運用探究教學策略糾正認知偏差

陳建 李秀霞

摘要：學生由于經驗積累和知識水平的限制，會對某些知識產生認知偏差。通過設計“燃燒與滅火”問卷，對九年級部分學生實施調查，探討學生已有的認知偏差。在統計分析的基礎上，針對學生的認知偏差設計教學，重點運用探究教學策略對學生認知偏差進行糾正，使學生對所學知識形成正確的認知，進一步認識科學的本質。

關鍵詞：燃燒與滅火；認知偏差；問卷調查；探究教學

文章編號：1005–6629（2016）10–0032–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

學生在學習知識的過程中，會受到經驗積累及知識水平等因素的影響，在認知過程中出現對知識混淆、模糊化、曲解等，從而產生認知偏差[1]。在學習新知識的時候，由于受到先前存在的認知偏差的影響，無法真正掌握知識。要糾正認知偏差，最首要的工作就是要使學生的認知偏差得以暴露，教師才能根據學生存在的認知偏差，采取合適的策略來糾正學生的認知偏差。

建構主義認為，學習是學習者基于原有的知識經驗生成意義、建構理解的過程。對于燃燒和滅火的相關知識，大多來自生活經驗。“燃燒與滅火”課題內容與學生的生活聯系密切，受日常生活經驗的影響，學生容易對相關知識，如著火點是物質的本質屬性、燃燒條件、滅火原理等產生認知偏差。認知偏差有多重暴露途徑[2]，本文選擇采取問卷調查這種較為有效的方式暴露學生的認知偏差。在“燃燒與滅火”教學前，自編了關于“燃燒與滅火”相關知識點的調查問卷（見表1）。對初中學生實施了問卷調查，分析了學生對燃燒的條件、滅火的方法和爆炸的條件的理解。

為了糾正出現的認知偏差，針對性的教學策略是采用適合學生現有水平的探究教學來進行教學設計。初中化學教學的核心內容是科學探究，探究教學也是初中化學的教學策略之一。采用探究教學策略，為學生創設未知的情境，讓學生體驗科學探究的過程，糾正原有的認知偏差。

1 調查工具及調查對象

1.1 調查工具

根據學生可能存在的認知偏差，編制了初三學生“燃燒與滅火”認知偏差的調查問卷（課前）。

問卷說明：問卷共有10個調查項目，其中調查學生對燃燒條件的理解項目有7個，對滅火原理的理解有3個。

1.2 調查對象及問卷回收

本次調查的對象為福建省廈門市海滄區兩所學校各選取一個初三畢業班，共發放調查問卷90份，回收有效問卷90份，有效率為100%。

2 調查問卷分析

2.1 學生理解燃燒條件的分析

在燃燒條件方面，分析數據可以知道，100%的學生都知道不是所有的物質都可以燃燒；對于“水火不容”，62.2%的學生認同這個觀點，存在認知偏差；有11.1%的學生認同“必須點燃物質才可燃燒”，存在認知偏差；有44.4%的學生認為“物質燃燒必須要有氧氣參加”，對該知識點存在認知偏差，認為助燃物只有氧氣或者沒認識到空氣中也有氧氣；對于“加熱不能使物質燃燒”有88.9%的學生存在認知偏差，已有經驗使他們不能理解著火點的含義；有65%的學生對“只要溫度達到物質著火點就可燃燒”不能夠做出正確判斷，由于生活經驗的影響，不能系統地認識燃燒的三要素；對于“紙張比紙團燃燒快是紙團里面溫度低”的觀點有22.2%的學生存在錯誤的理解，不理解接觸面積影響燃燒的劇烈程度。

2.2 學生理解滅火原理的分析

統計結果表明，全部學生都不贊同“所有的物質都可以用水來滅火”；有33.3%的學生贊同“水滅火的原理是水能降低物質的著火點”，對著火點是物質的固有屬性存在錯誤認識；絕大多數的學生（71.1%）認同“二氧化碳可以滅火是因為二氧化碳不可燃燒”這個觀點，對二氧化碳不可燃不助燃的理解不夠透徹。

通過分析上述調查數據，我們發現，所調查的學生受到已有知識水平等因素的影響，主要在物質燃燒需要達到著火點以及著火點的本質、燃燒發生需要同時具備三個條件（火三角）和影響燃燒的劇烈程度等存在認知偏差。

3 糾正認知偏差的教學設計

化學源于生活又高于生活，學生對客觀事物的認知大部分來源于生活經驗和少量的書本經驗，并且有些教師在教授知識的時候采用“老師講，學生記”的模式，導致學生對科學知識沒有本質的理解。而燃燒與滅火同日常生活聯系較多，雖然在前面的生活和學習中有一定感性的知識儲備，但對燃燒條件和滅火原理還是缺乏理性認識。為此采用探究教學策略來糾正學生的認知偏差。通過探究活動對學生先有錯誤概念進行矯正，讓學生加深對科學的認識，初步感知科學的本質[3]。

下面以人教版初中化學上冊第七單元課題1“燃燒和滅火”為例，談談運用科學探究策略在糾正認知偏差方面的實踐嘗試。

3.1 創設情境，驅動探究

[師]每年春晚魔術都是大家非常喜歡的一個節目，今天老師也給大家帶來一個魔術。這個魔術的名字叫做“水中生火”（在燒杯中裝熱水，燒杯底部倒放一個玻璃瓶塞，將一小塊白磷放在上面，然后將裝有氧氣的試管倒扣上去，白磷立即在水中劇烈燃燒），有誰能揭秘這個魔術？

[生]水火不容，為什么這個魔術水與火相容了？

設計意圖：通過該環節的設置，讓學生順利地糾正原有水火不容的錯誤觀念，并且在后面的學習中讓學生知道在滿足燃燒的條件后才能燃燒，同時也激發了他們求知的欲望。一個好的問題情境能對探究活動起到良好推動的作用。

3.2 提出猜想，制定方案

[師]生活的經驗告訴我們，燃燒是不會在水里發生的。可是，上面的魔術恰恰就是在水里面發生了燃燒。同學們想知道“水火相容”的秘密嗎？到底燃燒需要什么條件？請分析上面實驗并聯系你的生活經驗，大膽地提出猜想，然后利用桌面上的儀器藥品設計實驗（藥品：白磷、氧氣、500mL燒杯、熱水、鑷子、大試管、紙片、小木條、小石子、石棉網、蠟燭、剪刀、水），小組交流，從中選出最好的方案進行探究。

[生]提出猜想如：①需要可燃物（不是所有物質都能夠燃燒）。②可燃物必須點燃才能燃燒。③燃燒需要氧氣或者空氣。

制定相應的方案后小組交流方案。利用桌面上的儀器與藥品完成以下探究實驗：①用坩堝鉗分別夾取一小片紙、一小塊石頭放在酒精燈上點燃，觀察現象。②用坩堝鉗分別夾取小紙片，一張在酒精燈上點燃，另一張不做任何處理。③白磷放在熱水中，觀察現象。有小組設計點燃蠟燭，將燒杯倒扣在蠟燭上。

設計意圖：一個好的問題情境一定是能夠起到激發學生探究欲望的作用的。由于初中學生的認知發展水平和學校硬件條件有限，采用小組合作探究和教師適當引導，讓學生順利完成形成假設和制定方案的過程。通過上述環節，使學生經歷從未知到提出猜想，再到設計實驗尋找事實依據的過程，形成新的認識，從而完成對原有錯誤認知的糾正。同時在這一過程中學生也體驗到探究獲得成功的樂趣，進一步提升探究意識和能力。

3.3 分析現象，得出結論

[師]根據實驗的現象，小組討論，從三個實驗現象中能得出什么結論？

[生]①用坩堝鉗分別夾取一小片紙、一小塊石頭放在酒精燈上點燃，觀察到小紙片燃燒，小石頭沒燃燒，說明燃燒需要可燃物。

②用坩堝鉗分別夾取小紙片，一張在酒精燈上點燃，另一張不做任何處理。學生得出燃燒需要點燃。

[師]針對學生對燃燒必須要點燃這個認知偏差，教師演示用坩堝鉗分別夾取小紙片，一張在酒精燈上點燃，另一張放在石棉網上加熱。為什么另外一張紙片沒點燃也可以燃燒呢？再演示用坩堝鉗分別夾取小紙片和煤炭放在石棉網上加熱。

[生]學生產生認知沖突，為何加熱也能使物質燃燒？為什么紙張加熱燃燒而煤炭加熱沒有燃燒？

[師]引導分析物質燃燒必須達到物質的著火點。不同物質的著火點不同，著火點是物質的固有屬性。

[生]③白磷放在熱水中，觀察現象。有小組設計點燃蠟燭，將燒杯倒扣在蠟燭上。

“白磷實驗，可燃物雖然達到著火點，但沒有燃燒。以及倒扣燒杯一段時間蠟燭熄滅”由這兩個實驗可知燃燒必須要有氧氣或者空氣。

設計意圖：分析實驗現象，進行加工和整理，最終自己得出結論，對燃燒的條件形成理性的認識。針對著火點是物質的固有屬性存在的錯誤認識，增補兩個實驗，從而產生認知沖突，糾正認知偏差。而實驗結論的獲得也是探究實驗的最重要的環節之一。

3.4 鞏固新知，揭秘魔術

[師]剛才給大家表演的魔術在試劑瓶瓶塞上放置一定量的白磷，大試管中事先收集滿氧氣，將試管倒扣上去。現在有誰能揭秘這個魔術嗎？

[生]思考、討論、反饋。在這個魔術中同時滿足燃燒的三個條件，白磷是可燃物，熱水的溫度達到白磷的著火點，倒扣的試管提供氧氣并將水與白磷隔絕開來，實際上并不是水和火真正相容。

設計意圖：通過揭秘水中生火魔術，將所學的知識運用于實際，鞏固對燃燒與滅火的認識。使學生系統地認識燃燒的三要素。

3.5 學以致用，滅火比拼

[師]火為之善用，可以造福人類，然而有時候，火不受我們控制卻會引發火災。現在我們用一根燃著的蠟燭來模擬一場小型的火災，大家運用所學知識，與同桌組成探究小組（提供剪刀、水、燒杯），盡可能多地想出滅火的方法并思考滅火的原理是什么？

[生]小組討論，提出滅火方案，進行滅火實驗。比如：將燒杯倒扣在蠟燭上、用手捏、扔到水里、用二氧化碳滅火器（隔絕氧氣）、用剪刀減掉燭芯（移走可燃物）、潑水（降低著火點）等。

[師]為什么二氧化碳可以用來滅火？利用了它的什么性質？潑水來滅火降低了蠟燭的著火點嗎？

[生]小組討論：二氧化碳不可燃不助燃并且密度比空氣大。水降低了蠟燭的溫度，使溫度降低到著火點以下。

設計意圖：利用現有物品盡可能多地設計滅火方案，在發散學生思維的同時培養學生運用知識解決問題的能力，也體現了探究教學是一種能使學生主動獲取化學知識、運用化學知識和解決化學問題的教學策略。設置兩個問題來糾正學生對“水滅火的原理是水能降低物質的著火點”和“二氧化碳可以滅火是因為二氧化碳不可燃燒”的認識偏差。

3.6 再探滅火，寓教于樂

[師]我們現在要進行一個闖關游戲，尋找一位滅火達人，有誰要挑戰？

第一關：解釋“釜底抽薪”蘊含什么滅火原理？

第二關：熄滅酒精燈采用什么原理滅火？

第三關：炒菜的時候油鍋著火，應該如何處理？

第四關：在火勢很大的大樓里應如何處理？

[生]進行闖關游戲。

設計意圖：利用闖關游戲使枯燥的題目轉化成游戲的形式，達到寓教于樂的效果。

3.7 作業布置，服務生活

[師]大家根據家庭住房布局，以廚房著火為情境，設計最佳的火場逃生圖。

設計意圖：初中階段的化學教學主要是提升學生的科學素養，即化學對生活有什么用，體現化學的應用觀。

4 教學反思

學生在學習中或多或少存在認知偏差。在進行“燃燒與滅火”教學設計前，進行問卷調查使學生認知偏差有效地暴露出來。針對學生存在的問題，采用實驗探究教學策略進行教學設計。提供相應的儀器藥品，讓學生自己提出猜想、設計實驗、進行實驗探究、得出結論。體現課堂是以學生活動為中心，讓學生成為學習活動的主人，成為學習行為的主動執行者，讓學生在活動中多“說”、多“做”[4]。針對性的實驗探究，提升了課堂效率，同時通過實驗探究，分析實驗現象，學生結合自己的思考產生認知沖突進而糾正認知偏差。

參考文獻：

[1]鄧聯勝.“說題”是暴露和糾正學生認知偏差的有效策略[J].數理化學習，2014，（8）：87～88.

[2]鄧聯勝.化學教學中學生認知偏差的暴露途徑及糾正策略[J].學周刊，2012，（2）：95.

[3]胡久華，王磊.初中化學教學策略[M].北京：北京師范大學出版社，2010.

[4]鄧聯勝，劉娟.基于暴露和糾正學生認知偏差的課堂教學案例分析與思考[J].內蒙古教育，2016，（1）：72～73.