關于巧用認知沖突打造高效初中科學課堂的策略

谷仙紅

【摘要】科學是初中教育中一門重要的學科，是培養學生關鍵能力的重要載體，須承擔起培養學生核心素養的責任。由于初中生發育不完全成熟，知識結構不夠完善，在學習科學這一門學科時，存在一定的困難，難以真正地領略科學的美妙，并主動地探索它的奧妙。因此，本文以初中科學課堂為例，提出了巧用認知沖突的策略，打造充滿思維魅力的科學學習過程，促進學習主體高階思維能力的提高，樹立正確的科學觀，實現初中科學課堂的高效性。

【關鍵詞】初中科學? 認知沖突? 思維能力? 高效性

【中圖分類號】G633.98 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2020）50-0119-02

在教育過程中，始終離不開一個關鍵性的主題，那就是學習的實質是什么？根據現代教育理論的闡述，其認為學習的實質實際上就是一個構建型的過程，是學習者通過自身已有的舊知識經驗與新的知識經驗相互作用，進而對自身知識經驗體系進行生成、補充和改造的過程。這也就說明了，在教育過程中，只有學生形成了完備的、科學的知識體系，并且能夠進行知識的遷移和深化，這才是學習的實質。初中科學是一門涉及多項學科內容的學科，且內涵豐富，學生在構建知識體系的過程中具有一定的難度，需教師采取有效的教學策略，幫助學生更好地進行知識體系的構建，并在學習過程中能夠感受到科學的魅力，從而樹立起正確的科學態度，就需要在實際的教學過程中，把握好“認知沖突”這一把鑰匙，讓學生能在認知沖突的過程中，不斷完善思維，形成能力，進而達到科學教學的目的。

一、認知沖突的含義分析

通俗來講，學生在學習過程中，由于自身已有的認知結構與實際遇到的情境有較大差異，從而產生矛盾或沖突，便成為認知沖突。著名心理學家皮亞杰在其認知理論中就說道：個體在認知發展過程中會存在認知不平衡的情況，此時要么是同化，要么是順應，以此構成新的認知。可見，認知不平衡的存在具有重要的意義，對于學生而言，有利于幫助他們進行知識結構體系的重構和優化。

二、認知沖突對科學教和學的意義

認知沖突在初中科學教學中具有舉足輕重的作用。首先，從學習主體的角度看，認知沖突能促進學生在求變時產生憤和悱的狀態，正如孔子在論述啟發式教學所言：“不憤不啟，不悱不發”。當學生新舊知識發生矛盾后，就會引起最強烈的思考動機和最佳的思維定向，使學生在求變求通中竭力從原有經驗和知識中突圍，使原有認知結構發生改變與優化。認知沖突挖掘和處理得當，學生的個性將會得到舒展與張揚，高階思維能力也會得到很大的提升，實現初中科學課堂的高效性。其次，從教學方面來看，教師通過創設認知沖突，能夠排除教學過程中存在的干擾因素，如學生形成的思維定勢、錯誤認知等，這樣有利于真正實現教與學，進而促進科學教學質量的提升。

三、巧用認知沖突的策略

（一）課前巧用認知沖突，激發學生的探索欲和求知欲

初中生雖然年齡較小，但是在他們的日常生活和學習生活中，也已經積累了一定的知識和生活經驗。教師可以利用這些知識經驗作為學生獲得新知識經驗的起點，以此提升課堂教學的思維深度。但是在學生已知的知識和經驗中，也有許多是對于科學知識學習有著不利的影響。在實際的教學過程中，往往會看到學生對于科學知識的理解會局限于自身的直覺經驗。

所以在學生初中科學知識構建的過程中，新舊知識產生矛盾和沖突是必然存在的，而此時如果教師對于學生產生的這種認知沖突不重視，或者不經過加工、創設，是很難引起學生的情緒注意力，學生甚至會不理解新概念，從而對學生學習科學的興趣會造成較大的負面影響。對此，在初中科學課堂教學過程中，如果在課前學生預習自學中就巧用認知沖突，既可以加強學生的探索欲和求知欲，又能提高他們自主學習的能力。

如在大氣壓的教學中要突破的認知沖突之一：日常說吸牛奶、吸螺絲是錯誤的！不是吸上來/出來的，而是大氣壓壓上來/壓出來的。在我們的教學設計中可以將此認知沖突設計到自學導學案中：“揭秘生活中的科學：牛奶不是被我們吸上來的，螺絲也不是被我們吸出來的！里面隱藏著什么科學秘密？請你找出相關科學知識進行解釋并設計實驗證明。可2-3人小組合作。”這樣的設計既可以激發起學生探索的熱情，又可以提高他們的小組協作能力，同時也能夠進一步進行深度科學的學習。

（二）情境設計，感知和生成認知沖突

情境也是認知理論中強調的一個必不可少的條件，認知主體處于情境中時，能夠在所處的環境和認知者自身體驗相互作用下生成概念。這一理論重點強調學生在情境中學習，充分尊重學生的主體地位，需要在教學實踐中促進學生全身心地參與課堂教學中，以此對原有認知的轉變，進而生成概念。教師在實際的科學教學過程中，可結合教學內容設計相應的教學情境，讓學生通過情境生成認識沖突，并在身臨其境中形成正確的認知觀念。具體可以通過智慧課堂的方式進行教學，打破時空上的限制，讓教學變得更加生動活潑，并充分調動學生的五官去感受各種知識。

以《地殼變動和火山地震》這一課為例，許多學生對于地震的危害嚴重性并不是很了解，對此可以通過VR讓學生感受地震帶來的危害，充分激發學生對于地震發生原因的探究，然后再通過動畫向學生直觀地展示地震是如何產生的，并加深學生對震源、震源深度、震中等相關概念的認知。通過這樣情境再現的教學方式，讓學生既關注原有的生活經驗，也能夠充分激發學生的大腦和身體，同時也回應學生的相關猜測，從而在情境中生成概念。

又比如在學習“壓強”這一內容時，學生對于重力作用引起的壓力大小已經有了正確的前概念，為更好地讓學生感受壓強與受力面積的關系，可以設計這樣一個教學情境：使用一個倒立凳，將其四支腳蹬固定在厚度恰當的紙上，即能夠承受平放的磚，然后問學生這張紙是否能夠承受磚的重力。先讓學生根據自己的經驗判斷，然后再演示磚頭平放和豎放的結果，發現同一重量的磚頭造成的效果不同，當學生發現預期與實際結果不一致時，自然而然就會形成認知沖突，而正因為這一沖突的存在，促使學生想要探索和求知，形成認知驅動力，并在主動探索和求知的過程中，思維能力得到提升。

（三）巧設科學實驗，體驗中突破“認知沖突”

通過上述分析得知，在學生已有的知識和經驗中，有些潛移默化的生活常識是不利于學生科學知識的學習的，甚至有些是錯誤的觀念。在實際的科學教學過程中，教師要全面了解學生的舊知和已有經驗，了解學生對于某一個現象具有的科學知識，然后針對性地設計教學策略，讓學生在充分的認識和理解中建立科學的新觀念，切忌直接告訴學生“這樣的想法是錯誤的”，因為很多實踐證明，這樣的方式并不能夠有效轉變學生的觀念，甚至會起到適得其反的效果，對科學產生疑惑但是又不相信科學，更不可能引導他們進行深度思考。

那么，如何轉變學生的觀念呢？巧設科學實驗，是讓學生在體驗中突破“認知沖突”的有效策略之一。通過挖掘學生的認知沖突，創設各種體驗活動等，讓學生在親身體驗中突破“認知沖突”。如在“流體壓強與流速的關系”教學中，設問：“如果我們把一個裝著水的盆子放在水槽里，再往盆子里放入一個乒乓球。打開水龍頭時，水朝著乒乓球沖下，乒乓球會被水沖跑還是維持在水柱附近？”在提出問題后讓學生思考和猜想，說出自己的依據，然后將學生進行分組，以小組的形式相互談論和交流，充分激發他們求知的欲望。然后布置家庭小實驗，讓學生在親身體驗中突破“認知沖突”，總結實驗背后的科學原理。這樣的設計可以激發他們探索現象背后的科學真理的主動性和積極性，培養他們質疑的能力、觀察的能力和解決問題的能力，營造充滿思維魅力的科學學習氛圍。

（四）利用小組合作交流，產生“認知沖突”

每個學生都是獨立存在的個體，不同的學生對于同一個事物和問題的看法也就不同。而在初中科學教學中會涉及到許多概念的學習，為了更好地讓學生對這些概念加深理解，形成正確的認知，教師可以小組合作學習的方式來實現，通過小組之間相互討論和交流，學生充分進行表達，取長補短，認識到自身對相關概念的認識不足，并各自相互補充，從而幫助學生形成完備的知識體系。

以七上下冊的《運動和力》這一章中的“牛頓第一定律”為例，通過對學生概念理解的調查，大多數學生在自身生活體驗的基礎上會認為力的作用而引起物體運動。結合這樣的情況，教師在教學導入的環節，先將學生分組，然后讓學生以小組合作的方式進行討論，討論的主題為“力與運動之間的關系”，讓學生進行小組討論和匯報。在具體的討論過程中，不同的學生對于這一主題都有著不同的看法，有的學生仍然堅持力的作用是導致物體運動的主要原因，也有的學生并不這么認為，沒有力的情況下物體也能夠運動，他們之間都有不同的看法，而這些不同的看法便產生了認知沖突，教師要善于著重這一點，讓學生在繼續討論過程中進行自主實驗設計，通過實驗來驗證自己的觀點是否正確。有的學生利用毛巾和小車進行了實驗設計，觀察在鋪毛巾和不鋪毛巾的情況下小車滑行的情況，結果發現手離開小車之后，即使沒有手的推力作用，小車仍然能夠進行滑行，所以證明了物體的運動不需要依靠力的作用進行。通過這樣的教學方式，讓學生能夠在交流中認識物體運動的概念，理解運動與力之間的關系，也有利于轉變學生錯誤的認知，且比直接講授的效果更好。

（五）巧設生活素材，制造“認知沖突”

科學對邏輯思維等能力要求較高，有的學生在學習科學的過程中，理解和領悟能力較差、知識不會應用、不能夠舉一反三等，這便使得學生感受到科學學習的困難，但是始終與學生能不能真正地領悟科學的本質有著緊密的聯系。科學實際上來源于生活，但是又不同于生活經驗，兩者的區別在于科學是生活經驗的一種凝練，是客觀存在的，也是需要人們去挖掘和探索的。因此，在初中科學課堂教學過程中，挖掘出隱藏在實際生活中的認識沖突進行巧用，可以推動學生在科學學習中的思維深度，幫助學生領悟科學的本質，并進一步進行科學的探索和應用。

如在學習了“重力”知識后，學生會認為同一個物體在地球表面的重力是一樣的。此時我們可以進行適當的拓展和延伸，提出問題“將同一個物體放置在地球上的不同地點，那么物體的受重力是否都一致？”巧設如下生活素材作為具體情境可以大大地激發學生思考和探索的興趣：“設想有一個舉重運動員在莫斯科比賽中創下了總成績396公斤的新記錄，隨后他在廣州的比賽中獲得了397公斤的成績。體育界認為他刷新了自己保持的紀錄，但是從科學角度分析，這樣合理嗎？”像這些問題生活化、情境化是需要我們平時挖掘和積累呈現給學生的。這樣的設計，一方面可以讓學習主體積極主動地投入思考和探索;另一方面讓他們感受到科學在生活中無處不在，獲得領悟科學本質的成就感，樹立起正確的科學觀。

結語

唯物辯證法強調了事物普遍聯系與發展的根本性質和內容，那就是矛盾，生活中隨處可見矛盾。所以筆者認為充分利用認知沖突是實現初中科學課堂高效性的有效策略。充分挖掘和利用認知沖突，引導學生入科學之境，生科學之情，進行主動的學習和探索，享受思維的魅力，求得科學的本質，樹立正確的科學觀。

參考文獻：

[1]胡瑩峰.基于核心素養的初中科學課堂重構研究[J].成才之路，2019（22）：87-88.

[2]徐文芝.優化初中科學問題教學[J].中小學實驗與裝備，2016（01）：19-22.

[3]占晨達.初中科學探究性課堂概念建構的策略研究 ——以“牛頓第一定律”的概念教學為例[J].實驗教學與儀器，2015（Z1）：16-17.