化學實驗創設“認知沖突”情景方法探討

鐘添興

摘 ? 要：在高中化學新課程的實驗教學實施過程中，學生產生認知沖突會使其產生較強烈的好奇心和探究欲望，使得學習效率和思維能力得到提升。為此，探討實驗中設置“認知沖突”的方法，旨在最大發揮化學實驗的教育功能，促進學生科學素養、思維能力、實踐能力提高和更好地掌握該學科知識。

關鍵詞：化學實驗;認知沖突;創設方法;探討

學習化學離不開實驗，因為化學實驗是該自然學科的重要內容，也是建構化學知識的途徑 [1 ]。實驗教學是通過實驗的手段和資源，為全面開發實驗教育功能進行設計、實施、評估的教學過程;優化設計實驗手段能夠促進學生科學素養、思維能力、實踐能力的提高，也能更好地掌握該學科知識，為學生自身發展發揮獨到的功用 [2 ]。

學習過程基本是一個循序漸進、螺旋上升的過程，學習化學同樣不例外，然而，通常在學習新知識之前，學生腦海中往往已經形成了多元的認知結構，而不是“真空”腦海。學生總是在學習新知識時，思路出發點優先以原來所具有的認知結構來同化理解新知識，當遇到新知識、新現象沒有認知結構解釋時，就會與原來所具有的認知結構之間產生認知矛盾，即產生了認知沖突。長期教學手段實驗表明，在實驗教學中設置“認知沖突”情景，學生對知識點的掌握往往會產生意想不到的效果。在實施教學過程中，一旦認知沖突產生于學生頭腦中，其通常都會產生較強烈的好奇心和探究欲望，也就自然而然在學習活動中全身心地投入，使得學習效率和思維能力得到提升，使化學實驗教育功能得到真正有效發揮。為此，為了更好地遵行學生的認知特點，在實施實驗教學過程中，有些知識點的教學不應一步到位，應尋找合適的時機創設“認知沖突”情境，促其對舊知識進行修正、完善和提高 [3 ]。為此，在此探討一些實驗中設置“認知沖突”的方法。

1 ? 利用對比實驗，設置認知沖突

常用品紅溶液檢驗SO2，SO2通入品紅溶液使其褪色，但品紅溶液褪色很慢，且加熱后顏色又會恢復，因此，在設計實驗時不宜用品紅溶液除去SO2。為此，采取對比方法演示實驗時，取濃度相同的品紅溶液、酸性高錳酸鉀溶液、I2-淀粉溶液，首先將SO2通入品紅溶液，品紅溶液緩慢褪色，學生感覺平靜，沒有視覺沖突;當換作另外兩種溶液實驗時，顏色立即褪去，學生的視覺受到了很大沖擊，也就產生了極大的認知沖突，使注意力更加集中在實驗上，甚至有的同學情不自禁地發出“哇！”這樣，品紅溶液只能用于檢驗SO2，而不能用來除去SO2的知識就在驚訝、興奮中掌握了。

2 ? 利用探究性實驗，設置認知沖突

通常采用提出問題、猜想與假設、設計實驗方案、實驗探究、解釋結論、交流反思、評價等七個遞進階段模式進行的實驗稱為探究性實驗。例如鹽類水解一節，先提出問題，有人認為：酸的水溶液一定呈酸性;堿的水溶液一定呈堿性;那么鹽的水溶液一定呈中性。這個說法對嗎？為什么？讓學生思考，并且帶著問題進行檢測實驗，結果學生發現有些鹽溶液呈酸性，有些呈堿性，還有的呈中性 [4 ]。學生對此疑惑不解，產生了認知沖突，強烈的求知欲望也隨之產生。若溶液呈堿性，說明水溶液里c（OH-）>c（H+），如醋酸鈉溶液。可醋酸鈉本身并不能電離出氫離子或氫氧根離子，水溶液中相對多出來的氫氧根離子濃度是如何得到呢？為什么會有這樣的變化？學生繼續探討分析，分組查閱資料，討論交流，最后總結出鹽類水解的實質。由此激發學生的探究興趣，提升了學生思維品質，培養了分析問題、解決問題的能力，創新能力和合作精神，充分挖掘學生潛能 [5 ]。

3 ? 利用實驗失敗，設置認知沖突

任何實驗都有失敗的可能，我們不怕失敗，只怕沒有正確對待失敗的態度，失敗是化學實驗成功不可或缺的借鑒源泉。要把失敗作為討論的課題，利用學生由此產生的認知沖突，努力發掘實驗教學的創新點，讓我們的課堂活起來，促使學生思維活起來。

基于此，通過演示制備SO2來探究SO2的化學性質，采用如圖1所示裝置。當將SO2通入品紅溶液中，由于開始只產生少量的SO2，品紅溶液吸收較多SO2后，導氣管中很快倒吸，顏色鮮艷，學生會驚奇地發現：“倒吸了！”全班的學生都轉移了觀察的視線，眼睛里流露出對實驗失敗的擔憂和對實驗未知的恐懼。教師從容地告訴學生：“沒有危險，請繼續觀察思考。”實驗結束后，交流討論實驗中觀察到的現象，學生可高興地得出結論：（1）SO2易溶于水，直接用導氣管插入水溶液中，會發生倒吸，所以SO2尾氣處理時要注意防止倒吸;（2）為防止繼續倒吸，實驗時在發生裝置與性質實驗的儀器中間連接了一個短進長出的廣口瓶，稱作安全瓶;（3）實驗操作時應注意預見實驗的危險性并加以防范。

4 ? 利用改進、創新實驗，設置認知沖突

教師著力抓住化學實驗與環保的關聯，誘導學生產生認知沖突，引發思考，可以幫助學生深刻地理解化學實驗原理，掌握知識的運用。例如課本實驗電解飽和食鹽水中，要檢驗、吸收氯氣，而氯氣是一種有毒氣體，要求學生分組、設計改進裝置，要求有效防止環境污染，符合綠色化學的設計理念。學生經過查閱資料、討論交流，有一組學生設計出如圖2所示的實驗裝置。這套裝置優點是： （1）將U形管改用燒杯做電解容器，可大大縮短兩極間的距離，提高電解速率，使實驗在較短時間內就能產生明顯現象;（2）氯氣的產生、檢驗和吸收都在干燥管這個密閉系統中完成，干燥管內入口處付著濕潤的淀粉碘化鉀試紙，球中填滿蘸有氫氧化鈉溶液的脫脂棉，可有效防止環境污染;（3）燒杯上面用透明塑料板固定裝置;（4）改進后的裝置成本低、污染少，操作簡便、現象明顯。化學實驗的改進和創新目的是讓學生新、舊知識應用產生認知沖突，從而使學生的探究精神得到發展，也就有利于激發學生的創新意識、創新精神，培養學生的創新能力、實踐能力，提高學生科學素養。

在實驗教學實施過程中，如果單一重復課本上的內容，目的指向過分明確，學生的思維太過平直，結果來的太簡單，會降低他們的思維活躍程度，留給其思考的空間不大;但如能充分挖掘化學實驗內涵，結合學生已有的知識和生活經驗，通過創造多種情境，精心設計實驗，誘導學生產生認知沖突，充分調動學生的好奇心和探究欲望，使其思維活動處最佳狀態，就能夠充分發揮實驗教育功能。基于此，學生以積極的心態投入到化學實驗活動中，通過實驗過程情景體驗，產生更加強烈的好奇心，形成探究源動力，更能夠提升自身創新思維能力、實踐能力，使化學實驗教學真正成為“提高學生科學素養”的重要途徑之一。

參考文獻：

[1]馮燕.淺析怎樣優化初中化學實驗教學[J].軟件：教育現代化（電子版），2014（16）.

[2]華利平.淺談實驗功能開發的視角[J].化學教與學，2011（9）.

[3]來玲玲，胡志剛.基于建構主義的認知沖突策略在化學實驗教學中的運用[J].化學教與學，2012（8）.

[4]武秀輝.如何提高化學探究教學的實效性[J].中學教學參考，2011（11）.

[5]劉武通.使數學探究性教學富有生命[J].數學學習與研究（教研版）， 2010（18）.