認知沖突策略在概念轉變教學中的應用*——以“氧化還原反應”的教學為例

徐夢珊

（廣州市第十六中學 廣東 廣州 510080）

化學的學習過程涉及到很多的概念理解和應用，這些概念具有高度概括性和間接性，常常和學生已有的知識和經驗產生矛盾［1］。在中學階段的基本概念、基礎理論知識中“氧化還原反應”具有極其重要的地位，元素及其化合物、電化學等都需要應用到這個知識。由于初中涉及的氧化還原反應知識具有局限性，學生在高中學習“氧化還原反應”時較難接受新的定義。要使學生真正理解掌握氧化還原反應概念，認知沖突策略教學將是一種行之有效的教學方法。

一、概念轉變與認知沖突

1．概念轉變

概念的轉變有兩種可能：一種是“豐富”原有知識，即新知識的加入補充原有知識的內容， 通過積累的方式使知識發生變化。在這種情況下，新知識與原有知識之間基本上是一致的。另一種則是“修訂”原有知識，即新獲得的信息與原有的信息或者有關理解之間存在沖突，因而需要對對立的理解做出調整［2］。大部分學者在實現概念轉變的教學中采用訪談的方式探查學生教學前的概念， 用實驗班和平行班成績進行統計分析為教學建議提供數據支持。教師也可根據經驗預測、課內反饋、作業反饋等方式探查學生先有的觀念。

2．認知沖突

學生在學習新知識之前，頭腦中就具有形形色色的原有認知結構，在學習新知識時，他們總是試圖以這種原有認知結構來同化對新知識的理解。當遇到不能解釋的新現象時，就形成了認知沖突。

3．氧化還原反應中的認知沖突與概念轉變

初中教材對氧化反應和還原反應是分別介紹、分開教學， 因此大多學生會將氧化反應和還原反應分隔開來，無法建立聯系，或認為有氧氣參與就是氧化反應等。對于這個反應是氧化反應還是還原反應的判斷，他們總是試圖以原有認知結構來同化理解，學生就會有“是氧化？ 是還原？ 既是氧化也是還原？ ”多種疑惑，此時便形成了認知沖突。高中教材對現有的知識作出調整和改造：將氧化還原反應擴大到即使沒有得氧、失氧關系，但只要化學反應前后元素化合價有升降的反應都屬于氧化還原反應，并且從微觀的角度來認識電子轉移與氧化還原反應的關系。這樣新舊知識相融合，學生形成一個比較成熟的理解。可見概念轉變的過程就是認知沖突的引發及其解決的過程。［3］

二、認知沖突策略應用于氧化還原反應中的教學

認知沖突策略是指利用反常資料或者矛盾信息，通過小組合作學習討論或者比喻教學等方式形成認知沖突情景，在課堂中最大限度暴露原有認知結構產生的負面影響，引導和激發學生解決問題沖突，實現概念轉變的一種教學策略［4］。課堂教學一般為 “暴露——批判——建立學習方法”三個步驟：先引起學習者先前的知識，再以沖突的產生來改變他們的認知結構或心智模式［5］。

本文以氧化還原反應的第一課時為例來說明。在教材和教法分析過程中，筆者發現，氧化還原反應是否發生由得失氧過渡到化合價的判斷是教學難點。盡管老師們用了很多的嘗試，如，精心引導，或直接點明用化合價判斷，但是學生還是會疑惑：為什么可以用化合價判斷氧化還原反應？ 究其原因，是很多老師對初三學生的知識儲備認識不足。其實，學生在初三只是簡單認識了原子結構，對原子結構、電子得失、化合價變化之間的關系較為生疏，因此較難理解化合價與氧化還原反應的關系。如何突破呢？ 筆者做了大膽的嘗試：調整教學流程，先讓學生掌握氧化還原的本質是電子轉移，再引導學生根據本質自己發現氧化還原反應會有化合價的變化。部分教學片段如下：

三、教學反思和認知沖突策略應用的總結

這節課在概念轉變過程中，通過多個化學反應創設認知沖突，學生學習概念的積極性明顯提高，由于深刻體驗了概念轉變過程，大部分學生掌握了氧化還原反應本質，懂得了為什么可以用和為什么要用化合價判斷氧化還原反應。這說明學生真正掌握概念的本質和特征，“先本質后特征”的教學流程更有利于概念的轉變。

目前，課堂上大部分認知沖突情境都是由教師主導，因此教師還可以試圖引導學生自己探索，意識到認知沖突的存在，激發學生內在的興趣和動機。如何更好地掌握科學概念，重要辦法是讓學生加深對概念形成的體驗，首先要讓學生暴露前概念對自己認知的負面影響，產生認知沖突；其次教師通過有效的認知沖突策略，引導學生分析、比較、綜合實現概念轉變；最后通過練習加深認知體驗，牢固掌握概念。簡而言之，教師采取各種方式激發學生的認知沖突促進學生概念轉變，能達到事半功倍的效果。

［1］劉恩山，余慧娟．生物學：為何凸顯重要概念——《義務教育生物學課程標準（2011 版）》熱點問題訪談［J］．人民教育，2012，（3）：45－46

［2］Vosniadou S．Learning and Instruction，1994，4：45－69

［3］裘志平．促進概念轉變的科學課堂教學研究——以“化學式”概念教學為例［J］．化學教育，2013，（7）：28－30，35

［4］羅美玲．認知沖突策略在概念轉變教學中的應用［J］．化學教育，2013，（5）：23－26

［5］洪德貴．一種學習物理概念的有效策略——前概念轉變策略［J］．物理教學探討，2000，（3）：48－49