例談“認知沖突”在小學科學教學中的運用

陳斌

【摘? ?要】認知沖突能夠引發學生的學習動機，點燃學生的思維火花。在小學科學教學中，教師可以運用“設計懸念實驗”“糾錯生活經驗”“對比實驗反差”“營造爭論氛圍”等教學策略，使學生在解決“沖突”的過程中主動參與學習，促進科學思維的發展。

【關鍵詞】認知沖突;學習動機;科學思維

德國教育學家第斯多惠說：“教育的本質不在傳授本領，而在于激勵、喚醒、鼓舞。”可見，喚醒學習動機的最佳方法就是引發學習的新知與學生原有認知的沖突，使學生在矛盾和疑惑中高速運轉思維、在質疑問難中自主探究、在沖突高潮中探索解決問題的最佳方法。因此，教師在小學科學教學中應該積極了解學生原有的認知，運用“設計懸念實驗”“糾錯生活經驗”“對比實驗反差”“營造爭論氛圍”等教學策略，使學生在解決“沖突”的過程中主動參與學習，促進科學思維的發展。

一、設計懸念實驗，制造沖突

蘊含懸念的實驗情境，像是在學生腦海中投下的一顆石子，所制造的沖突能產生“一石激起千層浪”的效果——激活學生思維。

【案例1】《馬鈴薯在液體中的沉浮》

教師準備了1杯清水，請學生猜測馬鈴薯在水中是沉還是浮，然后把馬鈴薯放入清水中驗證，結果看到馬鈴薯沉入水中。教師又提供了3杯不知名液體（鹽水、糖水、食用蘇打水），請學生依次把同一個馬鈴薯放入3杯液體中，觀察馬鈴薯的沉浮。

生：馬鈴薯浮起來了，第2杯肯定是鹽水。

師：你為何這么肯定？

生：書上有答案。

師：我們來驗證一下。一般情況下，對于未知的物品是不能用嘗的方法來辨別的，但今天教師準備的液體都是安全的。請你用棉簽蘸一點嘗嘗，是咸的嗎？

生：不是咸的，是甜的！這是糖水！

師：現在把馬鈴薯放進第3杯液體。馬鈴薯又浮起來了。這杯液體是什么？

生：也許是糖水，也有可能是鹽水。

師：那再嘗嘗吧。

生：這是什么味啊！（食用蘇打水）

師：這里還有第4杯液體（鹽水），馬鈴薯也是浮著的，這可能是什么液體？

《馬鈴薯在液體中的沉浮》是一節經典的實驗探究課，一般的教學設計往往只準備一杯清水和一杯鹽水。教師提出“在液體中的馬鈴薯是沉還是浮”的問題，學生做出了預判。學生把馬鈴薯放入清水后沉下去了，放入鹽水后卻浮起來。有學生認為其中一杯是鹽水。教師請學生對猜測進行驗證。學生通過實驗驗證讓馬鈴薯上浮的液體是鹽水，并分享各種驗證方法。

這種教學設計貌似合理，矛盾有了，探究興趣也激發了，學生做出猜測并驗證了其中一杯是鹽水，為后續“蒸發鹽水”的活動做好了鋪墊。殊不知，學生之所以能做出一致的預判，很大程度是受教材的影響。如果學生沒看過課本，能猜想出其中一杯是鹽水嗎？由此可見，本課的教學目標不能僅停留在“知道馬鈴薯在鹽水中會上浮”，而應當重點探索“馬鈴薯的沉浮與液體的關系”。

案例1中，教師利用了學生從書本中看來的“鹽水能讓馬鈴薯浮起來”前概念，故意創設一種與學生原有認知產生沖突的實驗現象，引發學生產生三次思維沖突：書上只是說鹽水啊，沒提到糖水，糖水居然也能讓馬鈴薯浮著;味道不對，這既不是糖水，也不是鹽水;前兩次都預測錯誤，不能輕易做出判斷，需要實驗驗證。學生帶著問題和思考，追尋教師設置的疑點開展探究活動，在解決沖突的過程中推進概念的發展。整節課的研究聚焦在“物體的沉浮與液體的關系”，雖然教學中并未出現“密度”概念，但已經無比接近了，學生對物體沉浮的認知向前發展了一大步。

二、糾錯生活經驗，引發沖突

科學與生活有著密切的聯系。在小學科學教學中，教師要根據教學內容，聯系生活實際，創設生活化的學習情境。學生對生活中的很多現象，常常自以為是地認定是事實，但其實并非如此。這些錯誤的生活經驗往往會造成學生錯誤的前概念，而且根深蒂固。因此，教師可以把與科學事實相矛盾的生活“常識”與實驗后的真實結論對比，產生激烈的沖突，以此作為引導和糾正學生錯誤概念的突破點。

【案例2】《水和水蒸氣》

教師準備一個盛有水的燒瓶，用裝有玻璃管噴嘴的橡皮塞塞住瓶口。加熱燒瓶后，噴嘴噴出了“白汽”。

師：冒出的“白汽”是什么？

生：水蒸氣。

師：真的是水蒸氣嗎？（出示圖片）為什么在管口末端處看不見白汽，離管口較遠處卻出現大量的白汽？看不見的部分是什么？

[水蒸氣? ? ? ?白汽]

生：哦，我知道了，看不見的部分才是水蒸氣，因為水蒸氣是無色的。

師：水蒸氣怎么會變成白汽的呢？

生：白汽是熱的水蒸氣遇到冷空氣形成的。

師：那么，白汽究竟是什么？

生：白汽不是水蒸氣，而是水蒸氣遇冷形成的小水珠。

在教學中，教師以學生錯誤的生活經驗——“白汽就是水蒸氣”為突破口，使實驗所展示的現象與學生原有的認知產生激烈的沖突，從而建立起正確的科學概念。學生之所以對水蒸氣的認知這么深刻，關鍵在于教師利用“白汽是不是水蒸氣”的問題制造了認知沖突。當大屏幕上投影出的實驗現象和學生原本錯誤的生活經驗發生認知沖突時，學生的思維火花就被點燃了，他們嘗試運用水和水蒸氣的知識解釋實驗現象。通過不斷思考、反復質疑，學生不僅糾正了“白汽是水蒸氣”的錯誤經驗，而且還明白了“白汽”產生的原因，有效地達成了教學目標，科學思維的品質也得到了升華。

三、對比實驗反差，激發沖突

如果沒有認知沖突，一些教學過程看似流暢，實則并沒有產生真正意義上的學習。因此，教師要適時地加點“佐料”——與原有認知矛盾的實驗現象，讓平淡流暢的課堂出現一些沖突，增添幾分趣味，調動學生的積極性，讓學生在現象對比中激活思維，進行深層思考。

【案例3】《水的表面張力》

教師先請學生演示在水中放回形針，結果回形針都沉入水中，可教師放入水中的回形針卻可以浮起來。頓時，教室里響起一片驚呼聲，學生想搞清楚回形針浮在水面上的原因。此時，學生的積極性被完全調動起來了，他們自學教材，進行小組探究，積極完成探究任務。

缺少認知沖突的教學，往往會使學生形成“惰性”思維方式，久而久之，學生的探究精神、創造性思維就會消失殆盡。案例中，教師與學生往水里放回形針產生了不同的實驗現象，就此產生“矛盾”沖突，使學生“疲沓”的思維狀態瞬間被激活。課堂上適時地制造一些小“矛盾”，不僅能活躍氣氛，還有利于打破學生的惰性思維，激起創造的熱情，使學生始終保持旺盛的學習興趣，碰撞出更加精彩的思維火花。

四、營造爭論氛圍，強化沖突

當學生對某個話題有不同的見解時，爭論就會發生，學習動機就會迸發，教育契機也就產生了。因此，教師要為學生營造一個敢于質疑、勇于爭論的氛圍，強化觀點沖突，在“唇槍舌劍”中提升學生的語言表達能力和科學思維能力。

【案例4】《我們來造環形山》

學生通過觀看月球環形山的圖片，引出環形山形成原因的假說（如隕石撞擊、火山噴發、地質變化、早晚溫差等）。教師依據假說形成正、反兩種觀點——支持隕石撞擊說和反對隕石撞擊說。學生以交換座位的方式選擇加入觀點陣營，先用模擬實驗來收集支持自己、反對對方推理的證據，然后展開三個階段的辯論：由支持自己觀點的代表開篇立論，陳述證據;由反對自己觀點的代表陳述證據或提出疑問;雙方進行自由辯論。

案例4中，教師根據教學難點，創設了學生之間的矛盾立場，把學生提及的“環形山”形成原因歸納為支持和反對隕石撞擊說的兩種觀點，就此強化沖突。教師刻意讓同觀點的學生組成團隊進行探究實驗，形成提高收集證據效率的合力，強調尋找證據證明自己的假設和反駁別人的推測，使課堂學習演變成了一場“辯論賽”。在這場“辯論賽”中，學生之間的觀點沖突不斷強化，學生在尋找證據、相互質疑中迸發出激烈的思維火花。辯論賽看似最終沒形成統一意見，其實已經在學生心中播撒了繼續探究“環形山成因”的種子，促使他們在課后繼續深入研究。

在小學科學教學中，教師有意設計一些認知沖突，可以形成懸念、引發思維，可以強化注意力、凝聚思維，可以激發內需、發展思維，可以制造起伏、活躍思維。由此可知，認知沖突是學生科學思維發展的助推器。科學教師要基于生本理念，巧妙解讀和創設認知沖突，讓沖突點成為有效課堂的興奮點，由此激活學生的科學思維，使他們經歷愉悅、主動、高效的學習。

參考文獻：

[1] 張海燕.矛盾沖突在科學教學中巧用[J].小學科學（教師版），2012（7）：44.

[2] 張啟華.“矛盾”使課堂更精彩[J]. 小學科學（教師版），2014（3）： 8.

（浙江省杭州市蕭山區新塘街道城東小學

311200）