從認知沖突中尋找優(yōu)化認知結構的增長點

陳 瑾

（江蘇省木瀆高級中學 江蘇 蘇州 215101）

影視作品中最吸引觀眾之處往往是劇情產生劇烈的矛盾沖突的地方，沖突的產生不僅是影視作品精彩所在，更是推動劇情發(fā)展的一個增長點。 筆者發(fā)現(xiàn)在化學教學中也是如此，最能促成學習者認知結構優(yōu)化的增長點正是學習者面臨強烈的認知沖突的地方。

一、什么是認知沖突

認知沖突是指認知主體原有認知結構與新知識、新情境之間無法包容的現(xiàn)象。 認知主體在學習新知識或遇到新情境之前，頭腦并非一片空白，而是已經(jīng)存在了一定的認知結構。 在學習新知識或遇到新情境時，他們總是試圖以這種原有的認知結構來同化新知識或解釋新情境。 如果原有的認知結構能順利同化新知識或解釋新情境， 則認知主體處于認知平衡狀態(tài)；反之，認知主體就會產生認知沖突了。

二、為什么從認知沖突中能尋找到優(yōu)化認知結構的增長點

根據(jù)皮亞杰的認識論的觀點，人的行為具有一種定向性的平衡，由于認知沖突，本來處于平衡狀態(tài)的圖式出現(xiàn)了非平衡化，為此人再進行平衡化。 平衡化有兩種形式：同化和順應。 同化是主體在面臨新情境時將新的知覺或刺激整合到原有的圖式中， 引起主體原有認知結構的改變，以加強和豐富主體動作，即認知結構的量變；而順應卻能引起認知結構發(fā)生質變，當主體的圖式不能同化客體時， 主體只有改變原有的圖式或建立新的圖式，才能適應或容納新的刺激。 無論是同化還是順應，學習者認知結構都將得到優(yōu)化。

因而在化學教學中，教師應在學生原有的認知基礎上，適時地把新問題呈現(xiàn)在學生面前，打破學生暫時的認知平衡，挑起學生的認知沖突，激發(fā)學生強烈的自主探究意識，繼而引發(fā)學生逐步完成對新知識的建構，并在“平衡→不平衡→新的平衡”的循環(huán)中不斷優(yōu)化認知結構。

三、化學課堂教學中從認知沖突中尋找優(yōu)化認知結構的增長點的兩個案例

教師在教學過程中會主動設置一些認知沖突的問題情境來引發(fā)學生產生認知沖突；學生在自己學習思考的過程中，也會產生一些認知沖突。 對于這些認知沖突，教師該如何處理才能更好地促進學生知識的生成和能力的培養(yǎng)，優(yōu)化學生的認知結構呢？ 筆者就自己在教學過程中的兩個案例進行分析，旨在與同行進行探討。

案例1：蘇教版《有機化學基礎》專題四第二單元中有這樣一個活動與探究：取苯酚的濁液2mL 于試管中，向其中逐滴加入氫氧化鈉溶液，濁液將變澄清。 將得到的澄清液分到兩支試管中，向其中一只滴加稀鹽酸，另一支通入二氧化碳氣體，觀察實驗現(xiàn)象。 在這節(jié)課的教學中筆者采用了邊講邊實驗的方式。 學生實驗后對實驗現(xiàn)象的描述都是清晰而準確的。 但是當筆者讓學生寫出此實驗中涉及的化學方程式時，大部分學生能根據(jù)實驗現(xiàn)象正確寫出苯酚與氫氧化鈉的反應以及苯酚鈉與稀鹽酸的反應，而苯酚鈉溶液中通入二氧化碳氣體后除了生成苯酚，另一無機產物究竟是碳酸鈉還是碳酸氫鈉， 學生產生了三種不同的意見：一部分學生認為生成碳酸氫鈉，一部分學生認為生成碳酸鈉，還有大部分學生認為二氧化碳不足時生成碳酸鈉、二氧化碳過量時生成碳酸氫鈉。 學生作為不同的認知主體對某一問題產生了不同的看法，產生了認知沖突。

這樣的認知沖突形成時，學生的好奇心和探究欲被充分地調動起來，學習的積極性增強，思維活動也處在最佳狀態(tài)。 這種狀態(tài)既是教師和學生心理交流的接觸點、共振點，也是教與學的共同機遇，是一個優(yōu)化學生認知結構的很好的增長點。 抓住這一契機，筆者開始引導學生思考如何設計實驗來證明苯酚鈉中通入二氧化碳后產物究竟是什么。 學生在操作中發(fā)現(xiàn)：向苯酚濁液中滴加碳酸鈉溶液后溶液變澄清，而向苯酚濁液中滴加碳酸氫鈉溶液后無明顯現(xiàn)象，顯然苯酚和碳酸鈉是無法共存的。 在這樣強烈的認知沖突產生并且積極思考和實踐后，學生得出結論：苯酚鈉與二氧化碳反應的產物為苯酚和碳酸氫鈉，與二氧化碳的量沒有關系。

接著，筆者又提出，為什么我們往氫氧化鈉溶液中通二氧化碳后的產物與二氧化碳的通入量有關呢？于是新的認知沖突又形成了，學生的思維又開始新的一輪興奮點，展開積極的討論，最后找到了問題的關鍵，也就是酸性的強弱順序為：碳酸>苯酚>碳酸氫根離子。

案例2：在進行元素周期表和周期律教學的時候，講到周期表中從上到下， 元素的非金屬性逐漸減弱，金屬性逐漸增強。 此時就有學生提出，為什么“在常溫下，單質硅比較穩(wěn)定，與氧氣、氯氣、硝酸、硫酸等都很難發(fā)生反應”，但是在自然界中，沒有游離態(tài)的硅，只有化合態(tài)的硅存在？ 而根據(jù)元素周期律，與硅元素處于同一主族且活潑性相對較強的碳元素反而能在自然界中以游離態(tài)（金剛石、石墨）穩(wěn)定存在呢？

顯然，學生原有的元素化合物知識與新接觸的元素周期律知識之間產生了認知上的強烈沖突，原有的認知結構不能同化新的知識，從而產生了困惑。 筆者首先肯定了學生勇于提出質疑的勇氣，然后給出了一組數(shù)據(jù)（見表1），讓學生根據(jù)這組數(shù)據(jù)進行討論。

表1 Si—Si 和Si—O 鍵的鍵參數(shù)

經(jīng)過幾分鐘的討論后， 學生們基本達成了共識，Si－O 比Si－Si 鍵長短、鍵能大，從而更穩(wěn)定。 在形成地殼的高溫條件下，硅只能與氧原子生成更穩(wěn)定的Si－O四面體結構，而不是生成不穩(wěn)定的Si－Si 四面體結構。這也就是硅雖然活潑性不如碳，但在自然界中卻沒有游離態(tài)的硅的原因。 具體的物質以何種形式存在并不僅僅取決于元素的活潑性，還與具體物質中化學鍵的強弱有關，這與元素周期律的描述并不是矛盾的。 學生們在積極參與的討論過程中， 認知結構發(fā)生了調整，更優(yōu)化的認知結構在形成。

緊接著筆者拋出另外一個問題，氧元素比氯元素的非金屬性強，可是在與氫氣化合的時候，氧氣與氫氣的反應條件為點燃，而氯氣與氫氣只需要光照或加熱就能發(fā)生？ 從而再次主動地讓學生形成與以上問題相關的新的認知沖突。 解決問題的同時，學生的表達能力、思辨能力也都能得到訓練，更重要的是，此過程中學生的認知結構也在不斷地優(yōu)化和完善。

四、從認知沖突中尋找優(yōu)化認知結構的增長點的教學處理策略

有些認知沖突是教師預設的，有些認知沖突是課堂生成的，不管是哪一種，認知沖突是課堂教學的必然，是教學過程中生成的一種有益的教學資源。 當學生出現(xiàn)認知沖突的時候，教師有哪些處理策略呢？

策略一：教師作為權威者，給出答案并作出解說。當認知沖突生成時，學生的思維是活躍的，但隨著教師給出答案并作出解說，學生的思維并沒有有效地參與進來。 這種處理策略雖然解決了學生的認知沖突，但是對學生能力的培養(yǎng)意義不大，不利于學生主動優(yōu)化認知結構。

策略二：教師作為引導者，引導學生進一步自主研究。 在學生產生認知沖突的時候，教師可以不馬上給出明確的答復，而是給予一定的引導幫助，讓學生在進一步的思考研究中自主解決疑問。 比如案例1 中讓學生進行實驗操作， 案例2 中教師給出Si－Si 和Si－O 鍵的鍵參數(shù)數(shù)據(jù)， 學生通過進一步的實驗探究和思考，很有可能自己就解決認知沖突了。 這樣的處理可以訓練學生的思維，避免其被動接受知識，自動去構建更優(yōu)化的認知結構，其意義高于策略一。

策略三：教師作為誘發(fā)者，誘發(fā)新的認知沖突。 當一個認知沖突得到解決之后， 教師若能變換情境，誘發(fā)新的認知沖突，則能進一步激活學生思維，進一步優(yōu)化學生的認知結構。 如案例1 中，當學生解決了苯酚鈉和二氧化碳反應是何種產物的問題后，筆者又組織學生討論為什么苯酚鈉與二氧化碳反應的產物與二氧化碳的量無關，而氫氧化鈉溶液與二氧化碳反應的產物與二氧化碳的量有關。 又如案例2 中，筆者在學生解決了為何硅元素的性質比碳元素穩(wěn)定，但自然界中存在單質碳不存在單質的硅這一認知沖突之后，又拋出一個問題， 氧元素比氯元素的非金屬性強，可是在與氫氣化合的時候，氧氣與氫氣的反應條件為點燃，而氯氣與氫氣只需要光照或加熱就能發(fā)生？ 通過教師對情境的變換，誘發(fā)了學生新的認知沖突，使學生的思維達到一個新的高潮，學生會變得興致勃勃，課堂充滿了生機。 這是處理認知沖突的較高境界， 通過接連的認知沖突的誘發(fā)與解決，使學生思維分析能力得以充分的訓練，學生的認知結構得到進一步的優(yōu)化與完善。

綜上，認知發(fā)展免不了會遇到認知沖突，反過來，認知沖突的產生也能促進認知結構的發(fā)展。 在教學中要合理地設置和利用認知沖突，并且藝術性地處理認知沖突， 以此為增長點來優(yōu)化和完善學生的認知結構。

［1］ 陳玉喬. 巧設認知沖突 提升化學教學有效性［J］. 化學教學，2012，（1）：18-20

［2］ 劉孝華. 引發(fā)學生認知沖突的教學策略［J］. 江西教學科研，2007，（2）：117-119

［3］ 王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書：化學1（必修）［M］.南京：江蘇教育出版社，2010：82

［4］ 王祖浩. 普通高中課程標準實驗教科書： 化學2 （必修）［M］. 南京：江蘇教育出版社，2007：9

［5］ 王祖浩. 普通高中課程標準實驗教科書： 有機化學基礎（選修）［M］. 南京：江蘇教育出版社，2007：72