(江蘇省南京市江寧高級中學(xué),江蘇 南京 211100)

認(rèn)知能力主要涉及思維能力、交流能力、自主發(fā)展能力，本文結(jié)合具體教學(xué)案例，探討在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知能力的策略。

1 提升思維深度與廣度，發(fā)展認(rèn)知能力

在生活中，很多素材都是與物理息息相關(guān)，雖然有些素材的物理原理很復(fù)雜，但是點到為止的教學(xué)可以促進(jìn)學(xué)生的理解。比如教師在講解物理3-5核聚變內(nèi)容前，播放《鋼鐵俠》電影片段，使學(xué)生明白鋼鐵俠的動力來源是小型聚變核反應(yīng)堆，這個題材的給出激發(fā)了學(xué)生的思維，使學(xué)生對核聚變的認(rèn)知不局限于課本，得到了升華，這樣的案例還有很多。

片段一

教師在講授“自由落體”時，需要讓學(xué)生分析亞里士多德和伽利略觀點，體會不同物體下落的快慢，用自己設(shè)計的小實驗來推翻“重快輕慢”的認(rèn)識，教師再借助演示實驗和視頻提供嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C。

教師演示牛頓管中鐵片和羽毛下落，讓學(xué)生仔細(xì)觀察并解釋現(xiàn)象。

生：好像是同時落下(速度太快看得不清楚)。

教師播放NASA真空實驗室中的自由落體實驗視頻，其中物理學(xué)家簡介了該實驗室，在將實驗室抽真空的情況下將一個保齡球和一根羽毛同時釋放，慢動作顯示：下落過程中兩個物體的運動情況完全一致。學(xué)生被保齡球和羽毛的同時下落所震驚，同時也感受到了科學(xué)實驗的嚴(yán)謹(jǐn)。

師：為什么生活中看見的是羽毛下落較慢呢？

生：因為羽毛受空氣阻力的影響較大。

師：排除阻力影響后，所有物體靜止下落都遵循同樣的運動規(guī)律，我們稱之為自由落體運動。

牛頓管的演示實驗讓學(xué)生了解輕重不同的物體在真空管中為什么下落快慢一樣，但學(xué)生看得并不清楚，此時學(xué)生只是說出預(yù)習(xí)過的結(jié)論，學(xué)生的認(rèn)知并不是來源于對事實的充分肯定。本節(jié)課通過觀看真空實驗室中的自由落體實驗視頻，讓學(xué)生觀察到保齡球和羽毛下落快慢的一致，產(chǎn)生與伽利略的共鳴，同時明白了在生活中物體下落快慢不一樣的道理。實驗的真實性更容易讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)已有概念與正確概念的沖突之處，學(xué)生對自由落體的認(rèn)知上升到了更高的層次，提升了思維的深度與廣度。

2 提供交流與合作機(jī)會，發(fā)展認(rèn)知能力

課堂不是教師一個人的舞臺，上課的目的不是教師的“教”，而應(yīng)該轉(zhuǎn)換為學(xué)生的“學(xué)”。要在課堂上通過師生、生生互動交流與合作，促進(jìn)學(xué)生認(rèn)知能力的提升。比如在新知識教學(xué)中，學(xué)生的理解容易浮于表面。如何上好一節(jié)新授課？筆者在學(xué)生學(xué)習(xí)過牛頓運動定律后，開設(shè)了關(guān)于簡單連接體的公開課，現(xiàn)以其中的一個教學(xué)片段為例說明。

本節(jié)課在學(xué)生掌握物體加速度的求解方法后，學(xué)習(xí)兩個物體一起運動時加速度的求解方法。教師在課前準(zhǔn)備了一個輕盒子，將其罩在兩個互相牽引的物體上，通過繩子拉動盒子運動，學(xué)生輕松完成了光滑和粗糙平面上加速度的求解，但好奇為什么盒子那么長？當(dāng)教師拿開罩在上面的盒子時，學(xué)生明白了教師的用意。如何求解兩個一起運動的物體的加速度呢？這便是體現(xiàn)學(xué)生交流與合作能力的時候了，教師通過分組，給予充足的時間讓學(xué)生去摸索、思考，有小組很快將先前的單個物體的求解方法遷移過來，教師簡單地總結(jié)出整體法。教師應(yīng)該給予學(xué)生充分的討論時間，促使他們在交流合作中建立自己的知識體系，循序漸進(jìn)發(fā)展認(rèn)知能力，提升關(guān)鍵能力。

3 激發(fā)自主學(xué)習(xí)意識，升華認(rèn)知能力

物理認(rèn)知能力不是在“告知”和“機(jī)械訓(xùn)練”中培養(yǎng)出來的，而是在應(yīng)用物理概念與規(guī)律，分析實際問題，進(jìn)行預(yù)測、解釋、推論等活動的過程中逐漸養(yǎng)成的，課堂上培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力尤為關(guān)鍵，以習(xí)題教學(xué)片段為例。

例1：如圖1所示，煉鋼廠用滾筒來傳送軟鋼錠，軟鋼錠通過滾筒獲得一定初速度。質(zhì)量為M的軟鋼錠長為L，上表面光滑，下表面與平臺間接觸是粗糙的。現(xiàn)以水平向右的初速度滑上平臺，全部滑上平臺時速度為v。此時，在其右端放一個質(zhì)量為m，相對平臺無初速度的滑塊(視為質(zhì)點)。隨后軟鋼錠滑過2L距離時速度為零，這時滑塊恰好到達(dá)平臺。重力加速度為g，空氣阻力不計。求滑塊獲得的最大加速度(不考慮與平臺的撞擊過程)。

圖1

解析：開始時由于滑塊與軟鋼錠間無摩擦，所以，滑塊相對平臺靜止，加速度為0；軟鋼錠在平臺上滑過距離L后，滑塊脫離軟鋼錠后做自由落體運動，加速度a=g。

以上試題考查的知識點和物理情景都較為基礎(chǔ)，但是學(xué)生的得分率較低。原因是學(xué)生習(xí)慣于處理滑塊與軟鋼錠之間有摩擦的問題，卻不能很好地處理沒有摩擦的情況，這充分說明學(xué)生不會根據(jù)物理情景的改變靈活變通。因此，在這題的講解過程中要多加注重學(xué)生自主思維的建立，提升他們的認(rèn)知能力，做到以不變應(yīng)萬變。

在本題教學(xué)中，需要讓學(xué)生做好以下工作：

(1) 分析滑塊在水平方向的受力情況，明了摩擦力的判斷依據(jù)，即摩擦力判斷的三要素：是否受到彈力、接粗面是否粗糙、是否存在相對運動或相對運動趨勢。本題中因為軟鋼錠上表面光滑，故滑塊在水平方向不受摩擦力；

(2) 為求得滑塊的加速度，需分析受力、求合力，當(dāng)滑塊停留在軟鋼錠上時，所受合外力和加速度均為零，進(jìn)而判定滑塊的運動性質(zhì)——相對地面靜止。

通過回顧、總結(jié)，讓學(xué)生體會到知識的積累不只浮于表面，要能夠把所學(xué)知識融會貫通。為了進(jìn)一步提升學(xué)生的自主分析能力，在例1基礎(chǔ)上再引入2016年江蘇物理高考選擇題第9題。

例2：如圖2所示，一只貓在桌邊猛地將桌布從魚缸下拉出，魚缸最終沒有滑出桌面。若魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動摩擦因數(shù)均相等，則在上述過程中( )。

圖2

A. 桌布對魚缸摩擦力的方向向左

B. 魚缸在桌布上的滑動時間和魚缸在桌面上的滑動時間相等

C. 若貓增大拉力，魚缸受到的摩擦力將增大

D. 若貓減小拉力，魚缸有可能滑出桌面

解析:桌布被貓向右拉出，魚缸相對于桌布向左運動，魚缸受到向右的摩擦力，A選項錯誤；由于魚缸、桌布、桌面兩兩之間的動摩擦因數(shù)相同，故魚缸在桌面上和在桌布上受到的摩擦力大小相等，加速度大小相等，由v=at可知，它在桌布上的滑動時間和它在桌面上的滑動時間相等，B選項正確；魚缸受到的滑動摩擦力，其大小只與正壓力和動摩擦因數(shù)有關(guān)，與拉力無關(guān)，C選項錯誤；貓減小拉力時，其中一種情況是魚缸受到的摩擦力若沒有超過最大靜摩擦力，則會與桌布一起以相同的加速度運動，最終和桌布一起滑出桌面；另一種情況是仍然有相對滑動，但因為拉力減小，桌布在桌面上運動的加速度減小，則運動時間變長，因此魚缸加速時間變長，桌布抽出時的位移以及速度均變大，則有可能滑出桌面，D選項正確。

從中可以看出本題的分析關(guān)鍵點與例1本質(zhì)相同，學(xué)生可以將第一個問題的分析方法自主遷移至該高考題中，難度有所增加，可讓學(xué)生在思考選項錯誤原因、分析解題方法、深化解題技巧的過程中逐步提升認(rèn)知能力。