深度学习下激起学生认知冲突的有效策略

田美

摘 要：深度学习是相对于浅层学习的一种高效学习方式，是基于核心素养下的有效学习，是实现知识本位转向素养中心的过程，本文通过“新知的获得、知识的转换、知识的评价”为过程，通过生活经验、意义建构、激起矛盾的途径，实现深度学习下激起学生认知冲突的有效教学策略，从而实现学生全面而有个性的成长.

关键词：深度学习;认知冲突;评价

文章编号：1008-4134（2020）06-0004    中图分类号：G633.7    文献标识码：B

美國印第安那州立大学Michael Molenda .教授和北伊利诺斯大学的Rhonda Robinson 教授共同写过一篇“The Meaning of Educational Technology” （AECT ，2004）文章，里面详细探讨了教育技术的影响因素，其中包含研究、促进以及学习等[1].本文只对学习进行深入探讨，进而讨论激起学生认知冲突的有效策略.

1 深度学习的内涵

建构主义心理学家认为：学习是在一定的情境下，借助其他人的帮助，即通过师生间的共同活动而实现的有意义建构过程.这里谈到的有意义建构是指对学习内容所反映的学习知识的性质、规律及新旧知识间的相互联系，达到深刻理解的程度，这种理解的知识在大脑中能够长期存在，并能运用知识解决生活与社会中遇到的问题，这就是所谓的“深度学习（deep learning）”（又称为有意义学习）.

与深度学习相反，浅层学习（shallow learning or surface learning）（又称为机械式学习）是一种被动接受式学习，学习者仅处于知识的识记和复述阶段，单一地接受一些碎片化知识，对于教师传授的内容或书本知识只能进行简单地机械式复制， 对其中内容却不求甚解，更谈不上对知识的理解、应用与创新，这就是很多学生在平时考试中能够取得较高成绩，在模拟考试甚至在中考中出现不适应的原因，与此相关的甚至是高分低能形成的原因.

深度学习在一定程度上改变了教师在教育教学过程中只关注自己的“一亩三分地”、只注重知识的传授，忽略情感、态度与价值观的指导;同时也改变了学生不断“刷题”，只关注分数的顽固思想，因此与浅层学习有重要区别.

2 深度学习下激起学生认知冲突的案例分析

深度学习是在浅层学习的基础上进行拓展创新，它不只是对知识识记，更重要的是对知识的理解、拓展、创新.深度学习主要表现为以下几个特征：（1）深度学习是在浅层学习基础上进行有效拓展，是更加注重学习能力的培养，核心素养的形成，培养学生独立学习的习惯;（2）深度学习下能够将学习的碎片化知识进行有效整合，使学习知识系统化，且能有效挖掘学习知识的内在联系，体现学生在教师指导下运用多种思维方式循序渐进地将知识不断深度加工使其系统化，并影响学生思维的过程;（3）深度学习下学生能对学习问题独立思考，发现知识，掌握原理，即由学生在听课基础上合作学习发现问题，而不是通过接受的方式来获得知识，在合作学习过程中关注的是探究过程，而不是学习结果;（4）物理是运用实验手段、应用数学工具和理想模型建构，通过逻辑思维方法进行科学推理和论证，研究物质世界基本结构、相互作用、运动规律的自然科学.初中物理教学内容虽然被人为划分为声、光、热、力、电等不同板块，但是不是说其中一个板块没有学习好，其它板块就能学习好的，不同板块看似没有联系，实际上存在错综复杂、千丝万缕的联系，学生对其中某一板块内容的掌握会“牵一发而动全身”，深刻影响到对其它板块知识的学习，因此，深度学习下更强调知识的内在联系，有效遏制当前初中物理应试教育的“只见树木不见森林”的知识孤立主义倾向[2];（5）深度学习下根本目的是关注学生的认知结构、激发学生的情感冲突，通过对教学内容的逻辑化梳理，让学生能够独立发现问题、解决问题、并能对问题进行拓展创新.

深度学习为学生在学习方法上搭起了脚手架，使学生在整个物理学习过程中逻辑形象、思维流畅、认知清晰.如图1所示是深度学习下激起学生认知冲突的教学思路，将新知的获得转化为知识，对知识进行评价，并能将学习的物理知识迁移到实际生活与社会中，解决生活与社会中遇到的问题等.

下面以苏科版教材九上第十一章第一节第1课时为例，在认识杠杆时发现杠杆在转动时的效果不仅与力的三要素有关，还与力臂有关，由于力臂是在认识杠杆五要素时引入的一个重要物理量，力臂是看不见摸不着的物理量，如何通过深度学习的方式激起学生认知冲突，从而使学生能够认清力臂，理解力臂是本节学习的难点之一.为此，以深度学习下的教学思路分析为基础，以“新知的获得、知识的转换、知识的评价”为过程，通过生活经验、意义建构、激起矛盾的途径，以达到知识本位向核心素养为中心的转变，以实现物理概念教学的“深度学习”[3].

2.1 新知的获得——课堂引入：以生活经验为方式，激发学生主动探究实验

物理是以学习间接知识为主的学科，学会用旧知建构新知，新知巩固旧知，激起学习上的认知冲突，并学会用自己的语言去解释、表达所学习的知识，体验学习的喜悦，使外部动机向内部动机转化.如生活经验是学生的宝贵财富，是探究物理实验的重要精神来源，建构主义理论认为，利用生活经验建构新知，让学生在建构过程中体悟新知，使学生在认知层面上理解探究实验，对实验产生认知冲突、情感体验等.

案例1 学生对力的概念及效果、力的平衡等基本知识有一定的掌握，但对杠杆这个新的概念感到陌生，为此，可以通过一部分学生耳熟能详的电影引入，使学生对杠杆有一定的认知.电影引入：《指环王》是彼得·杰克逊导演的奇幻史诗电影，气势恢宏的中土世界、宁静欢快的夏尔庄园堪称经典，更让人叹为观止的战争场景，就是米纳斯提里斯保卫战那场惊心动魄的投石机大战，其实这个威力巨大的神奇在三国时期的官渡大战中也出现过，如图2所示就是曹军赖以扭转打败袁绍的“霹雳车”.图2的投石机完美展现了物理学中杠杆的独特魅力，那么投石机为什么会有如此巨大的威力？关于杠杆，你了解多少呢？

2.2 知识的转换——自主探究苏格拉底的“产婆术”：以问题为情境，以建构为途径，以激起认知冲突为目的，开展自主合作探究学习

深度学习离不开有效问题的引导和驱动，设置能够激发学生认知冲突的问题，与学生互动对话，有助于学生独立思考问题，自主建构概念，提升思维的独立性[4].物理学习不再是单纯以间接知识的传授为中心，而是在知识本位的基础上学习具有逻辑意义的材料，在自主探究过程中能够同化新知、能够对学生未来发展具有不可估量的具有潜在意义的材料，如图3所示，这样可使学生具有深度学习的倾向，不僅学习新知，更能巩固旧知，新旧知识相互作用，相互渗透，进而实现由知识本位向核心素养的转变.

案例2 杠杆中力臂概念是抽象的，学生无法觉察与看见，为此，利用建构思想，通过深度学习下激起学生认知冲突的方法，使学生理解力臂概念.

2.2.1 杠杆概念引入

如图4所示，以生活中常见的撬石块、跷跷板、抽水机打水为例，让学生归纳出这三个用具有什么共同特点？

物理学中，将一根在力的作用下可绕某一固定点转动的硬棒称为杠杆.

2.2.2 力臂概念及引入

综合实践：学生参与活动、自主探究活动，在深度学习下激起学生认知冲突.

准备器材：几本教科书、两只铅笔（或圆珠笔）.

探究过程：学生将两支笔按照如图5所示方式进行实验，两只铅笔交叉叠放到一起，用一只手指轻轻向下压铅笔一端，可以观察到教科书在铅笔一端力的作用下被抬起，并保持平衡状态，此时，你能寻找出支点吗？

激起认知冲突：学生估测一下直接将教科书一端抬起，与利用铅笔将教科书一端抬起，两个力是一样大吗？

学生通过探究实验可以直接比较出利用铅笔将教科书一端抬起的力小，直接将教科书一端抬起的力大，即探究实验中铅笔一端将教科书抬起的力小.

教师让学生回忆之前学习的二力平衡知识，即作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上，这就是二力平衡的条件.在本综合实践活动中，手指对铅笔一端向下的压力（即动力）与教科书对铅笔另一端向下的压力（即阻力），大小不等、方向相同、没有作用在同一直线上，那么铅笔为什么能够保持平衡状态呢？这样可以激起学生对杠杆知识在认知上的冲突.

学生陷入深深的思考之中，同样是力的平衡，为什么现在的探究实验的结论与之前学习的二力平衡知识存在矛盾？难道之前学习的二力平衡的条件是错误的？这样的深度学习在一定程度上激起了学生对杠杆问题的认知冲突.

教师由此向学生介绍，杠杆的平衡不仅与作用在杠杆上的动力F1、阻力F2、动力方向、阻力方向及支点O位置有关，还与作用在杠杆上的另一因素有关，它是决定杠杆平衡的另一重要因素，由此引入力臂概念，即力臂L是表示从支点到力的作用线的垂直距离，这里动力对应的力臂称之为动力臂L1，阻力对应的力臂称之为阻力臂L2.

2.2.3 杠杆中力臂作图

教师再通过之前观察的事例，生活中常见的撬石块为例，如图6所示，向学生展示如何作杠杆的五要素.

2.2.4 巩固力臂概念：利用托铅球的综合实践完成

教师利用刚才的综合实践活动，让学生自主参加到托铅球活动中，如图7所示，并画出杠杆的五要素，由此进一步巩固对力臂概念的理解.

2.2.5 讨论交流及应用

如图8所示，某天小明家门口出现了一块大石头，无法出门，你能为小明想出解决问题的办法吗？（需要什么器材、如何解决问题）

2.3 知识的评价——评价不是测量，更不是选题，是实现学生全面而有个性的成长，是由知识本位向素养中心的转变

美国实用主义教育家杜威认为，教育的过程就是经验的不断改造过程，一切都来源于经验，“行”先于“知”，正如物理教育家朱正元教授所说“坛坛罐罐当仪器，拼拼凑凑做实验”的教育思想，即深度学习下充分利用生活中器材进行简单实验，并对实验进行评价，发现新问题，得出新结论，这里的评价既是新课程教学改革的基本要求，也是教师备课的终极目标，这里的评价不是对学生进行测量，更不是选题让学生进行题海战术.深度学习下的知识评价，是在激起学生认知冲突的基础上，能够进行有意义的建构，是实现学生全面而有个性的成长，是由知识本位转向素养中心的基本过程.

比如在杠杆中力臂的引入过程中，如果直接向学生介绍力臂及力臂作图，学生可能暂时认识力臂，能够画出杠杆中力臂图形，这也仅仅是浅层学习的表现，对学生核心素养的培养没有任何作用.为此，通过二力平衡的知识来建构杠杆平衡中力臂的引入，激发认知上的冲突，学生就能深度理解力臂概念，将力臂问题转化为素养中心，这时你就很难忘记，力臂概念也将深深印入你的脑海中.

3 总结

以上是笔者对深度学习下激起学生认知冲突的教学策略的一些简单思考，通过“新知的获得、知识的转换、知识的评价”的有机整合与评价，为深度学习在初中物理教学过程提供了一定的依据与保障，更为在深度学习下激起学生认知冲突营造开放性、包容性的学习过程.

参考文献：

[1]任虎虎.指向深度学习的高中物理教学方式探讨[J].物理之友，2019，35（10）：32-34+37.

[2]李雪奎.促进高中物理深度学习的“问题链”策略研究[J].中学物理教学参考，2019，48（17）：1-4.

[3]王成.激发认知冲突 促进概念学习[J].中学物理教学参考，2019，48（14）：30.

[4]王建峰.物理概念教学中如何开展“深度学习”——“光的干涉”深度学习设计[J].物理教学，2018，40（05）：24-26.

（收稿日期：2019-10-22）