认知冲突策略在初中物理教学中的应用_杨旭恋.pdf

第 44 卷 第 1 期 广西物理 GUANGXI PHYSICS Vol.44 No.1 2023173认知冲突策略在初中物理教学中的应用*杨旭恋1，顾锦楼2（1.宜兴市宜城中学，江苏无锡214200；2.宜兴市宜兴外国语学校，江苏无锡214200）摘 要：个体意识到其认知结构与外界不同，或者认知结构中各种组分存在差异，则会出现认知冲突。认知冲突是学习者打开认知外部世界大门的关键环节。在初中物理教学中，教师可以采用认知冲突策略促进学生进行同化和顺应，提升教学效率。认知冲突可以分为经验冲突、情境冲突、概念冲突、方法冲突等四种类型。本文结合实例探讨了四种认知冲突策略在初中物理教学中的应用。关键词：认知冲突；初中物理；教学应用中图分类号：O411 文献标识码：A 文章编号：1003-7551(2023)01-0173-030引言认知冲突是心理学中的一个名词，是指个体意识到其认知结构与外部世界不同，或者认知结构中的各种组分存在差异所形成的心理状态。认知冲突最早出现在皮亚杰的“认知不平衡”观点中。皮亚杰认为：个体在认知不平衡中通过同化或顺应的方式来达成认知平衡。皮亚杰所说的认知不平衡即为认知冲突。只有当学生意识到自己的认知体系和当前的情境存在无法调和的矛盾即产生认知冲突时，他们才会产生构建新认知的愿望1。认知冲突可以打开学习者认知外部世界的大门，有助于个体进行有意义的学习。在初中物理学习中，学生常常会出现认知冲突。如果教师能够主动创造和利用这些认知冲突，可以提升教学效果。常见的认知冲突可以分为经验冲突、情境冲突、概念冲突、方法冲突等四种类型。下面分别探讨这些认知冲突类型在初中物理教学中的应用。1经验冲突学生在学习初中物理知识前并不是一张白纸，他们在日常生活体验中获取了许多生活经验。这些生活经验对学生的学习或起到促进作用，或起到阻滞作用。对学生学习起阻滞作用的生活经验可以作为引起经验冲突的资源。在教学中，教师展示易于引起学生借助生活经验分析的实例。教师引导学生从物理学的理论角度来分析实例，引起物理学知识和生活经验的冲突，从而促进学生去建构新的理解。经验冲突策略应用的核心在于“破”和“立”。“破”是指破除掉错误的生活经验，“立”是指建立正确的物理观念。例如，进行 摩擦力 教学时，教师可以应用经验冲突策略，帮助学生深入理解摩擦力的本质特征。在日常生活中，学生会产生“摩擦力是阻力”的生活经验。学生头脑中形成这一错误认识的原因是没有对所观察到的现象进行理性分析。木箱放在地面上，用力推木箱，木箱没有运动，此时静摩擦力和推力平衡。推动木箱匀速运动，必须持续施加推力，滑动摩擦力和推力平衡。在这两个生活现象中，静摩擦力和滑动摩擦力都充当了阻力的角色。摩擦力充当阻力的现象易于观察到，因此学生形成了“摩擦力是阻力”的错误生活经验。在教学时，教师通过举例的方式引起经验冲突。教师双指捏起一支笔，向上运动。教师提出问题：“什么力使笔向上运动？”学生起初认为是手指对笔的压力让笔向上运动。通过受力分析，学生发现，手指对笔的压力在水平方向上，根本不能提供笔向上运动的动力。在这个实例中，静摩擦力提供了笔向上运动的动力。教师在收稿日期：2022-12-20通讯作者：第 44 卷 第 1 期 广西物理 GUANGXI PHYSICS Vol.44 No.1 2023174讲台上放置一张纸条，将粉笔盒放置在纸条上。教师快速拉动纸条。纸条被抽出，粉笔盒也向纸条抽动的方向运动一小段距离。教师提出问题：“是什么力使粉笔盒向前运动？”学生起初认为是手的拉力。通过分析，学生发现手的拉力作用在纸条上，无法为粉笔盒运动提供动力。这个实例中，纸条和粉笔盒之间发生了相对滑动，滑动摩擦力提供了粉笔盒向前运动的动力。对这两个实例进行分析所得出的结论和学生的生活经验产生了冲突，学生需要革新他们对摩擦力的认识，建立正确的物理观念：摩擦力不仅可以提供阻力，也可以提供动力。2情境冲突人类习惯于从具体情境中认识事物的本质，即将具体的知识应用到新的情境中，出现新的问题，产生新的认识，构建新的知识，这就是情境冲突。情境冲突实质上是人们认识客观世界的基本方式，是人们形成知识结构的必须经历过程。在初中物理教学中，教师可以有效地应用情境冲突策略，促进学生学习新的知识。教师将旧知识应用到新的情境中，引起情境冲突。教师再带领学生深入挖掘新情境中所蕴含的特殊性质，总结形成新的知识。例如：进行 人耳听不到的声音 教学时，教师可以使用情境冲突策略，帮助学生认识超声波和次声波这两种人耳听不到的声音。教师提出问题：“声音是不是都能为人耳所听到？”大部分学生对此持肯定的态度。教师使用手机和电脑做实验。手机上面安装“发声器”APP作为声源，电脑的音频输入接口插入高灵敏的话筒作为声音接收器。电脑中的声音分析软件界面投影到大屏幕上，学生可以观察到声音波形。在教学过程中，教师慢慢调高手机所发出声音的频率。起初，学生可以听到手机所发出的声音。随着声音频率的提升，学生感受到声音越来越尖锐。大屏幕上的声音波形越来越密集也验证了声音频率在提升。当手机所发出的声音频率超过一定值的时候，学生听不到声音了。教师提出问题：“是不是手机不发出声音了？”许多学生认为这个观点是对的。但是，他们看到了大屏幕上仍然存在着声音的波形，而且波形十分密集。在新的情境下，学生出现了认知冲突。教师带领学生分析，使学生认识到：声音并没有消失，只是声音的频率太高了，超出了人耳所能感知的范围，因此听不到声音了。因为声音的频率特别高，将这一声音定义为“超声波”。接下来，教师降低手机所发出声音的频率，直到学生听不到声音为止。教师提出问题：“是不是手机不发出声音了？”学生有了前面的经验，他们结合大屏幕上的声音波形，认为声音并没有消失。从大屏幕上的声音波形可以看出此时声音的频率很低，可以称为“次声波”。利用已经具有的有关声音产生的知识，教师引导学生进入到新的情境中，发现了两种耳朵听不到的声音，引出了“超声波”和“次声波”的概念。3概念冲突物理概念是物理知识的重要组成部分，是构成物理定律、建构物理模型、形成物理观念的重要基础2。学生学习概念沿着两种路径：路径 1，同化。同化是指扩大已有概念的外延，深化对概念本质的认识；路径 2，顺应。顺应是指重新构建概念的内涵，形成新的概念。在初中物理教学中，学生学习概念必须要经历同化或者顺应的过程。为了促进学生的概念同化和顺应，教师需要采取概念冲突策略。在认知冲突下谈概念建构的有效途径，关键是建构起学生在认知上的冲突，改变直接谈概念、淡化概念引人的不良现象提倡在认知冲突下主动参与、乐于建构3。在教学过程中，教师展示旧概念存在的局限性，激发学生的认知冲突，从而产生构建新概念的需求。教师再引导学生分析，构建新概念。例如：进行 光的折射 教学时，教师可以应用概念冲突策略，引导学生构建光的折射的概念。在教学时，教师和学生一起复习光的反射的概念。光的反射是指光照射到物体表面时，反射回来的现象。光的反射是光从一种介质进入到另外一种介质时，在两种介质分界面上反射回到原来介质的现象。光发生反射时，反射光线、入射光线、法线在同一个平面上，入射光线和反射光线位于法线的两侧，反射角的大小等于入射角的大小。在此基础上，教师做光的折射实验。教师利用激光笔发出激光，将激光照射在玻璃砖的表面上，学生在空气和玻璃砖的分界面上观察到了反射现象。但是，学生同时还发现有光线进入到了玻璃砖内，并且光线偏离了原来的传播方向。教师提出问题：“进入玻璃砖的光线有什么特点？这些特点和光的反射的特点有哪第 44 卷 第 1 期 广西物理 GUANGXI PHYSICS Vol.44 No.1 2023175些不同？”教师提供实验器材，让学生自己做实验来探究光的折射的特点。通过实验，学生发现，光的折射和光的反射存在两个不同点：不同点 1，光的反射中反射光线返回了原来的介质，而光的折射中折射光线进入到了另外一种介质中；不同点 2，光的反射中入射角和反射角大小相等，光的折射中入射角和折射角大小不等。同时，学生还发现了两个共同点：共同点 1，光的反射中入射光线、反射光线、法线在同一个平面内，光的折射中入射光线、反射光线、法线也同一个平面内；共同点 2，光的反射中入射光线和反射光线分列在法线两侧，光的折射中入射光线和折射光线也分列在法线两侧。分析光的折射和光的反射的异同，学生意识到需要引入新的概念来定义新发现的光的现象。教师和学生一起总结光的折射概念，使学生从光的反射概念顺应进入到光的折射概念。4方法冲突初中物理教学需要培养学生分析问题和解决问题的能力。解决物理问题可以从不同的角度，即可以应用不同方法。对于不同的解决问题方法，学生可能会产生认知冲突。教师可以利用这种认知冲突，激发学生的探究兴趣，促进学生在解决问题能力上的提升。在教学中，教师展示问题，指导学生应用常规方法来解决问题。教师引导学生分析问题，引出新的解决问题的方法。教师再指导学生总结不同解决问题方法的异同。例如：进行 物质的密度 教学时，教师可以应用方法冲突策略，来训练学生解决问题的能力。教师展示问题：一个铁球的质量是 316g，它的体积为 60cm3，这个铁球是实心的还是空心的？（铁的密度为 7.9g/cm3）学生起初想到的方法是比较密度。计算方法为：=mvcm35 27./，密度小于铁的密度，因此这个铁球是空心的。教师引导学生采用新的方法来解决问题。教师提示：“既然可以使用比较密度的方法来判断铁球是否为空心，能不能采用比较质量的方法呢？”教师的提示引发了学生在解题方法上的认知冲突。学生的计算方法为：假设有个同体积的铁球，铁球的质量为m=v=474g1 铁。大于此铁球的质量，此铁球是空心的。教师再提示：“能不能采用比较体积的方法来判断呢？”教师让学生自主思考，写出计算过程。学生的计算方法为：v=m=40cm3铁。小于此铁球的体积，所以此铁球是空心的。教师让学生总结解决这一问题的方法，学生认为可以从密度、质量、体积等三个方面来研究铁球是否为空心。教师引导学生从不同的角度看待问题，引起认知冲突，激发学生探究，从而提升学生分析问题、解决问题的能力。5结语在初中物理教学中，教师要积极运用认知冲突策略，设计有效的教学流程，引起学生认知冲突，促进学生主动探究，提升课堂教学效率。参 考 文 献1 李永飞.抓住认知冲突接通思维断点 J.中学物理教学参考,2020,49(02):26.2 周权.例谈高中物理概念生成的有效路径 J.物理教师,2021,42(08):24-27.3 蔡芝芝.基于认知冲突的概念教学模式分析以“密度”概念教学为例 J.中学物理教学参考,2021,50(18):10-11.