創設認知沖突 提高化學課堂教學有效性

余芙蓉

摘要：學生在學習過程中，總會出現新舊知識之間、日常概念與科學概念之間、直覺和常識與客觀事實之間等一系列的矛盾，這些矛盾就形成了“認知沖突”。文章通過多種方法激發學生的認知沖突，激發學生思維變被動學習為主動學習，并加以合理利用，促進教學課堂有效學習，使課堂更加精彩。

關鍵詞：認知沖突；矛盾

文章編號：1008-0546（2014）08-0042-03中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.08.015

美國心理學家奧蘇伯爾認為：學生是否能習得新信息，與學生認知結構中已有的有關概念和經驗有很大的關系。普通高中化學課程標準要求：關注學生在教學過程中所表現的積極性、主動性、變“要我學”為“我要學”，盡可能為學生留有發展的余地，最大限度地滿足學生的需要，注重學生個性的養成、潛能的開發和智能的發展。

學生在學習過程中，總會出現新舊知識之間、日常概念與科學概念之間、直覺和常識與客觀事實之間等一系列的矛盾，這些矛盾就形成了“認知沖突”。

認知沖突是一個人已建立的認知結構與當前面臨的學習情境之間暫時的矛盾與沖突，是已有的知識和經驗與新知識之間存在某種差距而導致的心理失衡，即新知或新觀念與原有認識或經驗之間的碰撞。課堂中學生生成的“認知沖突”是可貴的，因為那是學生們最真實的暴露，其中蘊含著對問題的思考，我們教師就要憑借我們的教學經驗，適時的創設認知沖突，形成積極的認知氛圍和情感氛圍，變“要我學”為“我要學”。并將學生生成的認知沖突合理利用起來，激發學生思維，變被動學習為主動學習，向深處挖掘，那課堂會因此而精彩！

一、創設生活矛盾情境，激發認知沖突

在教學中通過創設一些生活情景，容易吸引學生的注意力；教師在其中不斷設置矛盾點，激發學生的認知沖突，使學生不斷形成懸念，產生企盼、渴望、欲答不能、欲罷不忍的心理狀態，由此調動學生全身心的投入，學生的內心需求不斷得到滿足，學生的主體性得到體現，學生的思維得到發展。

例如在蘇教版“必修1”《鐵、銅及其化合物的應用》中創設生活情景：硫酸亞鐵是一種可用于治療缺鐵性貧血的藥劑。當用硫酸亞鐵制成藥片時外表包有一層特殊的糖衣，如果糖衣脫落后，會發生什么情況呢，還會有藥效嗎？如果藥片已失效，如何去檢驗？

問題1：如何檢驗Fe2+

硫酸亞鐵藥片外表包有一層特制的糖衣，以保護硫酸亞鐵不被空氣中的氧氣氧化成硫酸鐵（硫酸鐵無治療貧血的藥效）。請設計一個方法，如何檢驗硫酸亞鐵中存在Fe2+ ？

［學生］：

方法1：觀察溶液顏色得到現象：應為淺綠色。

方法2：與KSCN反應得到現象：無明顯現象。

方法3：與NaOH反應得到現象：白色沉淀迅速變灰。

綠色最后呈紅褐色。

然后討論最可行簡便的實驗方案為與KSCN反應得到現象：無明顯現象。

［投影實驗步驟］：

把藥片研碎（最好先刮去糖衣），在燒杯中用少量蒸餾水溶解，滴幾滴KSCN溶液，再分組實驗。

有些組做出的結果是溶液變紅，直覺和常識與客觀事實之間等一系列的矛盾，這些矛盾就形成了“認知沖突”。

分析某硫酸亞鐵藥片可能已被氧化。

追問那Fe2+如何保存？形成懸念引發思維。

二、在化學教學過程中，巧妙設置疑問來制造認知沖突

如果所提問題的目標指向過分明確，則學生的思維就很順利，結果來得太容易反而降低了思維活躍程度，留給學生思維空間太小。我們不妨改變這種模式，設置出一些疑問，從而激發他們的認知沖突。

例如在蘇教版“必修2” 《分子間作用力和氫鍵》一節中講到：對組成相似的物質，相對分子質量越大，分子間作用力越大，物質的熔沸點越高。然后，請預測下列三組物質的熔沸點高低。

（1）HF、HCl、HBr、HI

（2）H2O、 H2S 、H2Se、 H2Te

（3）NH3、PH3、AsH3、SbH3

［思考］若按組成相似的物質，隨分子間作用力的增強，熔、沸點升高的規律分析H2O、HF、NH3應有的沸點？

（學生作出圖線的延長線，應得結論：HF應為

-90℃以下，H2O應為-70℃以下，NH3 應為-170℃以下）

［講述］實際沸點是20℃、100℃、-33℃都高了許多。

［設問］為什么HF、H2O、NH3的沸點出現異常？ 直覺和常識與客觀事實之間等一系列的矛盾，這些矛盾就形成了“認知沖突”。

［講述］氫鍵的形成增加了分子間作用力，所以沸點升高。

通過巧設一系列疑問，讓學生的思維高度集中，層層深入，層層剖析，使學生的理解不會停留于表面，能更好挖掘教材的內涵。

例如在高中學業水平考試的復習《從鋁土礦到鋁合金》課中：

如何提純鋁土礦中的氧化鋁呢？先對學生進行知識回顧提出：

［疑問1］：Al2O3、SiO2、Fe2O3分別屬于哪類氧化物（酸性、堿性、兩性）？它們分別能與NaOH溶液、鹽酸溶液反應嗎？

［學生］：Al2O3是兩性氧化物、SiO2酸性氧化物、Fe2O3堿性氧化物。Al2O3既能與NaOH溶液反應又能與鹽酸溶液反應，SiO2能與NaOH溶液反應，Fe2O3能與鹽酸溶液反應。

進行知識類比拋出：

［疑問2］：我們知道的兩性氫氧化物有什么？它有哪些重要性質？通過回顧課本再次鞏固并掌握兩性氧化物和兩性氫氧化物。

通過以上的知識鋪墊再給出流程圖：如何提純鋁土礦中的氧化鋁呢？

［疑問3］：加入氫氧化鈉的目的？通入二氧化碳的作用？

［學生］：氫氧化鈉可以使鋁土礦中氧化鋁轉變成可溶性的偏鋁酸鈉。

通入二氧化碳使偏鋁酸鈉酸化生成氫氧化鋁。

［疑問4］：溶液B的主要成分？

［學生］：氯化鋁溶液、氯化鐵溶液。

［疑問5］：反應流程甲用鹽酸或硫酸代替CO2好嗎？

［學生討論］：有些說能，有些說不能。經過最后得出結論：能，少量酸可以，但工業上這步不用鹽酸或硫酸而是通過通CO2能更好地實現反應。

［疑問6］：反應流程甲中燒堿溶液能用氨水代替嗎？

［學生］：不能，因為氧化鋁與氨水不反應，再次強調兩性氧化物一般指能與強酸、強堿反應。

我們通過以上設置6個小問題，對如何提純鋁土礦中的氧化鋁的問題，層層深入，層層剖析，不斷去激起學生思維的浪花，使學生的理解不會停留于表面，更好地掌握了兩性氧化物、兩性氫氧化物的概念，理解了Al2O3、Al（OH）3的重要性質。從而突破了難點，掌握了重點，從而很好地促進教學課堂有效學習。

通過在課堂上不斷創設疑問，一環扣一環，去激起學生的認知沖突，就能使學生更加深入挖掘教材的內涵。

三、借助學生動手實驗和辯論來制造認知沖突

化學實驗受許多因素影響，在實驗教學中經常出現一些異常現象，不少演示實驗即使在老師充分準備的情況下，仍會出現失敗。實驗中異常現象的出現，會對學生造成認知沖突，如果能很好地利用這種沖突，往往能收到意想不到的效果。

例如在蘇教版必修1《二氧化硫的性質和應用》一節“SO2還原性”的講授中，由于SO2易被空氣氧化，實驗容易失敗。有關二氧化硫的實驗：取一支試管并加入5mL二氧化硫溶液，滴加氯化鋇溶液，再滴加0.5mL 3%的過氧化氫溶液，振蕩，放置片刻后滴加稀鹽酸，觀察實驗現象。沒有滴加H2O2之前，理論上沒有白色沉淀生成，可實際操作中仔細觀察會看到溶液有少許的渾濁；再加少量3%的過氧化氫溶液后，振蕩，有大量的沉淀生成，放置片刻后加稀鹽酸，沉淀不溶解。在此異常現象面前，形成認知沖突，此時我將計就計，就拿這個問題讓學生分析討論產生渾濁的原因，繼而把“SO2還原性較強”這個知識點落實下去，并進一步挖掘能與之反應的氧化劑。

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學生實驗中，參與實驗的主體是學生，不同組學生在同一個實驗過程中就可能因種種原因而導致異常現象，這時，發現異常現象的學生總會十分興奮和好奇，學生的內心需求不斷得到滿足，并會不遺余力地去尋找答案，學生的主體性得到體現，學生的思維得到發展。教師如何充分利用這一資源，讓不同組之間進行討論，耐心予以引導求證，既滿足學生的好奇心，又讓學生體會到發現、探究的樂趣。

四、利用學生的錯誤，來制造認知沖突

課堂上很多時候，一個“差錯”帶給學生的撞擊遠遠超過教師喋喋不休的說教。如老師不動聲色地把學生中很容易犯的一種錯誤解法當作正確解法在黑板上給出。教師裝著要繼續講課，直到有學生提出質疑。我們在教學中要把學生可能會出現的錯誤有意呈現出來，并找到解決與處理的方法，這樣更容易糾正學生的錯誤，從而提高學生的思維能力。

比如，學生在學習堿金屬鈉時，可讓學生思考鈉和CuSO4溶液能否反應，并要求學生理論猜測反應現象并寫出反應的化學方程式。按照學生一般的思維，他們會自然地想到活潑的金屬鈉從CuSO4溶液中置換出不活潑的金屬Cu，現象是有紅色的Cu析出。個別學生，可能想到金屬Na也會與水發生反應，產生氫氣，由此我們進行實驗。

把鈉投入到硫酸銅溶液時，沒有置換出銅反而產生無色氣體和藍色沉淀，這“出乎意料”的實驗現象與預期的設想發生了矛盾，就產生了認知沖突（鐵可以置換出硫酸銅中的銅），學生就會感到無比驚訝，他們迫切地希望找到問題的答案，思維處于高度集中狀態。這樣利用學生認知中的差錯制造出沖突，就能促進教學課堂有效學習。

五、教師在設置沖突時要適時適度適量，不能太難和量太大

雖然在教學中設置認知沖突能夠激發學生的學習動機，但是教師在設置沖突時要適時適度適量，不能太難和量太大，導致學生無法完成任務，降低學生的學生積極性和自信心，教師在設置認知沖突的過程中要多方面考慮以達到更好的效果。

總之，學生學習任何知識都是從疑惑開始的，在高中化學教學中，教師要主動地為學生設置一定的認知沖突激起學生的學習興趣，吸引學生的注意力，讓學生通過不斷的打破沖突學習到新的知識。

參考文獻

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