导致悖论教学法在高中物理课堂中的应用

吴正麟+++林丽娟

【摘要】以物理教学法中的导致悖论法为研究对象，以科学的教育理论为依据，从导致悖论教学法的理论依据、悖论的教学功能和导致悖论教学法的使用三个方面进行探讨，得出导致悖论教学的确是一种行之有效的教学方法。用导致悖论教学法，让学生在“上当”中反思，在“上当”中学到知识，掌握方法，培养能力，从而使教学效果事半功倍。

【关键词】悖论 教学功能 建构主义 认知结构

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）32-0164-02

1.引言

悖论起源于古希腊。悖论是指从表面上看是正确的，在逻辑上却可以推导出互相矛盾的结论，事实上又隐藏着真理的命题或理论体系。在高中物理教学过程中引进导致悖论教学法，具有重要意义。很多学生之所以感到物理难学，很重要的一点就是被物理学中的悖论所困扰，被搞得似是而非、无所适从。一些悖论问题，对一个初学物理的学生来说，十有八九都会误入歧途。但是，如果教师能正确地进行引导、妥善地处理这些佯谬，就会化消极因素为积极因素，构建高效物理课堂。 所谓导致悖论教学法，就是把悖论思想借鉴到物理教学上来而形成的一种行之有效的教学方法。课堂教学一般的程序是直接由“根据A”得出“获得结论D”。此处的“根据A”可以是生活经验、实验数据，也可以是已经证明正确的某一规律。而导致悖论教学法的基本程序是：根据A得出悖论B，再根据C否定悖论B，从而获得结论D。

2.导致悖论教学法的理论依据

威特罗克的生成学习模式：学习的生成过程，就是原有的认知结构中的有关信息与从环境中新接受到的感觉信息相结合，主动地选择注意信息，并主动地构建信息的意义的过程。

在课堂教学中通过合适的悖论与学生平时的生活经验或现有知识发生矛盾，使学生在分析、消除悖论的过程中，自主地构建和调整新的认知结构。根据心理学理论，知觉具有恒常性。也就是在知觉中，由于人们已有知识和经验的参与，使知觉往往并不随知觉条件的变化而变化，因化，在经验的影响下，表现为相对的稳定性。当解决某个问题时，常用解决类似问题的思维模式，思维定势的负作用在教学中应注意克服。导致悖论教学法恰好利用这一点，使学生先“上当”，发现“上当”后必然会在思维活动中引起警觉。遇到问题提高警觉，可有效防止思维定势的负作用，使知觉随条件变化而变化。

从引起注意角度看，新奇的刺激会成为注意的对象，而千篇一律、刻板不变的多次重复的东西很难引起人们的注意。为了使学生不发生错误，一而再，再而三地多次重复，试图引起注意，这种方法效果是不理想的。导致辞悖论教学法恰当改换教学程序，造成新异性，并加强了刺激作用，有意识地引起学生的注意，使知識易被学生接受。

从记忆效果来看，导致悖论教学法在课堂上调动了学生学习的主动性，让学生发表看法、相互争论，充分暴露错误。在讨论中，正确与错误观点的交锋，就能使固有的错误概念消除，树立正确的概念。在教学中有意造成悖论，然后加以否定，通过正误对比，可使学生记忆深刻。因此，导致悖论教学法符合心理学规律。

3.悖论的教育意义

3.1悖论提供一个思维方式

悖论作为一种论证方法， 即可以训练学生的思辨能力，也可以为学生提供一种思辨的方法。

在物理学中有不少的佯谬是由于思维方法不当所造成。例如，亚里士多德对力和运动的关系的错误认识，就是因为犯了想当然的错误。它告诫人们，看物理问题不能受表面现象的迷惑，要透过现象看本质。而原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾，则说明任何物理规律都有一定的适用范围，在物理学习中要对号入座，不能张冠李戴。

可以这么说，佯谬对物理学的发展起了不可低估的推动作用，学生从佯谬中也会得到启迪。在物理教学中，若充分利用佯谬，则可使学生在“上当”中反思，在“上当”中学到知识，掌握方法，培养能力。

3.2将导致悖论教学法引入课堂可以激发学生的学习兴趣

例如：关于速度的引入——老太太超速开车的故事：

警察把一超速开车的老太太拦下来：“太太，你刚才的车速是每小时60公里，你已经超速。”老太太说：“先生，这是不可能的，我刚才只开了7分钟，还没有一个小时，怎么可能每小时走了60公里呢？”警察说：“太太，我的意思是说，如果你继续像现在这样开车，在下一个小时你将开过60公里。”老太太说：“这也是不可能的，我只要再行驶10公里就到家了，根本不可能在再开60公里的路程。”

这是一系列似是而非的表达，看上去没有问题，但又感觉哪里有对不劲，从而吸引学生的注意力，引发学生自主思考的欲望，激发学生的学习兴趣。

妥善利用物理学中的佯谬，可以克服物理教学中千篇一律、死板空洞的说教，使学生在“上当”过程中感受物理天地的乐趣，起到一波三折的效果；佯谬的解决，又使学生进入“柳暗花明”的境界。从而启发学生的思维，激发学生强烈的求知欲望。

3.3适当利用悖论可帮助学生理解物理定律

一个悖论的提出、分析和解决的过程，往往就是对一个概念从表面到本质、从片面到全面、从错误到正确的认识过程。学生可以在对悖论的分析过程中加深对问题的理解。

例如，在万有引力定律的这节课，为了帮助学生理解万有引力定律的适用范围，我们可以做如下推断：如果两个物体无限靠近，根据万有引力定律F=G■，从数学上分析，当r→0时，F→∞，所以当人们鼓掌时双手会因无穷大的万有引力吸在一起而分不开。这个结论明显与真实情况不符，引发认知冲突。通过学生自己思考寻找悖论的成因：当r→0时，两物体就不可视为质点，万有引力定律就不再适用了。在课堂教学中通过悖论与学生平时的生活经验或现有知识发生矛盾冲突能起到意想不到的效果。

类似的例子还有为库仑力的计算，当两个点电荷之间的距离趋于零时，两者之间的库仑力趋于无穷大。从数学上分析，当r→0时，F→∞。事实上，当r→0时，库仑定律公式就不再适用了。

再比如，匀减速直线运动中，有这样一道题目：汽车在平直的公路上以15米/秒的速度行驶，现在遇到特殊情况紧急刹车，汽车做匀减速直线运动，加速度为5米/秒2，求汽车在刹车10秒内的位移。从纯数学的角度来解此题，已知条件代入匀变速直线运动的位移公式s=v0t+■at2，得s=-100米，也就是说本来是车刹车后进停车场停车，结果变成从停车场倒退出来，这个结论明显与真实情况不符。但从物理过程的分析不难看出，汽车经过3秒就已停下了，故上述解法显然是错误的，正确答案应为s=22.5米。

学生在学习新的物理规律（公式）时，由于对规律（公式）的理解“囫囵吞枣”，容易形成思维定式，出现“生搬硬套”。导致悖论教学法可以让学生通过充分的合作学习、实验验证，把新学的物理知识整合到原有认知结构的模式之中，使原有认结构框架发生改变，经过调整、整合形成新的认知框架。最终利用这些佯谬的分析与解决，加深对这些公式的认识与理解。

4.小结

学习的动力系统是学习实践产生的内在根源。没有或缺乏物理动机，物理学习难以产生，产生了也难以维持；物理学习的核心是物理认知系统，没有认知的选择、建构和应用，便无法做到物理新知道的理解和内化，物理学习无法取得实质性的成效。

为了一定的教学目的，而采用的教学方法，当然不是唯一的。不同的教学方法，会产生不同的教学效果。我们所关心的，当然是产生良好的积极的效果的教学法。在课堂教学中可以利用各种方法制造悖论，但教师思想不应仅仅停留在制造悖论能活跃课堂气氛、增加学习兴趣的认识上，而要从培养学生科学素质的高度去重视悖论的作用，让学生在惊讶之余积极思考，在思考之后加以突破，使学生的科学素养在不知不觉中得到提高。

参考文献：

[1]程九标，张宪魁，陈为友编著.物理发现的艺术[M].青岛：中国海洋大学出版社.2003，1.endprint