基于认知冲突的初中物理概念教学探讨

(江苏省丹阳市华南实验学校，江苏 丹阳 212300)

1 引言

概念是初中物理学科知识体系的基础，学生只有在充分理解物理概念的前提下，才能对物理现象进行分析，掌握相应的物理原理。概念教学不仅关系着物理教学的实际效果，更是培养学生能力的一个重要途径，必须得到足够的重视。在当前的初中物理概念教学中，存在着许多问题，学生在现实生活中构建的错误前概念，往往影响其正确理解物理概念，导致教学无法取得预期效果。物理教师需要对学生的错误前概念进行梳理，创设情景激发学生的认知冲突，采取切实可行的措施，保证初中物理概念教学的有效性。

2 初中物理概念教学的难点

物理概念是物理现象的本质在人脑中的反映，是对物理事物的抽象，也是在长期观察、实验和思考的过程中得到的产物。通过概念教学，引导学生逐步形成和理解物理概念，能够帮助其更好地掌握物理规律、发展认知能力，这也是初中物理教学改革的一项重要内容。

但是从目前来看，在初中物理概念教学中存在着许多的难点和问题，严重影响了教学的有效性。具体来讲，一是概念本身理解难度较大，初中物理概念大体上可以分为两种不同的类型，一种是对物质基本属性的描述，如颜色、质量、密度、沸点等，[1]要求学生必须掌握认识事物的基本方法，了解其本质属性，结合本质属性对事物进行区分，对于学生的理解能力要求较高;另一种是对物质及其运动的特性的描述，如速度、功率、电压、电流等，要求学生具备较为丰富的生活经验和一定的抽象思维能力。二是物理学科特点的影响，物理学科是一门强调实验和观察的学科，观察和实验是建构概念的主要途径，想要学好物理概念，学生必须具备较强的理解能力、阅读能力和思考能力。在初中物理概念教学中，有教师经常会以理论讲解来代替实验操作，要求学生通过背诵的方式掌握实验操作的流程和现象，这样学生的认知完全是由教师主导，他们的思维能力无法得到提高，对于概念的认知也缺乏基础支撑。[2]三是前概念的影响，初中生刚开始接触物理，对于物理现象的认识多数源自生活的体悟，在缺乏系统性引导的情况下，学生会形成一些错误前概念，这些前概念的存在严重影响了他们对于物理概念的理解和认识，教师想要通过简单的课堂讲解来帮助学生扭转这种错误认知，存在相当大的难度。

3 认知冲突策略的内涵与意义

认知冲突策略的基础是建构主义理论，强调针对学生的错误前概念，激发认知冲突，进而通过有效的教学实现概念转变。认知冲突指当个体意识到自身的认知结构和认识环境存在不一致或者不协调时所形成的心理紧张状态，对于学生而言，认知冲突指学生原本认知结构与新知识之间出现了难以包容的矛盾。现代教学心理学指出：当个体观念出现不协调时，会采取相应的措施和方法，对自身的观念做出改变，消除不平衡状态，获得新的协调，从这个角度分析，认知冲突可以引发态度和观念等的变化。[3]在物理教学中，通过引发学生认知冲突的方式，能够激发学生的学习兴趣，提升课堂教学效率，推动学生认知结构的优化。建构主义认为：学习是学生的自主性活动，学生应该运用现有知识，对新知识进行探究和建构，有研究指出：对于前概念的不满，是推动学生转变观念的主要因素之一，因此，在初中物理教学中，通过引发学生认知冲突的方式，能够调动其对于新知识学习的积极性，降低学习难度，提升教学效果。认知冲突策略是以认识冲突为前提，通过恰当的教学方法来解决冲突。在初中物理概念教学中，教师可以结合具体情况，从学生的认知冲突着手，开展教学活动，帮助学生更好地理解和掌握物理概念。[3]

4 基于认知冲突的初中物理概念教学

物理概念本身的抽象性往往使得学生缺乏学习兴趣，主要原因是学生本身的认知能力被概念限制，忽略了概念产生的背景。因此，在初中物理概念教学中，教师应该尽量联系现实生活，从学生的认知冲突出发，设置课堂教学活动。这里以初中物理中“流体压强与流速的关系”教学为例，对基于认知冲突的物理概念教学策略进行探讨。

4.1 创设教学情境

在教学前，教师可以通过创设教学情境的方式，吸引学生的注意力，为新知识的导入做好铺垫。例如，教师可以创设相应的情境，提出问题:上课期间教室里很闷热，于是大家打开了窗户，此时一阵风从外面吹来，会发生什么?如果风是从教室内向外吹，又会发生什么?[4]利用学生十分熟悉的生活情境，引导学生根据自身的经验探索答案:从外向内吹的风会带来凉爽，从内往外吹的风则会关上教室的门。这一点启示已经暴露出了学生的前概念。在现实生活中，学生普遍认为当你用力去吹一个物体时，它会距离你越来越远，如纸条、肥皂泡等，而这样的经验会导致学生很难理解一个客观事实:如果从表面向一个物体吹气，它会向你靠近。当学生感到困惑时，教师不应该直接给出解答，可以继续设置相应的实验情境:取一个饮水机上用的空桶，在桶口放入一个小纸团，选择5个学生，分别对着桶口吹气，看能不能将纸团吹进桶内。结果所有的学生都无法办到，甚至越是用力吹，纸团就越会从桶口跳出。[5]

4.2 引导小组讨论

上述教学情境可以紧紧吸引学生的注意力，然后对学生进行分组，鼓励其进行小组讨论，引导其对各自的预测结果和看法进行分享和交流，这些预测结果可以是学生根据自身的生活经验获得，可以是主观判断，无论对错，做好记录工作，为后续的讨论分析提供素材。最后，每个小组派一名代表，将小组成员的想法向全班展示。通过这样的方式，学生能够彼此交换自身的想法，解决一部分问题，然后全班展示，将尚未解决的问题进行分享，在这种情况下，不同的结论可能会引发不同的看法，学生通过讨论和分析，对于真相更加渴望，参与教学活动的积极性也就更高。在注意力高度集中的情况下，课堂效率的提高也就水到渠成。[6]

4.3 引发认知冲突

在小组讨论后，教师可以借助上述实验的效果，针对创设出的教学情境进行简化，通过实验的方式进行展示。例如，可用纸盒代表教室，在纸盒一侧裁出“门”，另一侧盖上玻璃方便观察，然后利用吹风机来制造风，模拟从教室内向外吹风的现象，学生会看到“门”关上了。再次模拟风从教室外向内吹的现象，学生发现“门”同样关上了。通过实验演示，学生们会发现实际情况与自己的预测结果出现了矛盾冲突:教室的门是向内开的，按照“常理”，当风从内向外吹时，会推动门关闭，但是为什么从外向内吹的风也会使门关呢?实验结果摆在面前，不可能出错，那么是自己以往的认知错了?通过这样的方式，教师可以引发学生的认知冲突，然后继续引导学生进行小组讨论，对上述现象进行解释，以此来为错误前概念的转变奠定基础。

4.4 建立物理概念

结合上述实验，教师可以提出相应的问题:在门静止不动的情况下，门两侧的受力情况如何?究竟是在哪一种力的作用下，教室门才会关上?以吹风机模拟吹风，改变了什么条件?在提出问题后，教师应该与学生共同分析，结合教材的相关知识，使得学生得到问题的答案:当门处于静止状态时，其两侧都会受到大气压力的作用，且压力平衡，造成门关闭的力并非风力，而是不平衡的大气压力，吹风机吹风会增大门

右侧的气体流速。在进行总结分析后，学生可以在教师的引导下建立其相应的物理概念:气体流速与大气压强呈负相关，流速越大则大气压强越小。这样不仅能够帮助学生更好地认识物理概念，也可以通过小组讨论和师生交流的方式，营造出良好的课堂氛围，提升教学的有效性。[7]

4.5 优化拓展应用

在完成物理概念的构建后，教师还要做好拓展训练，帮助学生加深对于概念的理解和记忆，使得其不仅能够掌握相关概念，还能够利用概念来对物理现象进行分析。在进行拓展应用的过程中，教师可以从学生感兴趣的话题入手，设计一些简单、操作性强的实验，引导学生更好地参与其中。例如:在一个漏斗下放一个乒乓球，向下吹气，乒乓球是否会掉落?在水槽中放入两个乒乓球，使之靠得较近，此时如果用一个注射器向两个乒乓球之间注水，则乒乓球会怎样运动?通过这样的拓展应用，能够帮助学生强化对于相关物理概念的理解和认知，激发其好奇心和探索欲，使得学生逐步理解物理，爱上物理。

4.6 重视教学反思

教学结束后，教师还应做好相应的教学反思工作。皮亚杰认知发展理论指出：学习是以学生积极参与知识重组为核心。因此在初中物理概念教学中，教师应该引导学生参与概念建构的过程，帮助学生转变错误的前概念，通过认知冲突策略，在引发认知冲突的同时对冲突进行解决，使得学生能够将原本的具有负迁移作用的前概念转化为正确的物理概念。结合上述教学活动分析，在小组讨论环节，学生彼此交流各自的观点，能够更加客观地看到自己的不足;而在矛盾制造后，教师应该与学生共同分析，通过合理引导来使得学生构建正确的物理概念，配合拓展应用，加深其对于相关概念的理解。[8]

5 结语

初中物理概念教学是物理教学的一个重要组成部分，对于物理教学影响巨大。针对当前初中物理概念教学的难点，教师可以在教学中运用认知冲突策略，通过切实可行的措施和方法，引发学生的认知冲突并解决冲突，结合后续的拓展应用，使得学生能够更好地理解物理概念，提升教学的有效性。