制造认知冲突提高探究教学的有效性

方道余

摘要：在物理教学中，笔者经常利用认识冲突进行探究式教学。本文运用部分案例，证明了利用认识冲突可以有效地调动学生探究的主动性和积极性。旨在促进课堂交流和合作，更好地引导学生开展有效探究活动。

关键词：探究教学；认知冲突；有效性

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1992-7711（2014）09-0092

一、“探究教学”实践中存在的问题

科学探究既是学生的学习目标，又是教学的重要方式之一。在我市提倡有效教学的一段时间内，笔者通过听课发现许多教师运用探究的教学方式，引导学生进行科学探究，虽然取得了良好的教学效果，但其中也存在很多问题。

1. 假探究

在一次观摩课上，教师探究的问题是“电阻和哪些因素有关”。教师问：“同学们猜想一下，导体的电阻可能和哪些因素有关呢？”一位学生回答：“电阻和电压、电流有关”，教师未予以理睬；接着让另一位学生回答：“电阻可能和导体的长度、粗细有关”，这时，教师立即面露喜色，表扬了这位学生。接着提出自己的实验方案，并演示实验得出统一的结论。这样的探究式教学，看似具有探究的若干要素，实为满堂灌。学生完全是在教师的掌控之下完成“探究”，违背了探究式教学的主体性原则。

2. 效率低下

一个完整的探究过程包含提出问题、猜想与假设、观察与实验、获取事实与证据、检验和评价、表达与交流等环节。有的教师为了探究式教学的主体性要求，追求探究要素的完整性，在每个探究环节都给予学生很大的自由，从而浪费了课堂时间，教学任务难以完成。

3. 不愿探究

许多教师认为，在高中物理教学中没有必要进行科学探究，教师把物理概念、规律讲清楚，教会学生如何解题就可以了，进行科学探究完全是浪费时间。

以上问题说明，提高探究式课堂教学的有效性已成为当前高中物理新课程改革中的一个重要课题。

有效探究教学应符合主体性、主动性和合作性要求，关键在于教师的有效引导，而有效引导的关键又在于制造认知冲突，创设有效的课堂情境。有效教学应该是以创造认知冲突和解决冲突问题为基础的教学，亦即教师通过创设一定的情境产生认知冲突，然后在教师的引导下对所创造的认知冲突进行探究而建立新概念、总结新规律。理论和实践表明，制造认知冲突的教学手段能提高学生的学习积极性和主动性，激发探究兴趣，从而提高探究的有效性。通过实践发现，课堂教学中能产生认知冲突的大致有以下三个方面：一是学生对某一物理事实的原有认识和客观事实间的矛盾；二是对同一物理事件的两种不同认知结构间的矛盾；三是不同观点之间差异的矛盾。教师在教学中要善于发现并利用它们。

二、教学案例点评

1. 用“认知冲突”生疑

提出问题是科学探究的开始，是学生实现学习目标和进行探究的原动力，所以问题的提出应具有悬念性和主动性，从而有效地调动学生进一步探究的积极性。

案例1. 在探究“全反射”规律时，教师先向学生展示例题：某种透明液体的折射率n=■，一束光从该液体射向空气，求：（1）入射角θ1=30°时，折射角θ2=？（2）入射角θ1=60°时折射角θ2=？学生在掌握了折射定律的基础上，利用定律的解答如下：

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

（2）当θ1=60°时，sinθ2=nsinθ1=■>1，θ2无解。

至此学生感到困惑，为什么会无解呢？

教师在此矛盾困惑下进行引导：为什么利用折射定律会得出一个无解的结果呢？并提出问题：在θ1=60°的情况下会出现什么现象？还有折射现象吗？

接着让学生带着这些问题设计实验，探究光从光密介质射向光疏介质时的现象认识全反射现象，掌握全反射规律。

点评：教师应紧紧抓住“θ1=60°时无解”这一认知冲突，引导学生通过“生疑→设计并实验探究→得出结论”掌握全反射规律。

2. 用“认知冲突”激趣

兴趣是最好的老师，人总是对习以为常的事物视而不见，但对与自己的原认识偏差较大、甚至完全相反的事物充满好奇。若教师能在教学中利用兴趣激发学生的好奇心，就能增强学生进一步探究的积极性和主动性，提高探究效率。

案例2. 在《物理3-2》教材“涡流”一课中，笔者构建了如下矛盾事件激发学生探究的兴趣。

首先笔者问学生：“磁铁能否吸引铝质物体？”学生们都表示不能。然后做演示实验：如图1，用一颗钉子支起一个铝锅盖，手持一条形磁铁在铝锅盖上方沿圆周运动，结果铝锅盖跟着磁铁转动起来。

对此实验学生的矛盾困惑在于，磁铁是如何对铝产生力的作用的呢？从而产生进一步探究的兴趣和冲动。于是，教师可以通过“磁铁运动→感应电流→涡流”环节引导学生探究涡流产生的原因及其应用。

点评：利用“磁铁使铝锅盖转动”这一矛盾事件，激发学生产生兴趣并进而从事科学探究活动。

3. 用“认知冲突”引导

课堂上对所提问题进行实验和理论探究活动是一个复杂的过程，提高该过程的效率是有效探究式教学的关键。为此，教师要发挥自身的积极作用，同时又要保护学生的主体性和积极性，不包办、重引导。

案例3. 在探究“动量定理”时，教师安排学生完成如下实验：如图2，对快速、慢速抽出木块下纸片的两种过程进行比较，观察哪种情况下木块m的运动变化更明显？第一步，（上接第92页）让学生判断，结果大多数学生认为快速抽出时木块运动变化明显。第二步，进行实验，结果发现，快速抽出纸的过程中木块几乎没有运动，而慢速抽出纸的过程中木块发生了明显的运动。

对此学生的矛盾困惑在于，快抽时用力大，木块应该运动变化明显，但事实却恰恰相反！这时教师应做有效引导：使木块改变运动状态的力是纸对它的滑动摩擦力，两种情况下摩擦力一样大。为什么慢抽的情况下木块运动变化更明显呢？

教师引导学生猜想影响物理动量变化的因素：慢抽时间长→运动变化明显→动量变化大→动量变化应该和力的作用时间有关；然后，组织学生进一步探究动量变化与力的作用时间的定量关系，得出动量定理。

点评：通过对“快抽用力大但木块运动变化不明显”这一矛盾事件从动量变化的角度加以分析，引导学生得出动量定理。

三、利用“认知冲突”评价学生观点

在探究式课堂中，教师应经常对学生的观点进行恰当的评价，肯定学生的思考和努力，指出其不足。评价的方式很多，有教师的直接评价、引导学生评价、教师通过具体情境进行间接评价。相比之下，直接评价效率高，但对学生的启发性不强。后两种评价方式虽然花费更多的时间，但对学生的启发性强，能让更多的学生参与，会产生更好的评价效果。那么，如何设置情境，评价、引导学生呢？设置矛盾事件是一个好方法。

案例4. 在高三复习课中，教师讲评一道上海市的高考题：在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L，如图3（a）所示。一列横波沿该直线向右传播，t=0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间△t第一次出现如图3（b）所示的波形。则该波的（ ）

A. 周期为△t，波长为8L

B. 周期为■△t，波长为8L

C. 周期为■△t，波长为12 L/△t

D. 周期为△t，波长为8 L/△t

问题展示后不久，学生甲发表看法：因数经过时间△t第一次出现了完整的波形，所以周期为△t，波长为8L。

对此一般教师的做法是，立即评价其正确与否，然后讲解正确解法。但如果换一种评价方法加以适当启发，学生可以更深刻地认识自己错在何处，也可使其他学生得到对此题的更深理解。

且看教师的另一种评价：按照你的观点，△t时刻质点1和质点9的振动方向如何？（将错就错）

学生：向上。

教师：既然周期为△t，那么t-△t时刻（即t=0时刻）质点1的振动方向如何？

学生：也向上。哦！不对……（制造认识冲突）

到此，该学生已发现自己的观点出现了矛盾，但又觉得自己的分析合情合理，全班学生也都表现出极大的好奇和热情，思考的积极性被调动了起来，纷纷举手发表看法，不由自主地讨论起来。

以上是笔者制造认识冲突在探究式教学中应用的部分案例。大量实践证明，制造认识冲突可以有效地调动学生探究的主动性和积极性，促进课堂交流和合作，更好地引导学生开展有效探究活动。当然，教无止境，教无定法，探究式教学的有效策略是丰富多样的，教师要勤于思考、精心设计，使课堂教学更加精彩、更有效益。

（作者单位：浙江省苍南中学 325800）