創設認知沖突情境 開展生物概念教學

張祥

[摘? ?要]認知沖突是一個重要的心理學概念，課堂教學就是要適度引發學生的認知沖突。在生物概念教學過程中，要善于從生活經驗、生產實際、科學實驗、科學史料、自然現場以及教師語言等方面創設教學情境，引發學生產生認知沖突，激發學生學習興趣，促進學生主動探究、發展思維，從而培養學生生物學科核心素養。

[關鍵詞]概念教學;認知沖突;教學情境

通常，學生在學習生物課程之前，已經具備一些關于生物科學問題的知識或觀念，即前科學概念。這些概念是學生在自己的日常生活、實踐體驗、人際交往等親身經歷過程中形成的。其中有些與科學概念相悖，是錯誤概念。當學生在生物課堂上學習新的知識與概念時，往往與頭腦中已建立的認知結構產生沖突，從而激發好奇心和質疑，產生自主探索的意識和行為，學習新知識、新概念。可見，課堂教學適度引發學生的認知沖突是激發學生學習興趣、引導學生主動學習和探究學習的有效途徑與手段，也是生物概念教學的重要策略。

一、利用生活經驗引發認知沖突

中學生具有一定的生活經驗，有些是正確的，有些是錯誤的。無論經驗正確與否，都可以用來創設隱含認知沖突的教學情境。例如學習“染色體變異”時，教師可以利用生活中常見的無籽水果來創設情境，從而使新知識與學生頭腦中已有的認知結構產生沖突，激發學生的學習興趣，并通過交流討論、教師講解，使學生建立新的正確的穩定的認知結構。

二、利用生產實際引發認知沖突

生物科學與工業、農業等聯系緊密，生物課應盡量結合工農業生產實際來創設教學情境，讓學生以生產現場為背景、以問題解決為目的開展學習。例如，在開展教學“基因工程及其應用”一課時，可以借助下面的資料（配以圖片）為新課設置教學情境。

（1）蜘蛛絲是自然界最奇特的物質之一，具有極強的韌度（好過鋼材）。但蜘蛛不能像家蠶那樣家養，而且蜘蛛有相互蠶食的習性，所以不便于大規模養殖。因此，科學家一直希望能找到其他生物制造蜘蛛絲的辦法。

（2）目前全球的氮肥生產要耗費世界總電力的3%～4%，而施到土壤的氮肥又只有約10%能被農作物吸收，所以容易造成土壤和水體的大面積污染。那么，能不能找到一種方法，讓農作物自己直接固定空氣中的氮呢？這樣，就解決了耗電低效與污染的問題。

這樣的教學情境為學生的學習設置了認知沖突，打破了學生原來認為不同物種間存在生殖隔離，它們的基因也不能在其他物種體內表達的觀念，從而激發了學生的求知欲。

三、利用科學實驗引發認知沖突

克里克中心法則得以補充和修正，就是因為實驗顯示的事實與傳統中心法則之間存在沖突。生物實驗具有直觀性和情境性，非常適合用來創設認知沖突情境。實驗所展示的生命世界的神奇變化與鮮明直觀的生物現場，是學生對生物課產生興趣的重要源泉，它能有效地提供激起矛盾的新刺激。因此，利用生物實驗設置認知沖突，更容易使學生進入學習情境。例如，在“植物蒸騰作用演示實驗”中，當插在紅墨水中的枝條上的葉片葉脈變紅時，可以引導學生思考：為什么葉脈先變紅？請猜測一下，紅墨水是通過莖的什么部位運送到葉脈中？在學生作出回答后，教師再用莖橫切面來檢驗學生的猜測是否正確。這項實驗教學設計，可能誘發兩次認知沖突：前一個問題可能引發實驗現象與原有認知結構之間的認知沖突;后一個問題可能引發學生猜測的結果與莖橫切面所顯示的實際結果之間的認知沖突。這樣的認知沖突創設，能使學生對蒸騰作用的概念產生更清晰的認知與更深刻的理解。

四、利用科學史料引發認知沖突

生物新課程加強了對生物科學史的挖掘。生物科學史揭示了人們思考和解決生物學問題的思想歷程，展示了生命科學各個學科形成的歷史以及各個學科之間的聯系，講述了在知識探究過程中科學家之間的合作以及所持觀點之間的碰撞與論爭。例如，在酶的本質探索歷程中，學生首先會初步建立“酶是活細胞產生”“酶具有催化作用”“酶是蛋白質”的認識結構;后來進一步了解到美國科學家切赫（T.R.Cech）和奧特曼（S.Altman）發現少數RNA也有催化作用，這時就出現了認知沖突。學生需要修改原先的認知，建立一個新的認知結構：酶是由活細胞產生的具有催化作用的一類特殊有機物。此外，還有細胞學說的建立、朊病毒的發現、生物膜結構的揭示、光合作用的探究歷程等，都適合通過科學史料創設認知沖突的教學情境。

五、利用自然現場引發認知沖突

教師可以利用教科書或學生持有的解釋模型與不能被這種模型解釋的自然情境之間的矛盾，來創設認知沖突情境。例如，“生物與環境”在初中和高中生物課程中都是重要的教學內容。在講到生態系統、種群密度和生態演替等內容時，可以選擇到自然綠地開展教學，這樣學生會發現自然界遠比教材所講的復雜和豐富，從而促進學生對現實生態系統復雜性的理解。此外，教師也可以通過影像技術來反映真實現場。比如，用DV或相機將諸如堆滿生活垃圾的河流、冒著濃煙的煙囪、沙漠化的草原、干旱的農田等真實現場拍攝下來，用于相關內容的課堂教學，為學生帶來視覺刺激和認知沖突，從而激發學生的學習欲望。

六、利用語言直觀引發認知沖突

語言表達是教師教學的一項重要基本功，優秀的教師能夠通過自己生動有趣、詼諧幽默的表達和描述，讓學生腦海中浮現出一幅幅生動的畫面，通過與學生熟悉的實物類比，創設教學情境。例如，在解釋生物的性狀是如何遺傳給下一代的問題時，教師可以將這一過程形象化為“電視臺演播廳現場演出—轉化成無線電波中的電信號—翻譯成電視中的圖像”，從而幫助學生深刻理解這一問題。

總之，課堂教學要激發學生的學習興趣，吸引學生的注意力，引導學生主動參與思考與建構知識，通過創設合理的教學情境，適度引發學生的認知沖突，引起學生學習需求的不平衡，從而激活學生的思維，讓學生樂于學習，主動參與課堂探索，主動獲取解決問題的方法。這也是在核心素養培育背景下生物課堂教學轉型必須要重視和落實的問題。

（責任編輯? ?姚力寧）