有效的教學方法。用導致悖論教學法，讓學生在“上當”中反思，在“上當”中學到知識，掌握方法，培養能力，從而使教學效果事半功倍。

【關鍵詞】悖論 教學功能 建構主義 認知結構

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）32-0164-02

1.引言

悖論起源于古希臘。悖論是指從表面上看是正確的，在邏輯上卻可以推導出互相矛盾的結論，事實上又隱藏著真理的命題或理論體系。在高中物理教學過程中引進導致悖論教學法，具有重要意義。很多學生之所以感到物理難學，很重要的一點就是被物理學中的悖論所困擾，被搞得似是而非、無所適從。一些悖論問題，對一個初學物理的學生來說，十有八九都會誤入歧途。但是，如果教師能正確地進行引導、妥善地處理這些佯謬，就會化消極因素為積極因素，構建高效物理課堂。 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行之有效的教學方法。課堂教學一般的程序是直接由“根據A”得出“獲得結論D”。此處的“根據A”可以是生活經驗、實驗數據，也可以是已經證明正確的某一規律。而導致悖論教學法的基本程序是：根據A得出悖論B，再根據C否定悖論B，從而獲得結論D。

2.導致悖論教學法的理論依據

威特羅克的生成學習模式：學習的生成過程，就是原有的認知結構中的有關信息與從環境中新接受到的感覺信息相結合，主動地選擇注意信息，并主動地構建信息的意義的過程。

在課堂教學中通過合適的悖論與學生平時的生活經驗或現有知識發生矛盾，使學生在分析、消除悖論的過程中，自主地構建和調整新的認知結構。根據心理學理論，知覺具有恒常性。也就是在知覺中，由于人們已有知識和經驗的參與，使知覺往往并不隨知覺條件的變化而變化，因化，在經驗的影響下，表現為相對的穩定性。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，使學生先“上當”，發現“上當”后必然會在思維活動中引起警覺。遇到問題提高警覺，可有效防止思維定勢的負作用，使知覺隨條件變化而變化。

從引起注意角度看，新奇的刺激會成為注意的對象，而千篇一律、刻板不變的多次重復的東西很難引起人們的注意。為了使學生不發生錯誤，一而再，再而三地多次重復，試圖引起注意，這種方法效果是不理想的。導致辭悖論教學法恰當改換教學程序，造成新異性，并加強了刺激作用，有意識地引起學生的注意，使知識易被學生接受。

從記憶效果來看，導致悖論教學法在課堂上調動了學生學習的主動性，讓學生發表看法、相互爭論，充分暴露錯誤。在討論中，正確與錯誤觀點的交鋒，就能使固有的錯誤概念消除，樹立正確的概念。在教學中有意造成悖論，然后加以否定，通過正誤對比，可使學生記憶深刻。因此，導致悖論教學法符合心理學規律。

3.悖論的教育意義

3.1悖論提供一個思維方式

悖論作為一種論證方法， 即可以訓練學生的思辨能力，也可以為學生提供一種思辨的方法。

在物理學中有不少的佯謬是由于思維方法不當所造成。例如，亞里士多德對力和運動的關系的錯誤認識，就是因為犯了想當然的錯誤。它告誡人們，看物理問題不能受表面現象的迷惑，要透過現象看本質。而原子核式結構模型與經典電磁理論的矛盾，則說明任何物理規律都有一定的適用范圍，在物理學習中要對號入座，不能張冠李戴。

可以這么說，佯謬對物理學的發展起了不可低估的推動作用，學生從佯謬中也會得到啟迪。在物理教學中，若充分利用佯謬，則可使學生在“上當”中反思，在“上當”中學到知識，掌握方法，培養能力。

3.2將導致悖論教學法引入課堂可以激發學生的學習興趣

例如：關于速度的引入——老太太超速開車的故事：

警察把一超速開車的老太太攔下來：“太太，你剛才的車速是每小時60公里，你已經超速。”老太太說：“先生，這是不可能的，我剛才只開了7分鐘，還沒有一個小時，怎么可能每小時走了60公里呢？”警察說：“太太，我的意思是說，如果你繼續像現在這樣開車，在下一個小時你將開過60公里。”老太太說：“這也是不可能的，我只要再行駛10公里就到家了，根本不可能在再開60公里的路程。”

這是一系列似是而非的表達，看上去沒有問題，但又感覺哪里有對不勁，從而吸引學生的注意力，引發學生自主思考的欲望，激發學生的學習興趣。

妥善利用物理學中的佯謬，可以克服物理教學中千篇一律、死板空洞的說教，使學生在“上當”過程中感受物理天地的樂趣，起到一波三折的效果；佯謬的解決，又使學生進入“柳暗花明”的境界。從而啟發學生的思維，激發學生強烈的求知欲望。

3.3適當利用悖論可幫助學生理解物理定律

一個悖論的提出、分析和解決的過程，往往就是對一個概念從表面到本質、從片面到全面、從錯誤到正確的認識過程。學生可以在對悖論的分析過程中加深對問題的理解。

例如，在萬有引力定律的這節課，為了幫助學生理解萬有引力定律的適用范圍，我們可以做如下推斷：如果兩個物體無限靠近，根據萬有引力定律F=G■，從數學上分析，當r→0時，F→∞，所以當人們鼓掌時雙手會因無窮大的萬有引力吸在一起而分不開。這個結論明顯與真實情況不符，引發認知沖突。通過學生自己思考尋找悖論的成因：當r→0時，兩物體就不可視為質點，萬有引力定律就不再適用了。在課堂教學中通過悖論與學生平時的生活經驗或現有知識發生矛盾沖突能起到意想不到的效果。

類似的例子還有為庫侖力的計算，當兩個點電荷之間的距離趨于零時，兩者之間的庫侖力趨于無窮大。從數學上分析，當r→0時，F→∞。事實上，當r→0時，庫侖定律公式就不再適用了。

再比如，勻減速直線運動中，有這樣一道題目：汽車在平直的公路上以15米/秒的速度行駛，現在遇到特殊情況緊急剎車，汽車做勻減速直線運動，加速度為5米/秒2，求汽車在剎車10秒內的位移。從純數學的角度來解此題，已知條件代入勻變速直線運動的位移公式s=v0t+■at2，得s=-100米，也就是說本來是車剎車后進停車場停車，結果變成從停車場倒退出來，這個結論明顯與真實情況不符。但從物理過程的分析不難看出，汽車經過3秒就已停下了，故上述解法顯然是錯誤的，正確答案應為s=22.5米。

學生在學習新的物理規律（公式）時，由于對規律（公式）的理解“囫圇吞棗”，容易形成思維定式，出現“生搬硬套”。導致悖論教學法可以讓學生通過充分的合作學習、實驗驗證，把新學的物理知識整合到原有認知結構的模式之中，使原有認結構框架發生改變，經過調整、整合形成新的認知框架。最終利用這些佯謬的分析與解決，加深對這些公式的認識與理解。

4.小結

學習的動力系統是學習實踐產生的內在根源。沒有或缺乏物理動機，物理學習難以產生，產生了也難以維持；物理學習的核心是物理認知系統，沒有認知的選擇、建構和應用，便無法做到物理新知道的理解和內化，物理學習無法取得實質性的成效。

為了一定的教學目的，而采用的教學方法，當然不是唯一的。不同的教學方法，會產生不同的教學效果。我們所關心的，當然是產生良好的積極的效果的教學法。在課堂教學中可以利用各種方法制造悖論，但教師思想不應僅僅停留在制造悖論能活躍課堂氣氛、增加學習興趣的認識上，而要從培養學生科學素質的高度去重視悖論的作用，讓學生在驚訝之余積極思考，在思考之后加以突破，使學生的科學素養在不知不覺中得到提高。

參考文獻：

[1]程九標，張憲魁，陳為友編著.物理發現的藝術[M].青島：中國海洋大學出版社.2003，1.endprint