“認(rèn)知沖突法”在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：探討分析實(shí)施“認(rèn)知沖突法”的一般過程，總結(jié)歸納在化學(xué)教學(xué)中認(rèn)知沖突法的幾種類型。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知沖突；化學(xué)；建構(gòu)主義學(xué)習(xí)

文章編號(hào)：1005－6629(2007)10－0001－03中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

在化學(xué)教學(xué)中不失時(shí)機(jī)地創(chuàng)設(shè)一些認(rèn)知沖突，不僅能使學(xué)生避免進(jìn)入思維誤區(qū)，認(rèn)清問題的本質(zhì)，更能完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的探索創(chuàng)新能力。

1 認(rèn)知沖突教學(xué)法的理論依據(jù)

1.1 學(xué)習(xí)論依據(jù)

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，其認(rèn)知結(jié)構(gòu)是可以變化和重新組合的，其變化過程可以表述為：“平衡——不平衡——新的平衡”。當(dāng)一個(gè)問題能夠納入現(xiàn)有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)時(shí)，則這個(gè)問題就能夠被迅速解決，認(rèn)知結(jié)構(gòu)的平衡不會(huì)被打破。相反，如果新的問題不能納入已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，則原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的平衡被打破，這時(shí)，學(xué)生就會(huì)積極調(diào)整已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，使問題得到解決，從而建立新的平衡。據(jù)此，教師在教學(xué)過程中應(yīng)該有意識(shí)地“設(shè)置”一些認(rèn)知沖突，讓學(xué)生在解決認(rèn)知矛盾的過程中，更新自己的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，提高解決化學(xué)問題的能力。

1.2心理學(xué)依據(jù)

①知覺具有恒常性。也就是說在知覺中，由于人們已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)具有相對(duì)穩(wěn)定性，使知覺往往不隨問題情境的變化而改變，因此在經(jīng)驗(yàn)的影響下給出錯(cuò)誤的判斷?！罢J(rèn)知沖突”教學(xué)法正是利用了知覺的恒常性，先使學(xué)生“上當(dāng)”，然后再解脫。②從引起注意的角度看，新奇的刺激容易成為注意的對(duì)象，而枯燥的講解、機(jī)械的重復(fù)很難引起學(xué)生的注意。因此改進(jìn)教學(xué)方法，設(shè)置一些懸念，造成新異性，就容易引起學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，積極主動(dòng)地參與學(xué)習(xí)。③從記憶的角度看，有意識(shí)地造成認(rèn)知上的矛盾，然后再加以否定，通過這樣的正誤對(duì)比能使學(xué)生記憶深刻。

2“認(rèn)知沖突”教學(xué)的一般過程

2.1創(chuàng)設(shè)問題情境 產(chǎn)生認(rèn)知沖突

教師根據(jù)所學(xué)知識(shí)、方法特點(diǎn)及學(xué)生已有知識(shí)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一個(gè)能與學(xué)生原有認(rèn)知體系（包括學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、習(xí)慣思維等）產(chǎn)生認(rèn)知沖突的問題情境，使其原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)受到?jīng)_擊，思維陷入矛盾之中，從而遠(yuǎn)離認(rèn)知結(jié)構(gòu)“平衡態(tài)”，問題情境一般需具備新奇性、不和諧性、能使學(xué)生產(chǎn)生好奇心、旺盛的求知欲和內(nèi)在的認(rèn)知驅(qū)動(dòng)力。

2.2 探究問題本質(zhì)，分析沖突根源

在這個(gè)過程中，學(xué)生要審視矛盾結(jié)論的形成過程和根源，懷疑、批判自己原本堅(jiān)信的化學(xué)理論知識(shí)，通過深層次的思考和分析以及與同學(xué)之間的交流討論、教師的啟發(fā)誘導(dǎo)，逐漸縮小問題的所在范圍，直到最終找出問題的癥結(jié)所在，從而認(rèn)清問題的本質(zhì)。

2.3 消除矛盾，重塑認(rèn)知結(jié)構(gòu)

制造認(rèn)知沖突的目的，不僅幫助學(xué)生去偽求真、糾正錯(cuò)誤，重新審視問題，掌握問題及化學(xué)規(guī)律的本質(zhì)，更重要的是使新內(nèi)容的學(xué)習(xí)蘊(yùn)含于已有經(jīng)驗(yàn)的改造或相關(guān)經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)的建構(gòu)之中，從而使認(rèn)知結(jié)構(gòu)更加概括和清晰、豐富和完善，使認(rèn)知結(jié)構(gòu)在新的高度上重趨平衡。在探索創(chuàng)新過程中，滲透和應(yīng)用一些創(chuàng)造性的思維方法（直覺、類比、逆向等）提出假設(shè)，訓(xùn)練學(xué)生創(chuàng)新所需的思維素質(zhì)和創(chuàng)新精神。

3“認(rèn)知沖突”教學(xué)的幾種類型

“認(rèn)知沖突”其實(shí)是一種思維矛盾的體現(xiàn)，根據(jù)矛盾雙方性態(tài)的不同，對(duì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)中“認(rèn)知沖突”的形態(tài)往往可以簡(jiǎn)略的劃分為以下幾種類型。

3.1實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)型

即在探索物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)時(shí)，通過一個(gè)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的結(jié)論與另一個(gè)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的結(jié)論不同而導(dǎo)致認(rèn)知沖突。

例如：在研究苯的衍生物－苯酚的酸性時(shí)，分別將苯酚與氫氧化鈉和紫色石蕊試劑反應(yīng)。在與氫氧化鈉的反應(yīng)中，通過苯酚由混濁變?yōu)槌吻宓拿黠@現(xiàn)象得出苯酚顯酸性，但在與紫色石蕊試劑的反應(yīng)中，紫色石蕊試劑并沒有顯現(xiàn)特別的紅色，根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)知規(guī)律“紫色石蕊試劑遇酸變紅”，學(xué)生也許會(huì)得出苯酚不顯酸性。

兩個(gè)實(shí)驗(yàn)得出兩個(gè)不同的結(jié)論，促使學(xué)生對(duì)苯酚的酸性產(chǎn)生懷疑，迫使自己探究苯酚遇紫色石蕊試劑不變色的原因，這時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生指出造成這兩種不同現(xiàn)象的原因是苯酚為一種弱酸，其酸性不足以使紫色石蕊試劑顯現(xiàn)紅色。通過教師的這一步引導(dǎo)，學(xué)生對(duì)苯酚的酸性產(chǎn)生新的認(rèn)識(shí)，同時(shí)對(duì)苯酚的酸性到底有多弱產(chǎn)生濃厚的興趣，從而有助于下一步教學(xué)環(huán)節(jié)的正常展開。

3.2理論——實(shí)驗(yàn)型

即學(xué)生原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與眼前所觀察到實(shí)驗(yàn)事實(shí)的矛盾而導(dǎo)致認(rèn)知沖突。

例如在“探究氫氧化鋁的兩性”教學(xué)中，筆者是這樣安排的：先讓學(xué)生回憶在初中里所學(xué)的有關(guān)堿的性質(zhì)，學(xué)生們都能說出堿可以和酸發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，然后讓他們做有關(guān)氫氧化鋁與鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)并觀察到明顯的現(xiàn)象：白色膠狀沉淀消失。然后話鋒一轉(zhuǎn)，提出這樣一個(gè)問題：氫氧化鋁這種堿能否和堿發(fā)生反應(yīng)？學(xué)生會(huì)根據(jù)已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)立刻回答：“不可以！”老師繼續(xù)問：“為什么？”“因?yàn)閮煞N都是堿，堿只能和酸反應(yīng)?！睂W(xué)生自信的回答。老師問：“到底反應(yīng)嗎？讓事實(shí)說話”。然后請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到講臺(tái)上做實(shí)驗(yàn)，其他學(xué)生一起觀察。結(jié)果是令學(xué)生既驚訝又困惑。對(duì)白色的氫氧化鋁沉淀最終消失感到驚訝，對(duì)已有知識(shí)與眼前事實(shí)的沖突感到困惑。進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，探究氫氧化鋁和堿反應(yīng)的根源所在。

又例如在研究“鹽類水解”部分。讓學(xué)生測(cè)一測(cè)CH3COONa、NH4Cl、NaCl溶液的酸堿性，當(dāng)學(xué)生測(cè)知CH3COONa溶液顯堿性，NH4Cl溶液顯酸性時(shí)，即產(chǎn)生了與已有認(rèn)知（酸溶液顯酸性，堿溶液顯堿性）相矛盾的認(rèn)知沖突，還有在“硝酸的化學(xué)性質(zhì)”部分，讓學(xué)生往濃硝酸中滴加紫色石蕊試液（微熱）學(xué)生觀察到“先變紅后褪色”的現(xiàn)象，同樣產(chǎn)生了與已有認(rèn)知（酸使石蕊試液變紅）相矛盾的認(rèn)知沖突。

這些認(rèn)知沖突的產(chǎn)生及問題的最終解決使學(xué)生的認(rèn)知又螺旋上升到一個(gè)新的高度，認(rèn)知結(jié)構(gòu)又趨于新的平衡。

3.3理論——理論型

一方面體現(xiàn)在學(xué)生從不同的化學(xué)概念、原理出發(fā)經(jīng)過分析、推理得到不同的結(jié)論而導(dǎo)致認(rèn)知沖突。

例如在“化學(xué)平衡”部分，教師可提出這樣一個(gè)問題：能否利用反應(yīng)Na+KCl=NaCl+K來制取鉀？這顯然與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的金屬活動(dòng)順序相矛盾。通過討論可知：由于鉀的沸點(diǎn)低于鈉，只要反應(yīng)溫度控制在高于鉀的沸點(diǎn)而低于鈉的沸點(diǎn)，鉀的蒸氣不斷從反應(yīng)體系中逸出，平衡右移，即制得金屬鉀。這樣，學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡的原理及應(yīng)用有了新的認(rèn)識(shí)。

另一方面體現(xiàn)在教師利用學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)中的含糊點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)或盲點(diǎn)，制造出相應(yīng)的知識(shí)陷阱，引誘學(xué)生落入其中，再將學(xué)生從中“救起”或引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“自救”。

例如有一道題實(shí)驗(yàn)室采用二氧化錳與濃鹽酸制取氯氣時(shí)：MnO2+4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O分析參加反應(yīng)的濃鹽酸和被還原的濃鹽酸的物質(zhì)的量各為多少。部分學(xué)生由于沒有正確及細(xì)心地分析該氧化還原反應(yīng)，所以會(huì)很草率地將參加反應(yīng)的鹽酸等同于被還原的鹽酸，從而落入試題預(yù)先挖好的陷阱。但當(dāng)老師正確分析了該氧化還原反應(yīng)，學(xué)生才清楚地意識(shí)到被還原的鹽酸只有參加反應(yīng)的鹽酸的一半。

這種制造陷阱，暗設(shè)認(rèn)知沖突的做法，對(duì)于澄清學(xué)生的模糊認(rèn)識(shí)，防止學(xué)生錯(cuò)后再錯(cuò)，是非常有效的。

3.4化學(xué)——數(shù)學(xué)型

脫離化學(xué)的知識(shí)點(diǎn)或忽視化學(xué)意義進(jìn)行純數(shù)學(xué)推導(dǎo)而導(dǎo)致認(rèn)知沖突。

例如在“有關(guān)pH計(jì)算”的習(xí)題課上，筆者選了這樣一道題：pH為8的NaOH溶液和pH為10的NaOH溶液等體積混合，求混合后溶液的pH。筆者首先是不動(dòng)聲色、一本正經(jīng)地把學(xué)生中很容易犯的一種錯(cuò)誤解法當(dāng)作正確解法在黑板上給出。

筆者裝著要繼續(xù)往下講課，但有少數(shù)學(xué)生看出“名堂”，產(chǎn)生認(rèn)知沖突并提出質(zhì)疑，于是全班同學(xué)展開了激烈的討論，最后終于得出了正確的結(jié)論。在學(xué)生得出正確結(jié)論的時(shí)候，筆者還裝出茅塞頓開、豁然開朗的樣子，給學(xué)生留下深刻的印象。

3.5 化學(xué)——經(jīng)驗(yàn)型

即化學(xué)中某些問題的解決方法與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)發(fā)生認(rèn)知沖突。

某工廠存貯金屬鈉的倉(cāng)庫(kù)發(fā)生火災(zāi)，下列可以用來滅火的是

A．水B.N2C. CO2滅火器 D.沙子

對(duì)于這道題，學(xué)生利用以有的經(jīng)驗(yàn)會(huì)認(rèn)為這四種物質(zhì)均可以滅火。因?yàn)樗O2滅火器、沙子都是常用的滅火材料，而N2是惰性氣體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。但隨后學(xué)生困惑的是此題已明確只有一個(gè)正確答案，是題目出錯(cuò)了還是自己分析錯(cuò)誤。在這種矛盾的驅(qū)使下學(xué)生積極地尋找問題的本質(zhì)所在，在同學(xué)間的討論和老師的引導(dǎo)下，學(xué)生熟悉并加深了對(duì)金屬鈉性質(zhì)的認(rèn)識(shí)，完善了自己原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。”