創設認知沖突，消除認識“盲點”的教學策略

張登華 雒 勇

(山東省墾利第一中學 257500)

認知沖突是指學生在學習新知識時表現出來的認知結構中原有知識、方法、思維和新情境間無法包容的矛盾。在學習生物學新知識時，學生總是試圖以原有的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或與已有經驗不符的結論時，就會產生認知沖突。在課堂教學中出現認知沖突既是一種偶然又是一種必然。但認知沖突所蘊含的科學價值，是難得的教學資源。教師在教學過程中應該有意識地“導致”一些認知沖突，讓學生在解決問題的過程中，更新自己的認知結構，不斷地消除認識“盲點”，以發展學生問題決策、批判性思維和創造性思維等高階思維能力。

1 利用已有認知與新問題的矛盾創設認知沖突，讓學生走出認知慣性誤區

學生頭腦中已有的認知內容對新知識、新問題的學習有著不可忽視的影響。在面對新問題時，學生往往按原來的思維方法和經驗去解決新問題。由于學生原有認知結構不完整，往往會導致學生的預期與客觀事實不相符。所以教師教學中，要善于圍繞知識核心，通過變換情境或條件設置問題，讓學生在解決問題的過程中產生認知沖突，使原有的認知與當前的現實產生無法調和的矛盾，引導學生通過科學的探究，提出新方法、新思維，給出新結果，從而加強學生發散性思維的培養，提高問題決策能力。

案例1 控制菜粉蝶體色的基因為A、a，雄性中有黃色和白色，而且雌性都是白色的。控制觸角類型的基因為B、b，觸角有棒形和正常，且雄性和雌性中都有棒形觸角和正常觸角。請根據表1雜交組合，分析回答下列問題。

表1 菜粉蝶雜交組合及其親本和子代表現型

(1)菜粉蝶體色顯隱性的雜交組合是________，隱性性狀是____________，控制該性狀的基因位于____________染色體上。

(2)若檢測某白色雌蝶的基因型，可讓其與____________多次雜交，請預測實驗結果。

在判斷菜粉蝶體色的顯隱性關系時，多數學生根據組合一或組合二得出結論，相同表現型的個體交配后，子代出現不同的表現型，按照性狀分離知識推斷白色為顯性。然而少數學生卻認為應該根據組合三判斷為黃色為顯性，白色為隱性。

在解決問題的過程中，學生之間產生了認知沖突，這是由于部分學生按照原有的認知經驗去考慮問題，導致出現錯誤。此時，教師要及時讓學生通過討論、交流、分析沖突的本源。讓學生及時發現該問題與原有知識結構間的矛盾。通過仔細分析題干信息，讓學生的思路越來越清晰：題干中已知雌性全是白色，可能是性別影響基因型的表達，不論何種基因型的雌性都表現白色，即白色雌性的基因型可能有多種，而在雄性中性狀會隨基因型而表現。這樣根據組合三F1中雄性個體黃色與白色為3∶1，因此可判斷黃色為顯性，白色為隱性。如果基因位于X染色體上，則組合三中黃色雄性為XAY，雌性為XAXa，但這樣F1中雄性個體不會出現3∶1的結果。只有基因位于常染色體上，即親本中雌雄均為Aa時，雄性中才會出現3∶1的結果。

參考答案：(1)組合三 白色 常 (2)白色雄蝶 預測實驗結果：①若后代中雄蝶全是黃色，該雌蝶的基因型是AA ②若后代中雄蝶黃色和白色之比約為1∶1，該雌蝶的基因型為Aa ③若后代中雄蝶全是白色，該雌蝶的基因型為aa。

該案例中利用新問題為新的開拓點，讓學生在依據原有知識、經驗思考問題的過程中產生認知沖突，從而走出認知慣性的誤區。

2 利用生物學原理與生物事實間的矛盾引發認知沖突，消除認識“盲點”

生物學原理、規律往往都有一定的適用條件，如果學生對這些原理、規律認識不夠完整與深刻，不了解其內涵和外延及其適用條件，在應用過程中常常會遇到理論知識和實際問題不相符合的情況。在教學過程中教師可以利用這一矛盾，誘導學生產生認知沖突，引發思考，從而融會貫通不同的知識，消除認識“盲點”。

案例2 在學習“豌豆的雜交實驗(二)”時，兩對相對性狀的雜交實驗中F2代出現4種表現型，且比例為9∶3∶3∶1。教師借助兩對相對性狀的雜交實驗情景進行新問題的類比遷移：現讓純種灰身長翅果蠅與純種黑身殘翅果蠅交配，得到子一代(F1)都是灰身長翅，再讓F1中的灰身長翅雌、雄果蠅相互交配得到F2，請問F2中表現型有幾種？比例是多少？問題提出后，學生的回答往往是：根據基因自由組合定律F2代中應該有4種表現型，即灰身長翅∶灰身殘翅∶黑身長翅∶黑身殘翅，且比例為9∶3∶3∶1。教師說明其實F2中有2種表現型，灰身長翅∶黑身殘翅，且比例為3∶1。這使與學生所學的自由組合定律產生了矛盾。同樣是果蠅兩對相對性狀的遺傳現象，卻出現了不同的結果，而其中的緣由用已有的知識又無法解釋，這時學生會對新問題的探究產生濃厚的興趣。在教學中，教師提醒學生圍繞基因自由組合定律的實質討論交流、分析原因，讓學生通過分析發現兩對基因必須要位于兩對同源染色體上，F2代才會出現9∶3∶3∶1性狀分離比。而題中之所以沒有出現預期的性狀分離比，可能是因為灰身基因(B)與長翅基因(V)在同一條染色體上，黑身基因(b)與殘翅基因(v)也是在同一條染色體上，即體色基因與翅型基因是同一條染色體上的非等位基因，所以F1自交后代出現2種表現型，且比例為3∶1。

教師運用生物知識點間的關聯引發認知沖突，讓學生通過對比分析之后，接受新知識，其獲取知識的過程是積極的、主動的，同時對知識盲區的理解和掌握也是深刻的。

3 利用學生猜想與實驗事實間矛盾產生的認知沖突，理解實驗中“異常”現象

學生在分組實驗中會出現一些出人意料之外的、與學習前概念或常識相矛盾的實驗結果，這些實驗展示的現象與學生學習前概念發生矛盾。對于這些“異常”的實驗現象，學生從原有的認知結構出發，通過觀察和思維造成學生認知沖突，用原有的認知結構無法解決實驗得出的結果時，教師可以通過創設探究性實驗情境，讓學生在強烈的探究欲望中完善實驗模型的構建，充分理解“異常”實驗現象產生的原因。

案例3 以“酵母菌呼吸作用方式”的探究實驗為例，學生按照教材預設的實驗步驟對呼吸作用的產物進行實驗，有的小組在用酸性重鉻酸鉀對有氧組的產物進行檢測時，實驗結果也出現了灰綠色。實驗結果出現的這一差異性實驗現象，使學生原有的認知平衡被打破，本能地產生一種強烈的平衡需求，對接下來的探究過程充滿興趣和期待。接下來，教師從能夠引起重鉻酸鉀變成灰綠色的原因入手，創設新的探究性問題：①從反應條件方面看，能夠引起重鉻酸鉀變成灰綠色的物質具有什么特性；②有氧實驗組中可能具有哪些具有還原性物質；③實驗者自身的問題——實驗過程操作是否規范，是否有誤？在列出可能的因素后，讓學生根據該實驗的原理和過程的原始記錄，分組討論交流、并充分發表自己的意見。在討論中主要提出以下觀點：①有氧組通氣量不足，部分酵母菌進行無氧呼吸，產生了酒精；②有氧組中的部分葡萄糖沒有耗盡，而將酸性重鉻酸鉀還原造成。

本案例中學生的討論再次引發認知沖突，教師要隨著教學內容、教學情景、學生認知的差異，及時做出調整，合理利用順勢而生的“沖突”引導學生思考、討論、交流并修正。這不但有利于加深學生的印象，能有效拓寬學生解決問題的能力，而且還可以調節教學節奏，使課堂教學有張有弛，有起有伏。