学生认知冲突的物理概念教学策略

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1认知冲突策略

目前，研究者提出了多种不同过程及侧重点的认知冲突策略，本文结合已有研究成果和初中教学实际，总结出认知冲突策略的5个阶段:(1)创设情境，预测结果，创设情景让学生预测其结果，以此来揭示学生的前概念;(2)小组分享，暴露观点，让学生通过讨论交流，明确自己和其他学生的观点，学生之间对现有的观点进行争论或质疑;(3)制造矛盾，引起冲突，设计矛盾事件，并让学生尝试解释，以此引起认知冲突;(4)建立概念，解决冲突，教师用科学概念进行理论解释;(5)拓展应用，强化概念，设置多种新情境，让学生用刚习得的科学概念解决问题．

2设计案例———流体压强与流速的关系

本文以“流体压强与流速的关系”为例，展示基于学生认知冲突的初中物理概念教学策略．

2．1创设情境，预测结果

【情境1】教室的门与窗是对着开的，如果此时一阵风“呼”地从教室内向外吹(如图1)，将会发生什么?风从教室内向外吹时，门为什么会关呢?设计意图创设熟悉的生活情境，学生通过生活经验很容易预测结果，但在解释原因时，学生可能会回答是风力使门关上的，从而暴露学生的前概念．学生从实际的生活经验中发现，当你吹向一个物体时，这个物体会远离你，比如吹肥皂泡．这个经验使得学生很难理解一个事实:当你在表面吹一个物体的时候，它会靠近你．【情境2】那么如果风从教室外向内吹(如图2)，门还会关上么?设计意图在情境1的基础上，稍加改变，若学生按照之前的解释来预测结果，将会得出与实际情况不符的结果．教师在课前布置具体体验任务，将全班学生分成若干体验小组，每组4人，要求每个体验小组根据自己的猜想，探究1－2个因素，学生严格按照“控制变量法”的方法来设计实验方案，并利用手机拍摄实验过程，拍摄过程需详细描述实验器材，记录实验过程，解释实验结果．设计意图学生根据生活经验或预习教材，提出合理猜想，通过自主设计实验，参与实践，刺激学生的视觉、听觉等感官，学生在获得感性认识的同时，引起学生内在的认知冲突，激发学生的求知欲望和体验愿望．

2．2小组分享，暴露观点

【小组分享】小组成员分享各自的解释和预测的实验结果，这些解释和预测可以建立在学生的经验或直觉上，并将每个同学的想法进行记录．【展示观点】每组可以选择一个代表向全班展示自己小组成员的所有想法．设计意图通过小组成员之间的分享、交流、讨论，有些问题在小组内就能够得到解决，通过全班展示交流，可以使结论或问题在全班分享，学生对第二个情境的预测结果存在争议，有学生认为门会打开，有学生认为门会关上．在这种情况下，学生十分渴望看到结果．

2．3制造矛盾，引起冲突

【演示实验】教师用自制的门模型和吹风机来模拟风从内往外吹的现象，门关上了．接着再模拟风从外向内吹的现象(图3)，学生看到门也关上了．设计意图教师在演示实验过程中，部分学生发现真实的实验结果和自己预测的实验结果相矛盾，从而引发认知冲突，小组成员之间尝试去解释这一现象，为学生转变错误的前概念奠定基础．

2．4建立概念，解决冲突

【教师提示】门静止时两面的受力情况?什么力使门关上?用吹风机吹风改变了什么?【共同分析】静止时门两面受到的大气压力平衡，不平衡的大气压力使门关上，吹风增加了门右侧的气体流速．【建立概念】气体的流速越大，压强越小．设计意图作图(如图4)并提问启发学生思考，在思考过程中，师生共同分析，并引导学生给出合理的猜想，从而建立科学概念．

2．5拓展应用，强化概念

【拓展1】如果你手中夹着纸带的一端，然后向着纸带的上表面吹气，纸带会怎样运动?【拓展2】乒乓球放在漏斗内，如果向下吹气的时候，乒乓球会掉下来吗?【拓展3】在水槽中有两个紧靠的乒乓球(图5)，当用注射器向两球之间注射水时，小球会怎么样运动?【学生自主探究】学生利用教师提供的实验器材自主探究以上3个实验，并利用刚刚建立的科学概念，解释实验结果．【拓展4】飞机的升力是怎样产生的?【拓展5】美丽的弧线———香蕉球，球为什么会在空中转弯?【拓展6】地铁站、火车站为何要设置黄色预警线?设计意图通过3个课堂自主探究实验和3个实际生活问题，帮助学生进一步验证猜想，强化概念的同时，激发学生的探索欲望，并真正符合从生活走向物理，从物理走向社会的理念．

3教学反思

建构主义学习理论认为，学生的学习是学生自己主动建构的过程．皮亚杰的认知发展理论认为，学习的核心是学习者积极参与对知识的重组，因此在初中物理概念教学中应让学生积极参与到概念的建构过程中，前概念在学生的学习过程中既有积极的成分又有消极成分，且前概念具有广泛性和顽固性，要有效转变学生的错误前概念，需要采用一些有效的教学策略．认知冲突教学策略正是建立在引发和解决认知冲突上的教学策略，其目的就是为了将学生现有的具有负迁移作用的前概念转变为正确的科学概念．本次课中利用学生熟悉的风吹门的生活情境，在学生预测和解释结果过程中，不断制造冲突，引发学生探索现象的好奇心，在小组分享讨论过程中，学生之间相互交流自己的观点，有利于学生清楚了解自己的观点的同时，也能知道别人的看法．在制造矛盾之后，教师及时与学生共同分析，从而引导学生主动建构“气体的流速越大，压强越小”的科学概念，有利于转变学生的错误前概念．在此基础上，再利用一系列的自主探究活动和生活拓展问题，帮助学生进一步强化新概念，从而有效建立科学概念．在应用认知冲突策略时需注意，教学过程绝不仅仅只是为了引发学生的认知冲突，让学生产生矛盾而置之不理，认知冲突教学策略的根本目的是通过引发并成功解决冲突来促进学生的概念转变．

作者:曾立辉 单位:揭阳市揭东区教育局教研室