生物教學(xué)中的認(rèn)知沖突資源建立及其應(yīng)用研究

王霞

摘 要：依據(jù)皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論以及職教學(xué)生物課堂有效性提高的迫切需求，筆者認(rèn)為利用好認(rèn)知沖突能提高學(xué)生認(rèn)知驅(qū)動力，情緒狀態(tài)，以及思維能力，切實提高課堂有效性。基于此，在對搜集的認(rèn)知沖突進(jìn)行分類與分析后提出認(rèn)知沖突的構(gòu)建策略和實施建議，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行認(rèn)知沖突資源包范例構(gòu)建，應(yīng)用后進(jìn)行了成效描述并進(jìn)行了研究反思。

關(guān)鍵詞：生物;認(rèn)知沖突;資源包

一、認(rèn)知沖突資源包建立的現(xiàn)實需求

（一）課堂有效性的要求

職教教學(xué)一直強調(diào)課堂的有效性，強調(diào)以學(xué)生為主體。而現(xiàn)實情況往往出現(xiàn)學(xué)生對課堂內(nèi)容不感興趣，不是真正參與課堂中。其具體體現(xiàn)在：

1.學(xué)生的認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力不足

認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力是一種要求了解和理解周圍事物的需要，要求掌握知識的需要，以及系統(tǒng)的闡述問題和解決問題的需要，在學(xué)習(xí)活動中，認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力指向?qū)W習(xí)任務(wù)本身，是一種重要的和穩(wěn)定的動機。而現(xiàn)在的課堂，很多學(xué)生的學(xué)習(xí)動機是以考試為導(dǎo)向，也就是附屬內(nèi)驅(qū)力高于認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力，存在認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力不足的問題。

2.學(xué)生的情緒狀態(tài)過于平穩(wěn)

提高學(xué)習(xí)效率要求學(xué)生有一種學(xué)習(xí)的狀態(tài)，正所謂不憤不啟，不悱不發(fā)。處于某種因認(rèn)知失衡而造成的緊張狀態(tài)中，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)。反觀我們的課堂，大多數(shù)采用傳統(tǒng)的講授法，學(xué)生參與度低，只是以一個聽眾的角色存在于課堂中，因而也不存在緊張的狀態(tài)，學(xué)習(xí)效率較低。

（二）利用認(rèn)知沖突提高課堂效率

1.激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力 激烈的認(rèn)知沖突既會激起學(xué)生激烈的思維振蕩，又會引起學(xué)生學(xué)習(xí)需要的不平衡，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知內(nèi)驅(qū)力。

2.提高學(xué)生的情緒狀態(tài) 認(rèn)知發(fā)生失衡，學(xué)生會有一種緊張的情緒，情感領(lǐng)域中便會生成一種強烈的樂于學(xué)習(xí)、主動參與探索、渴望獲取問題解決辦法的心理傾向，從而為進(jìn)一步學(xué)習(xí)在知識、思維、情感等方面蓄積了良好的準(zhǔn)備態(tài)勢

二、生物學(xué)科認(rèn)知沖突的構(gòu)建策略

認(rèn)知沖突能夠讓學(xué)生的認(rèn)知失衡，從而處于不安而又急切求知的心理狀態(tài)，其好處不必多說。那么如何去構(gòu)建學(xué)生的認(rèn)知沖突就是首要問題。

（一）深挖前科學(xué)概念

概念學(xué)習(xí)是生物學(xué)科的重要內(nèi)容，包括概念的內(nèi)涵及外延以及概念的應(yīng)用，它是生物學(xué)教學(xué)的重點和難點。另一方面，學(xué)生在走進(jìn)課堂之前，并非空著腦袋，他在日常生活中已然的形成了很多概念，其中必然包括大量的生物學(xué)概念。這些生活中積累起來的生物學(xué)概念就是維果斯基所說的前科學(xué)概念。前概念又稱為模糊概念、迷思概念、相異構(gòu)想、日常概念等，是指未經(jīng)過專門教學(xué)，人們在日常生活中逐步形成的概念。這些概念可能是正確的，可以作為學(xué)習(xí)新知識的著力點，新知識可與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的舊知識構(gòu)成上位關(guān)系、下位關(guān)系或者并列結(jié)合關(guān)系，對學(xué)生學(xué)習(xí)起積極的作用;另一方面，已有知識經(jīng)驗并不總是與新知識相一致，可能是不全面的，甚至是錯誤的，由于這類知識經(jīng)驗在學(xué)生頭腦中先入為主，具有頑固性，隱蔽性，反復(fù)性等特點，較難轉(zhuǎn)變，因此會對學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生不良的影響。那么深挖學(xué)生的前科學(xué)概念，正確的，可作為我們教學(xué)的鋪路石，錯誤的，可以激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，都可以作為我們生物學(xué)科教學(xué)的生長點。

本研究分析了人教版版生物學(xué)第四部分《生物的基本特征》教學(xué)內(nèi)容后，設(shè)定了細(xì)胞，新陳代謝二個專題，從每個專題中挑選了學(xué)科教學(xué)中的重要概念，對相關(guān)學(xué)生和教師進(jìn)行了調(diào)查，以獲得學(xué)生的前科學(xué)概念。研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的前科學(xué)概念存在以下幾種類型，我們認(rèn)知沖突的構(gòu)建就可以從這些角度著力。

1.顧名思義型

在學(xué)生的日常生活中，顧名思義是一種慣用思維，在這種思維的引領(lǐng)下，學(xué)生會形成一些存在問題的前科學(xué)概念。

如脂肪細(xì)胞中，認(rèn)為脂肪的含量最高，而沒有意識到水是生命之源，不管何種類型的細(xì)胞，水含量是最高。如糖這個概念，認(rèn)為糖都是甜的。事實上，糖的定義并非如此，很多糖并沒有甜味。這也提醒我們顧名思義可能對，可能錯，是需要謹(jǐn)慎的一種邏輯。

2.生活常識型

學(xué)生具有社會屬性，在生活中，受到來自各方面，包括父母，朋友，親戚，以及媒體網(wǎng)絡(luò)的信息轟炸，形成了各種生活常識。在這些常識中，不乏一些“偽科學(xué)”。如，人們常說的早晨氧氣好，適合鍛煉，那么我們的學(xué)生大部分都認(rèn)可這種說法。這說明學(xué)生在學(xué)習(xí)光合作用和呼吸作用的時候沒有結(jié)合生活實際，沒有學(xué)以致用。學(xué)生們能夠分析出森林中樹木早晨進(jìn)行光合作用，但沒有考慮到夜晚進(jìn)行的呼吸作用積累了很多二氧化碳，雖然早晨隨著陽光逐漸增強，樹木進(jìn)行了光合作用，但是清晨時的量還是二氧化碳的量多于氧氣的量。

（二）預(yù)設(shè)邏輯沖突

職教學(xué)生的邏輯思維能力發(fā)展到一定階段，在正常的邏輯推論中設(shè)置沖突，會對他們原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊，進(jìn)而撼動他們的思維，讓他們積極參與課堂思考。所以，在構(gòu)建認(rèn)知沖突時，可以有意設(shè)定一些邏輯沖突。筆者分析了邏輯沖突的類型，方便教師在設(shè)定邏輯沖突的時候找到方向。

1.數(shù)字型

在大數(shù)據(jù)時代的背景下，在學(xué)習(xí)了數(shù)十年的數(shù)學(xué)之后，學(xué)生對于數(shù)據(jù)是有信賴感的，數(shù)據(jù)對于他們是有權(quán)威性的。利用數(shù)據(jù)設(shè)定矛盾，可以產(chǎn)生較好的沖擊效果。

如，選擇將哺乳動物紅細(xì)胞細(xì)胞膜中的磷脂分子排在水和空氣的界面，面積竟然是球形的細(xì)胞面積的兩倍，何解？將球面積鋪成平面，面積照理應(yīng)該不變，為何存在兩倍的關(guān)系？數(shù)據(jù)雖小，但是震撼肯定不小。

2.類比型

對事物進(jìn)行類比是常規(guī)的一種思維。當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生用類比的思維去解決問題的同時，還會產(chǎn)生問題，這些在正常邏輯下出現(xiàn)的不合邏輯的現(xiàn)象，足以引起學(xué)生的認(rèn)知沖突。

如人類社會可以用語言進(jìn)行溝通，進(jìn)而滿足各自的需求。細(xì)胞與細(xì)胞之間，相信也不是孤立的，細(xì)胞難道還會說話？同樣，此類類比能激發(fā)學(xué)生思考的興趣以及成就感。

（三）利用網(wǎng)絡(luò)資源

網(wǎng)絡(luò)中有各種資源，其中不乏一些優(yōu)秀的科普視頻或者新銳的見解。

視頻，比如哈佛大學(xué)制作的細(xì)胞的3D動畫，可以直接在視覺上給學(xué)生以刺激，這種刺激就是一種認(rèn)知沖突，是他們對于抽象詞匯的個體想象和科學(xué)現(xiàn)實之間的沖突。

此外，科普的社團(tuán)在網(wǎng)絡(luò)上蓬勃發(fā)展，比如科學(xué)松鼠會，果殼問答，這些網(wǎng)站充滿了新鮮的概念，獨特的視角，都可以給學(xué)生以思維的沖擊和解放。

因此，在思考如何構(gòu)建認(rèn)知沖突時，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)這個資源庫，從中尋找新的立場，新視角，與老觀點進(jìn)行對抗，順利建立認(rèn)知沖突。

三、生物學(xué)科認(rèn)知沖突的實施策略

（一）追問“十萬個為什么”

生活中很多司空見慣的現(xiàn)象和習(xí)慣或者常識，其實追問幾個為什么，就會讓學(xué)生“冒冷汗”。

1.從學(xué)生已有經(jīng)驗中追問

生活中，我們對很多事情往往知其然而忘了去思考其所以然。因此，當(dāng)最熟悉的常識被提問為什么的時候，必然能引起被問者的緊張狀態(tài)，不憤不啟，不悱不發(fā)。

如，每天人都要呼吸，大家都知道吸收氧氣，呼出二氧化碳，那么追問一下，我們吸進(jìn)去的氧氣到細(xì)胞中去執(zhí)行什么任務(wù)了，我們呼出的二氧化碳又是哪里的？對于呼吸這現(xiàn)象，是人最熟悉的生理現(xiàn)象，但并不是所有人都能回答這個問題。這個問題的答案正是我們的教學(xué)重難點細(xì)胞呼吸。因此，設(shè)置這樣的認(rèn)知沖突，既能引發(fā)學(xué)生思考，又能解決重難點。

2.從正反思維對撞中追問

生物學(xué)科的學(xué)習(xí)，有個重要的任務(wù)是對學(xué)科邏輯思維的培養(yǎng)和鍛煉。在邏輯思維中，有個反向思維。學(xué)生生活學(xué)習(xí)比較習(xí)慣正向思維，那么，反向思維正是我們訓(xùn)練的一個方面。

如，通常情況，我們會提問如何讓蛋白質(zhì)保持活性，使得細(xì)胞的正常生命活動得以延續(xù)。那么反向思維就會去問，就是這個蛋白質(zhì)會失活這個特性能不能被利用而幫助我們更好的生活呢？那么就是在消毒和殺菌的時候，在我們主觀上希望一些細(xì)胞死亡的時候利用。生活中，高溫消毒，紫外線消毒的想法即來自于此。

（二）鼓勵天馬行空

在學(xué)習(xí)過程中，我們可能會被定向思維影響到，對問題的回答比較循規(guī)蹈矩。但是，天馬行空的想象力，自由的思想也是我們所希望的，因此，教師可以提出一些天馬行空的問題，并拋磚引玉，鼓勵學(xué)生頭腦風(fēng)暴，在此過程中滲透相關(guān)的認(rèn)知沖突。

比如，一到夏天，生活用水就會比較緊張，那么我們對水的需求量何為如此之大呢？答案之一是水可以洗各種東西，洗菜，洗澡等等，那么為什么不用油去清洗呢？這種對于生活中常見物質(zhì)用途的改變，可以加深學(xué)生的印象，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知失衡。這種認(rèn)知沖突可以更過的通過小組合作學(xué)習(xí)以及問卷和訪談等方式獲得。

（三）追溯科學(xué)史

科學(xué)史是我們生物學(xué)科的寶貴材料，其本身就充滿了科學(xué)家在那時那刻的各種問題，各種挑戰(zhàn)。在這些科學(xué)史中，以恰當(dāng)?shù)姆绞揭胝J(rèn)知沖突，既能完成科學(xué)史的滲透任務(wù)，又能增強認(rèn)知沖突的事實感和說服力。

比如孟德爾的科學(xué)史，我們一般介紹說，他大量的種植了豌豆，有別于其他“農(nóng)民”的是他對豌豆的性狀進(jìn)行了數(shù)理統(tǒng)計和分析，因此才有了孟德爾定律的偉大成就。在這個看似順?biāo)斓墓适轮校才龅竭^無數(shù)問題，這些問題就是滲透認(rèn)知沖突的良好介質(zhì)。

三、認(rèn)知沖突資源包范例

本人依據(jù)人民教育出版社出版的《生物學(xué) 生物的基本特征》教材內(nèi)容，參考普通生物課程標(biāo)準(zhǔn)的模式，實施認(rèn)知沖突在生物教學(xué)中的應(yīng)用。

該資源包為細(xì)胞、新陳代謝兩個專題，每個專題包括專題指南和內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)又分為知識點，認(rèn)知沖突設(shè)置模式，認(rèn)知沖突活動建議四個分支。

專題1——細(xì)胞

專題指南

細(xì)胞作為生命的結(jié)構(gòu)和功能的單位（病毒除外），有各種極為合理和精妙的生命機制，讓人類嘆為觀止，但其仍有很多未解之謎，至今仍是科學(xué)家研究的熱點。浙科版的必修1分子與細(xì)胞，圍繞細(xì)胞，向同學(xué)們打開了一個精彩的細(xì)胞世界。

內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

專題2——新陳代謝

專題指南

生命誠可貴，生命并不只是抽象概念，生命是什么呢？生命就是新陳代謝。從生物學(xué)角度，你將重新認(rèn)識物質(zhì)的生命，由實實在在的各種化學(xué)反應(yīng)，各種生理活動的生命。其中，你會領(lǐng)會到生命的奧秘和生命的精彩。

內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

四、認(rèn)知沖突資源包建立的實踐成效與反思

（一）成效描述

在本人任教的班級中對建立的認(rèn)知沖突資源進(jìn)行了實際應(yīng)用，成效顯著。

1.提高學(xué)生課堂參與度，有助于主體地位體現(xiàn)

在進(jìn)行該資源包的應(yīng)用時，為了避免熱鬧有余，實效不足的情況，我要求大家準(zhǔn)備一本課堂練習(xí)本。在我設(shè)置并拋出認(rèn)知沖突之后，要求學(xué)生在練習(xí)本上寫下自己的想法。由于認(rèn)知沖突由學(xué)生的前概念等而來或者與生活實際較為貼近，能夠引起學(xué)生思考參與的思維傾向，學(xué)生愿意去解決這個沖突，而且有機會全面參與，因此，大大提高了學(xué)生在課堂中的參與度，對課堂整體注意力的集中和把控，起到了很好的效果。

2.提升學(xué)生課堂思維量，有助于解決問題能力的培養(yǎng)

能力與知識的關(guān)系是相輔相成的。通過在不同環(huán)節(jié)設(shè)置認(rèn)知沖突，學(xué)生在解決認(rèn)知沖突的過程中就是在鍛煉思維能力，而這種能力直接有助于問題解決。通過認(rèn)知沖突資源包的應(yīng)用，面對不同知識點，找到相應(yīng)的切入點，引導(dǎo)學(xué)生用自己的思維去解決這個問題，學(xué)生表現(xiàn)出來極大的熱情，并且效果顯著，不僅解決了眼前的知識點問題，還提升了其解決問題的能力。

（二）研究反思

1.強化目標(biāo)意識，防止認(rèn)知沖突的濫用

在資源包中有各個知識點相應(yīng)的認(rèn)知沖突的設(shè)置模式，因此，使用方便而靈活。但是，課堂是有目標(biāo)的，偏離目標(biāo)，過多的使用認(rèn)知沖突，會讓課堂變成泛泛而談。因此，在使用認(rèn)知沖突的過程中，教師應(yīng)精挑細(xì)選，合理應(yīng)用，不求多，但求對，過猶不及。

2.打開思維，互相借鑒，擴大認(rèn)知沖突資源影響

各種對于學(xué)習(xí)的研究，有一定的同性，有一定參考的價值，可以是擴大資源的一種方向。

比如尋找某個知識點的正例，反例，特例來設(shè)置認(rèn)知沖突，也是不錯的方法。

總之，認(rèn)知沖突資源包是開放的，任何有用有趣的認(rèn)知沖突都可以來豐富資源包的內(nèi)涵和外延，提升它的實際應(yīng)用價值。

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