仲大伟

建构主义理论冲击着传统的物理教学,物理教学中通过引发认知冲突可以有效地促进概念的转变。本文重点讲述的是在建构主义理论指导下如何引发认知冲突及实例。

一、建构主义的学习观

建构主义认为学习不是知识由教师向学生的传递,而是学生建构自己的知识的过程。学习者不是被动的信息吸收者,相反他要主动地建构信息的意义。这种建构不可能由他人代替,这意味着学习是主动的,学习者不是被动的刺激接受者,他要对外部信息做主动加工。知识的意义也不是简单地由外部信息决定的,外部信息本身没有意义,意义是学习者通过新旧知识经验间反复地、双向地相互作用构成建构而成的。每个学习者都以原有的经验系统为基础,对新的信息进行编码,构建自己的理解。原有知识又因为新经验的进入而发生调整和改变。所以,学习并不是信息的简单积累,同时包含由于新旧经验冲突而引发的观念转变和结构重组。

二、概念转变与认知冲突

概念转变的研究是从顺应的侧面来研究知识建构过程,揭示学生的错误观念及其转变的规律。知识构建一个重要方面是原有的经验因为新的经验的出现而发生顺应,学习者必须对新旧经验进行调整(否则学习者即便是学到了某种知识,他也不能相信这一说法的合理性),从而使新知识真正与已有的知识经验实现整合。这时候学生不仅是获得新知识,同时又意味着既有经验的改造。

认知冲突指认知发展过程原有概念与现时情境不相符时在心理上所产生的矛盾和冲突。

可见,概念的转变就是认知冲突的引发和解决过程。

三、引发认知冲突的方法

引发认知冲突的方法就是呈现对立事件,呈现对立事件的基本方法就是预测实验与观察。以下是《自由落体运动》教学片段,通过这一片段我们看一看在教学中如何引发认知冲突。

师:重的物体和轻的物体哪个下落得快?(呈现对立事件,引发认知冲突。)

生:重的快。(也有回答轻的快。)

师:到底是轻的快还是重的快呢?让我们看下面一组实验。

1.让纸片和金属球同时下落。

2.把纸片揉成纸团和金属球同时下落 。

(同样的纸,为什么在不同的状态下下落的快慢不同?又进一步引发认知冲突,促进概念的转变。构建起自由落体概念之后我们就还要确定自由落体加速度。)

师:纸团和金属球做自由落体的加速度是否相同?

(引发认知冲突,建立正确的自由落体加速度,突破难点。)

在讲解反应时间时,教师拿出一把尺。

师:尺是测量什么的?

生:长度.

师:能否用这把尺测量时间呢?(生陷入思考.)

(通过这样的设问,引发认知冲突,一定会使学生印象深刻。)

通过这样层层深入地设疑,使学生心理上会产生强烈的认知冲突,促进了概念的转变,建立起正确的自由落体概念和重力加速度概念,原有的概念因新概念的出现发生了顺应,应用起来也会得心应手。

四、概念引入中引发认知冲突的实例

常言道:好的开端是成功的一半。一节课的引入正是本节课的知识构建的开始,如何抓住学生的认知需求和规律,激发学生积极思考、质疑释疑、渴求探索交流的情感,凸显学生在课堂教学中的主体性,有效帮助学生实现知识构建,这是从教学基本技能中提升的教学艺术。以下是笔者近几年整理的几种典型的能引发认知冲突的引入实例。

1.能引发认知冲突的实验引入。

(1) 在学习闭合电路欧姆定律时,用如下图所示的电路演示:

开关由1合到2,“电压”增大了,灯泡反而更暗了,这样学生对路端电压、内电压和内电阻都会有一个清晰的了解。

(2)在电磁感应的教学中,一位教师精心地设计了这样一个实验:他自制了一个半径较大的螺线管,螺线管与演示电流计相连。演示时他将左臂插入螺线管,电流计的指针未发生偏转。然后又将右手臂插入螺线管,电流计的指针发生偏转,学生一片惊奇,急于知道原因,教师挽起袖子,原来右手臂上绑了一个条形磁铁。

(3)在学习力的分解时,教师可以问学生:同样的绳子,用一根提升重物容易断还是两根容易断,学生会不假思索地说一根容易断。教师可以用两根绳子互成角度地提起一个重物——两根绳子断。

(4)在学习超重和失重时,可以让一名学生站在台秤,然后突然下蹲,让学生观察秤的示数变化。问:学生的体重是否变化,那为什么秤的示数发生变化?

(5)在讲解毛细现象时问,水能不能往高处流,然后演示毛细现象。实验引入容易呈现对立事件,引发认知冲突,其他的引入也不妨一试。

2.能引发认知冲突的视频录像。

有的实验是没有办法搬到课堂中进行的,我们可以利用现代多媒体教学来实现,如:

(1)在讲解加速度概念时,可以播放飞机和法拉利F1赛车启动时的视频,开始时赛车在前,后来飞机在前。问:到底谁快?

(2)在学习热力学第二定律微观意义之前学生对有序和无序了解的并不是很深。我们可以通过数码相机录制一段学生由集合到解散的过程中的录像,然后让学生讨论有序和无序,学生会深刻体会到无序是各处差不多,平均的一种状态。

3.能引发认知冲突的小故事。

在讲解瞬时速度的引入时,我们可以讲这样一个故事:一个人驾驶摩托车从家里出发10min开出8km时,撞伤了行人。交警通知他:“此条街的最高时速是50km/h ,你超速了。”这个人辩解道:“我的车速才48km/h(8km除以10min),怎会违章?”

教师应充分了解学生,及时发现学生原有概念与新概念的认知冲突。在长期的教学实践中会积累大量生动的案例,对这些案例的整理、挖掘与应用对教育教学研究应该有着重要的意义。

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?笠编辑/张烨