梁建 潘秀梅

合理有效地創(chuàng)設物理情境是物理教學的重要組成部分，當前的物理情境化教學要求物理教師不能只是照本宣科，而應以教材為依據(jù)，充分利用學生的心理和智力水平，設計出符合學生認知需求的物理情境。筆者認為，要想利用認知沖突創(chuàng)設有效的物理情境，一定要抓住學生的認知需要，“投其所好”，常用的策略和方法總結如下：

一、利用生活經驗與學習目標的矛盾創(chuàng)設物理情境

物理從生活中來，到生活中去。利用生活經驗創(chuàng)設物理情境能夠拉近物理課堂與生活的距離，是廣大物理教師普遍采用的方法。

案例1.講授蘇科版物理九年級下冊《電能表與電功》時，用同學們生活中交電費的經驗創(chuàng)設物理情境。

教師出示自己家的電費單。

師：同學們，請幫老師算算老師家這個月的電費。

部分同學講解回答：電費=電費單價×（本月示數(shù)-上月示數(shù)）。

教師播放電工抄電表的視頻，拉近物理課堂與學生生活的距離，引出電能表的使用。

師：請同學們觀察桌面上的電路板，看看電能表有哪些參數(shù)。

投影展示電能表的相關參數(shù)，由學生說出自己的理解。

通過交電費的生活經驗引導學生認識電能表的相關參數(shù)，對電能表的知識學習作了牽引鋪墊，降低了學習難度，有利于學生保持長時間的學習熱情。

二、利用對實驗的認知沖突創(chuàng)設物理情境

物理離不開實驗，一堂沒有實驗的物理課不能稱之為成功的物理課。利用實驗創(chuàng)設物理情境，關鍵在于要能充分利用學生的認知水平，達到“一石激起千層浪”的效果，讓學生投入其中，樂此不返。

案例2.蘇科版八年級下冊《升力》一節(jié)中，“流體流速越大，壓強越小”這一結論，學生很容易遺忘，甚至會形成“流體流速越大，壓強越大”的錯誤認識。為了讓記憶更持久，筆者采用了如下兩個實驗：

實驗一：取一只裝礦泉水的空桶，在桶口放一個紙團，隨機抽選十位同學對著桶口吹氣，把紙團吹進空桶中。結果沒有一個學生能把紙團吹入空桶，而且用的力氣越大，越容易讓紙團從桶口射出。這與學生已有的認知發(fā)生了矛盾，學生對此現(xiàn)象一開始都很疑惑，但很快就有同學根據(jù)流體流速與壓強的關系給出了正確的解釋。

實驗二：取一只空的圓形飲料瓶，在瓶子后面點燃一支蠟燭，問學生：隔著瓶子能否吹滅蠟燭，學生表示不清楚。隨機抽取一位同學做實驗，結果蠟燭被吹滅了。學生已有的認知是空氣遇到障礙物會被阻擋，很難繼續(xù)前進。這個實驗直接讓學生來解釋很困難，需要教師引導分析原理：從嘴里吹出的空氣流速大，氣壓低，大氣壓大于從嘴里吹出來的氣體壓強，“壓迫”吹出來的氣流，使它緊貼瓶身流到瓶子的后面，吹滅蠟燭。為了增強課堂的趣味性，接下來每隔5cm點燃1支蠟燭，比賽看哪位同學能吹滅最多的蠟燭。

案例3.講授蘇科版八年級下冊《力與運動》時，學生已有的認識是：力是維持物體運動的原因，物體的運動需要力來維持。為了糾正這一錯誤認識，筆者采用了如下實驗方法：

①從斜面上某一高度自由釋放小車，當小車運動到鋪設毛巾的水平面后，不斷減速，滑行很近的距離S1后停下；

②從斜面上同一高度自由釋放小車，當小車運動到鋪設木板的水平面后，不斷減速，能滑行較遠的距離S2后停下；

③從斜面上同一高度自由釋放小車，當小車運動到鋪設玻璃的水平面后，不斷減速，能滑行更遠的距離S3后停下；

④如果水平面完全光滑，小車將做勻速直線運動。

三、運用類比沖突創(chuàng)設物理情境

類比法是中學物理常用的情境創(chuàng)設方法，如：電流與水流的類比、內能與機械能的類比等。但有些知識點卻不能夠簡單地類比。

案例4. 蘇科版九年級上冊《歐姆定律的應用》一課，教材詳細探究了如何測量定值電阻的阻值，同學們形成了這樣的認識：定值電阻的阻值是固定的，與兩端的電壓和流過它的電流無關。由此學生會形成這樣的錯誤認識：小燈泡的電阻也是定值的。為了糾正這一錯誤，筆者運用類比沖突創(chuàng)設物理情境，激起學生新舊知識的矛盾，引導其重新認識小燈泡的電阻。

師：我們知道定值電阻的阻值是固定的，那么小燈泡的電阻是怎樣的呢？

生：也是固定不變的，與兩端的電壓、流過的電流無關。

師：真的是這樣的嗎？有不同意見嗎？

有的同學根據(jù)前面學習的小燈泡電阻與溫度有關的結論，提出可能是變化的。

師：我們現(xiàn)在通過實驗來測量小燈泡的電阻。

通過測量不同亮度時的小燈泡的阻值，學生們最后得出結論：小燈泡的電阻變化與溫度有關。

四、利用問題矛盾創(chuàng)設物理情境

利用矛盾沖突解決問題古已有之，如古希臘蘇格拉底的問答法，通過問答找出學生認識的缺陷，以子之矛攻子之盾，取得了良好的教學效果。

案例5. 在學習蘇科版八年級下冊《力與運動關系》一課前，同學們頭腦中會有這樣的認識：從相同高度自由釋放兩個物體，重的物體會先落地。對此，筆者采用了如下方法：

師：同學們，從相同高度自由釋放兩個質量不同的物體，哪個會先落地呢？

生：重的物體會先落地。

師：假如我們把兩個質量不同的物體綁在一起，落地情況又會怎樣呢？

生A：因為更重了，所以比剛才兩種情況落地花的時間更少。

生B：不同意A的看法，綁在一起，下落的時間應該介于單獨自由釋放重的物體和單獨自由釋放輕的物體之間。

通過充滿矛盾的問答對話，啟發(fā)學生的思維，通過思辨發(fā)現(xiàn)問題，最終得出正確結論。

五、利用函數(shù)圖像的異同創(chuàng)設情境

運用函數(shù)圖像解決物理問題是中學物理常用的方法之一，如正比函數(shù)、反比函數(shù)等。初中生對直觀的、可見的事物更感興趣，如果能利用函數(shù)圖像的異同點創(chuàng)設物理情境，激發(fā)認知沖突，必將起到事半功倍的作用。

案例6. 講授蘇科版八年級下冊《密度》時，密度的概念比較抽象，學生不易理解，現(xiàn)行教材改為比值法教學，降低了難度，對密度的學習起到了一定的促進作用，但卻忽視了密度與物質的質量、體積之間的相互關系。為了解決這個難點，筆者采用了利用函數(shù)圖像的異同研究密度與質量、體積的關系的方法。

師：請同學們根據(jù)自己的實驗數(shù)據(jù)繪制密度與質量、密度與體積的關系圖像。

教師將學生的繪圖用實物展示臺展示給大家。如圖1所示：

師：通過這兩幅圖我們能得出什么結論呢？

生：同種物質密度相同，與質量多少、體積大小無關。

師：請同學們根據(jù)自己的實驗數(shù)據(jù)再繪制同種物質質量與體積的關系圖像。

教師將學生的作圖用實物展示臺展示給大家，如圖2所示：

師：請同學們思考，這三幅圖像有什么不同？你們得出了什么結論？

生：最后一幅圖是過原點的直線，同種物質質量與體積成正比。

利用函數(shù)圖像的異同創(chuàng)設物理情境，除了可以驅動概念教學，還可以透過異同實現(xiàn)物理規(guī)律教學的突破。

案例7. 以蘇科版九年級上冊《歐姆定律》的教學為例，歐姆定律是歐姆用了十余年時間多次試驗得出的定律，而學生只用了二十分鐘就完成了實驗，學生會對實驗結果持懷疑態(tài)度，并且很快便將定律遺忘。教師在教學中可以要求學生繪制電流與電壓、電阻的函數(shù)圖像，如圖3所示：

學生根據(jù)自己畫的這兩幅圖，能夠準確得出“電流與電壓成正比，與電阻成反比”的結論，從而強化了記憶效果。

六、比較物理模型的異同點創(chuàng)設物理情境

物理學研究常用建立模型的方法來減少次要因素的影響，突出本源問題。如在研究杠桿時，經常使用“輕的杠桿、輕的細繩”這樣的說法，為學生研究杠桿的主要特征及杠桿的平衡條件減少了障礙，能突出本源問題的學習。

案例8.在講授蘇科版九年級下冊《磁場》時，學生已經在八年級上學期學習過光，并且會建立光的模型。磁場的學習比光的學習更加困難，看不見，摸不著。建立磁場模型可以改變同學們頭腦中固有的物質觀，磁場也是一種物質。把磁場想象成是由一根根的磁感線組成的，如圖4所示：

磁感線是假想出來的曲線，將磁感線和電流類比，它們都是閉合的曲線，串聯(lián)電路電流處處相等，但磁感線在磁體兩級最密集，疏密程度反映了磁場的強弱。磁場模型的建立，很好地解決了接下來要學習的電動機原理和電磁感應現(xiàn)象。

總之，在物理教學中，教師要善于利用學生的認知沖突創(chuàng)設情境，甚至要有意“刁難”學生，激發(fā)認知矛盾，為學生的思維訓練設置有梯度的障礙，抓住學生的心智發(fā)展特點，激趣設疑，這樣才能調動學生的學習積極性，幫助學生快速建構新的知識，將舊知識甚至是錯誤的認識轉化為新的、正確的科學知識。在整個課堂教學中，要通過物理情境的創(chuàng)設讓學生的心理認知始終處于不滿足——滿足——不滿足的動態(tài)發(fā)展中，這樣才能打造出高效課堂，實現(xiàn)《義務教育物理課程標準》提出的培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的要求。