差異性事件在力學課堂問題導學中的應用設計＊

熊耀華

（南京師范大學附屬揚子中學，江蘇 南京 210048）

在力學課堂教學中，我們發現有不少的前概念與科學概念的理解是相悖的，甚至是完全對立的.由于力學前概念是后續物理新知識的基石與生長點，如果忽視力學謬誤前概念的干擾作用與負面功能，不及時糾正并對其重點攻克，學生們很可能在后續學習過程進行負向遷移，勢必嚴重影響后續物理課堂教學效果，因此力學三維教學目標中“知識與技能教學”的一個重要教學目標就是要竭力消除根深蒂固的錯誤觀念，削弱力學謬誤前概念的負面影響，構建科學的力學概念.筆者試圖以差異性事件為載體，以謬誤前概念為突破口，在高中力學新知教學課堂上用情境呈現與問題導演相結合的方式激活學生沉睡的思維，讓學生在驚訝中消融認知誤區，在快樂中糾正他們力學錯誤的前概念，進而在思維碰撞中建構科學的知識圖式.

1 差異性事件及其教學功能

差異性事件（Discrepant Event）是指結果出人意料之外、與學生學習前概念或常識相違背的科學事件.現代心理學研究表明，在課堂教學中設置認知沖突造成認知結構的不平衡，促成原有知識結構的同化順應，優化學生的物理認知結構，從而可以使學生所學知識不容易遺忘，大大提高學生的學習效率，更容易形成學習能力.美國教育家Alfred Friedl經過詳細地研究后認為差異性事件具有明顯的探究激勵效應、強大的探究吸引力、劇烈的思維認知沖突激發等教學功能，他認為在教學中合理地引入差異性事件是提升中學物理探究式教學效果的有效方式之一.Alfred Friedl認為通過差異性事件實施探究教學要有效地實現其教育教學功能應該遵循“三步曲”建構模式：設定差異性事件、促使學生思考差異性事件、解決差異性事件及其所內隱的科學知識.他認為通過“三步曲”建構模式來推進差異性事件的探究進程，能有效促進學生在任務驅動和問題解決中提升自已的科學概念理解能力、問題解決能力、現象預測能力、數據收集能力及實驗技能等高階能力.

2 差異性事件的教學案例應用設計

由于學生力學謬誤前概念存在于不同物理情景和不同知識點中，所以我們應當根據實際需要進行合理運用差異性事件的教學功能，將“三步曲”建構模式合理化、具體化、細節化.通過系列化情景調控課堂教學走向，通過系列化問題控制知識教學深度，為此筆者嘗試著利用差異性事件來消融力學中謬誤的前概念對中學生物理學習的消極影響.

2.1 課題引入，投石問路

高中生中的謬誤前概念對新課引入的負面影響不可忽視，在引入新知識之前必須預以糾正.正面的說教往往不能收到良好的效果，這時我們可以利用差異性事件情景讓學生在不知不覺中產生認知沖突，以問題導引的方式激活學生思維興奮點，然后乘勝出擊引入科學概念，攻克思維定勢，建立科學概念.

例如我們在進行“自由落體”新知教學時，就會發現學生的前概念“重物體比輕物體下落得快”根深蒂固，嚴重地影響了學生接受新知的效果.針對學生的這種知識結構，筆者在教學過程中設置了系列化的差異性事件情景，通過問題導引讓學生在認知沖突中自主完成新知識的內化與建構，見表1介紹.

表1

續表

2.2 實驗對比，方法借鑒

在學習牛頓第一定律時，學生的生活經驗中“足球不踢不飛”、“小車在水平桌面上不推不動”……等大量的現象，讓學生形成“沒有力的作用物體就不會運動”、“力是維持物體運動的原因”等謬誤前概念，并且他們也經常嘗試著遷移，用這種觀點解釋其他生活現象，一些貌似而非的佐證讓這種謬誤前概念在學生腦海里根深蒂固，不易消融.因此如何在新課教學第一時間內讓學生形成思維激蕩并讓他們主動質疑自己的謬誤前概念、主動建構科學物理概念從而進行觀念糾正是牛頓第一定律課堂教學效果提升的關鍵.筆者嘗試著采用了差異性事件進行課堂教學，取得了意想不到的效果，見表2介紹.

表2

2.3 搭建支架，理解降階

高中物理學習中經常會碰到大量的物理規律，平鋪直敘的教學方法往往難以讓學生真正地理解.大量的教學實踐表明，學生難以理解的根源很大一部分是來源于謬誤前概念，因此很有必要在課堂內借助一些教學手段來為學生搭建思維活動的腳手架，降低理解的難度階梯，幫助學生突破理解的障礙，幫助學生跳出慣性思維的陷阱.

例如不少學生的腦海里有關于“相互作用力不一定相等”的實例.例如“用石頭與雞蛋相碰，雞蛋破碎是因為石頭對雞蛋的作用力比雞蛋的作用力大”、“拔河比賽時勝利一方的拉力比失敗一方的拉力大”……因此這種“實例”性的錯誤前概念“相互作用力不一定相等”將會嚴重地影響、削弱學生對牛頓第三定律的理解.為了解決這個問題，筆者在課堂教學時設置了以下3個情景來幫助學生突破這種思維定勢，見表3介紹.

表3

在以上教學案例的設計中，筆者基本上都是采用“縱向三步曲”來創設系列化物理情境的，而對于每一個具體的物理情境則是采用“橫向雙線索引導”來進行思維走向的調控.

這種“縱向三步曲”具體表現為：

（1）呈現錯誤前概念現象；暴露錯誤，欲揚先抑.

（2）用差異性事件激活思維；問題引入，認知沖突.

（3）進行錯因分析與科學歸納；形成正解，應用分析.

而“橫向雙線索”具體表現為：

（1）視覺剌激：通過差異性物理情景的再現，質疑固有謬誤前概念.

（2）思維調控：通過驅動性問題做正向引導，調控學生思維的走向.

3 差異性事件的教學應用效果分析

通過課后對學生與聽課教師的隨機座談訪問后，筆者對學生的反饋、聽課的教師點評進行綜合分析后發現，差異性事件有其獨特的教育教學功能，差異性事件的課堂教學應用能夠對學生產生強大的物理課堂吸引力，對于力學“頑固”謬誤前概念的消融以及課堂教學效果的提升具有一定積極意義.筆者認為在新課程標準的背景下差異性事件對物理課堂教學的改善主要體現在以下4個方面：

（1）活躍課堂教學氣氛.有利于在課堂建立融洽的學習氣氛，提升學生的物理學習興趣，讓學生在輕松與驚訝的情緒中高效地學習.

（2）促進教學方式轉變.有利于教學方式由“教師灌輸型”向“學生自主建構式”轉變，從而讓學生在自主體驗式的學習中獲得進步.

（3）推進三維目標交融.有利于推進認知目標、過程與方法目標以及情感態度與價值觀目標的“三維目標”的相互交叉融合，提升學生的問題意識，拓展學生的思維能力.

（4）促進師生關系轉型.有利于師生間的心理互融和建立良性的師生關系，讓學生成為知識建構的主體、教師成為知識建構的引導者，也讓學生在課堂學習中得到更多的思維鍛煉與能力提升，從而真正使學生成為學習的主人.

1 The Motivational Power of Science Discrepant Events，Thomas R.Koballa，Jr，Department of Science Education，University of Georgia.

2 胡曉娟.差異性事件在物理中的教學.物理實驗，2005（12）.

3 牟毅，朱莉琪.兒童樸素物理學的錯誤概念及影響概念轉換的因素.心理科學進展，2006，14（5）.

4 陳文鑫.認知沖突教學策略實現概念轉變.浙江萬里學院學報，2007（9）.