談概念轉變學習中認知沖突的創設

姚國平

[摘 要]

認知沖突是實現概念轉變的契機與條件。在生物學概念學習中，實踐反思、預測結論、討論交流、閱讀體悟是引發認知沖突的重要方法。

[關鍵詞]

認知沖突;概念轉變;生物教學

認知沖突是指人在原有的觀念與新經驗之間出現對立性矛盾時而感受到的疑惑、緊張和不適的狀態。[1]學生學習新知識時，總是試圖以原有的認知結構來同化或理解新知識，當學生原有知識與新知識不一致，或者原有知識不足以解釋新現象時，就會產生認知沖突。當學生經歷認知沖突時，他們將采用同化或順應的過程來建構或改變其認知結構，學習便發生了。

1982年，波斯納等人提出的概念轉變模型（CCM）認為，學習者原來的概念要發生轉變需要滿足以下四點：（1）學習者對當前的概念產生不滿。（2）新概念的可理解性。（3）新概念的合理性。（4）新概念的有效性。[2]根據波斯納的概念轉變模型，對前科學概念的不滿意是促使學生概念轉變的關鍵因素。因此，在生物課堂教學中，利用引發認知沖突的方法來促進概念轉變，對于糾正學生的錯誤觀念是一種極為有效的教學策略。

一、在實踐反思中引發認知沖突，實現概念轉變

知識是在實踐中對客觀事物的能動反映，人的認識是從感性認識飛躍到理性認識再回到實踐的辯證發展過程。實踐具有開放性的特點，在實踐過程中常常會出現一些意料之外的或與生活經驗相違背的事件、現象，面對這一切，學生往往難以用原有的認知結構去同化或解釋，從而引發認知沖突。一旦學生認識到自己的前概念是有瑕疵的，就會自覺予以放棄，萌發修正或重構新的科學概念的欲望，達到概念轉變的目的。

生物學是一門自然科學，科學實驗是最基本的實踐活動，由實驗引發的認知沖突極易激起學生的探究熱情。例如，有位教師在組織學生學習“生物的特征”時，探查出學生的錯誤前概念：植物吸收二氧化碳放出氧氣，而不會吸收氧氣放出二氧化碳。教師據此創設了如下實驗：首先拿出一個已經黑暗處理一晝夜的、裝有綠豆苗的密封大玻璃瓶，同時提問：“如果植物只放出氧氣不吸收二氧化碳，那么瓶中的氧氣含量會發生怎樣的變化呢？”學生很快推測出“會增多”。接著，點燃一支短蠟燭，將其快速伸入瓶中，結果蠟燭立刻熄滅。按照學生已有認知水平，氧氣增多蠟燭應該燃燒得更旺才對，可事實恰恰相反，瓶中原有空氣中的氧氣已被綠豆苗吸收得所剩無幾才導致了蠟燭的立刻熄滅。這一實驗現象與學生的預期產生了反差，導致心理失衡，隨即引發了強烈的認知沖突，激起了學生主動建構新概念的愿望。

二、在預測結論中引發認知沖突，實現概念轉變

學生在活動或認知的過程中，不是被動地等待結果，而是能動地對行為的結果做出預期，而行為的實際結果與人的預期有時是不一致的。如果學生現有的認知與現實之間發生沖突，學生就可能產生高漲的熱情;如果學生的想法與事實發生沖突，那么他就有可能不斷地自發修正自己的觀點;如果學生的猜測是建立在現有認知水平及生活經驗基礎上的，那么他們就可能產生爭論的沖動。因此，教師應該立足于學生的客觀實際，從學生的非智力因素入手，推動沖突的順利創設。[3]由此，進而激發學生強烈的探究欲望，為概念的轉變創設最佳時機。

例如，關于“基因傳遞中染色體數量的變化”，教

師首先可以通過板畫的形式復習基因、DNA、染色體、細胞核的的關系，強調“子代的性狀則是由基因控制的，基因是包含遺傳信息的DNA片段，位于染色體中，通過遺傳，子代實質上是獲得了親代的遺傳物質”，然后根據生殖過程示意圖提問：假設父母雙方體細胞內染色體數量都是46條，那么子女的體細胞內染色體是多少條？學生根據精卵結合的過程，預測的結論是92條。教師追問：那么子女的子女呢？……這顯然有悖于常理，這樣就在新、舊知識的銜接處產生了矛盾，形成強烈的認知沖突，誘導學生急于一探究竟，這樣，教師就可以順水推舟提供下列信息：科學研究發現，在每種生物細胞的細胞核中，都含有一定數量的染色體，人的體細胞內是46條，兔的體細胞內是44條，番茄的體細胞內是24條。依據圖示，精子和卵細胞中染色體數是多少？學生馬上推測出是23條。由此，就建構了這樣的概念：在形成生殖細胞的時候，隨著細胞分裂，染色體平均分配，也就是染色體數量減半，在形成受精卵的時候，精子和卵細胞融合，染色體數量成倍增加，這樣就保證了染色體數量的恒定。

三、在討論交流中引發認知沖突，實現概念轉變

社會建構理論認為，具有共同意義的物體只有通過社會交往而存在，概念在社會交往中被交換、探索和加強。古希臘教育家蘇格拉底在與學生談話的過程中，一般不直接論斷其是非，而是通過討論問答等方法引出學生對事件的觀點，而后引導至一個顯然的矛盾，從而使學生對他自己的信念產生沖突，最后逐步誘導學生自己得出正確的答案。由于學生原有知識經驗具有個體差異性，所以，每一個學生在面對同一主題時，也會形成不同的理解。在概念教學中，教師可引導學生與同學、老師就某一問題進行討論，當學生發現自己所持的觀念與他人不同時，他們往往會對自己先前所持有的觀念產生懷疑，進而產生認知沖突和求知心理，此時學生較易接受新的、正確的科學概念。

例如，動脈和動脈血、靜脈和靜脈血是相近概念，受術語的影響，學生會很容易形成“動脈內流的是動脈血，靜脈內流的是靜脈血”的前概念，而忽略了在肺循環中“動脈內流的是靜脈血，靜脈內流的是動脈血”。在初步理清血液循環這一生理過程后，教師可組織學生對“動脈內流的是動脈血，靜脈內流的是靜脈血”這一命題進行討論，大部分學生認為這一說法是正確的，也有少數學生認為是錯誤的，認知沖突不可避免地產生。針對不同的觀點，學生各自提供有力的證據來佐證，最終取得了一致的意見，即這一命題缺失了相應的前提條件——在體循環內。這樣，在討論、交流中，模糊的概念逐步清晰，錯誤的認識最終得到糾正。

四、在閱讀體悟中引發認知沖突，實現概念轉變

建構主義認為，知識不是通過教師傳授得到的，而是學習者利用必要的學習材料，通過建構意義的方式獲得的。閱讀就是學生與文本相互對話而產生新意義的動態過程。學生通過解讀文本所吸收的知識信息一旦與原有知識結構相互矛盾，就會產生心理失衡，引發認知沖突，在試圖修復過程中，新的意義重新建構，前科學概念得以順利轉變。因此，在教學中，教師要尊重學生的體驗，誘發學生對文本進行探究，與文本對話，然后通過多種途徑的交流，達到更大視界的融合，產生更深層次的意義，有力促使學生概念的習得朝著嚴謹、科學的方向發展。

例如，教材對“病毒”的科學概念的描述是客觀、公正、全面的，它不僅有“利”的一面，也有“害”的一面。但在日常生活中，學生接觸的大都是“病毒能使人類發生疾病，病毒對人類有害”的一面信息，這種片面的認識形成了錯誤的前科學概念。為了激發學生頭腦中原有的錯誤觀念與新信息之間的矛盾，在教學中，教師可以轉載網易的一則新聞：“2010年4月25日，世界首例生物病毒殺蟑餌劑‘拜樂在武漢全新亮相。中國衛生有害生物防治協會專家委員會委員蔣洪教授介紹，拜樂主要成分是蟑螂病毒與蟑螂信息素。餌劑內的信息素引誘蟑螂取食并感染病毒，染病蟑螂爬回巢穴傳播病毒，3～7天達到死亡高峰期，未染病蟑螂吞噬病死的蟑螂，并相繼感染病毒死亡。雌性蟑螂染上病毒后通過卵鞘將病毒傳給下一代，產生‘多米諾連鎖反應，從而達到‘一蟑螂染病、病及種群、成蟲幼蟲、一網打盡的效果?！盵4]通過對這樣一個具體事實的解讀，學生獲得的信息勢必會和生活經驗產生對立，從而引發認知沖突，誘使學生主動修復原有的片面認識，從而實現概念的徹底轉變。

總之，認知沖突就是在學生的認知心理上造成差異與不平衡。為此，教師必須充分了解學生相關學科的原有知識經驗背景，并充分運用學生的原有概念創設教學中的認知沖突情境，引起學生認知結構上的不平衡，以此作為引發學生進行概念轉變學習的契機。

[參 考 文 獻]

[1]陳琦，劉儒德.當代教育心理學[M].北京：北京師范大學出版社，2007.

[2]袁維新.科學概念的建構性教學模式與策略探析[J].教育科學，2007，23（1）.

[3]王彥明.論課堂沖突的意義及建構[J].當代教育科學，2008（23）.

[4]世界首例生物病毒殺蟑餌劑“中國造”[EB/OL].http：//news.163.com/10/0427/12/659DS93T000146BC.html，2010-4-27.

（責任編輯：符 潔）