“認知沖突法”在化學教學中的應用

摘要：探討分析實施“認知沖突法”的一般過程，總結歸納在化學教學中認知沖突法的幾種類型。

關鍵詞：認知沖突；化學；建構主義學習

文章編號：1005－6629(2007)10－0001－03中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

在化學教學中不失時機地創設一些認知沖突，不僅能使學生避免進入思維誤區，認清問題的本質，更能完善學生的認知結構，培養學生科學的探索創新能力。

1 認知沖突教學法的理論依據

1.1 學習論依據

學生在學習過程中，其認知結構是可以變化和重新組合的，其變化過程可以表述為：“平衡——不平衡——新的平衡”。當一個問題能夠納入現有的認知結構時，則這個問題就能夠被迅速解決，認知結構的平衡不會被打破。相反，如果新的問題不能納入已有的認知結構，則原有的認知結構的平衡被打破，這時，學生就會積極調整已有的認知結構，使問題得到解決，從而建立新的平衡。據此，教師在教學過程中應該有意識地“設置”一些認知沖突，讓學生在解決認知矛盾的過程中，更新自己的認知結構，提高解決化學問題的能力。

1.2心理學依據

①知覺具有恒常性。也就是說在知覺中，由于人們已有的知識和經驗具有相對穩定性，使知覺往往不隨問題情境的變化而改變，因此在經驗的影響下給出錯誤的判斷。“認知沖突”教學法正是利用了知覺的恒常性，先使學生“上當”，然后再解脫。②從引起注意的角度看，新奇的刺激容易成為注意的對象，而枯燥的講解、機械的重復很難引起學生的注意。因此改進教學方法，設置一些懸念，造成新異性，就容易引起學生強烈的學習動機，積極主動地參與學習。③從記憶的角度看，有意識地造成認知上的矛盾，然后再加以否定，通過這樣的正誤對比能使學生記憶深刻。

2“認知沖突”教學的一般過程

2.1創設問題情境 產生認知沖突

教師根據所學知識、方法特點及學生已有知識結構，設計一個能與學生原有認知體系（包括學生的知識經驗、習慣思維等）產生認知沖突的問題情境，使其原有的認知結構受到沖擊，思維陷入矛盾之中，從而遠離認知結構“平衡態”，問題情境一般需具備新奇性、不和諧性、能使學生產生好奇心、旺盛的求知欲和內在的認知驅動力。

2.2 探究問題本質，分析沖突根源

在這個過程中，學生要審視矛盾結論的形成過程和根源，懷疑、批判自己原本堅信的化學理論知識，通過深層次的思考和分析以及與同學之間的交流討論、教師的啟發誘導，逐漸縮小問題的所在范圍，直到最終找出問題的癥結所在，從而認清問題的本質。

2.3 消除矛盾，重塑認知結構

制造認知沖突的目的，不僅幫助學生去偽求真、糾正錯誤，重新審視問題，掌握問題及化學規律的本質，更重要的是使新內容的學習蘊含于已有經驗的改造或相關經驗系統的建構之中，從而使認知結構更加概括和清晰、豐富和完善，使認知結構在新的高度上重趨平衡。在探索創新過程中，滲透和應用一些創造性的思維方法（直覺、類比、逆向等）提出假設，訓練學生創新所需的思維素質和創新精神。

3“認知沖突”教學的幾種類型

“認知沖突”其實是一種思維矛盾的體現，根據矛盾雙方性態的不同，對中學化學教學中“認知沖突”的形態往往可以簡略的劃分為以下幾種類型。

3.1實驗——實驗型

即在探索物質化學性質時，通過一個實驗總結出的結論與另一個實驗總結出的結論不同而導致認知沖突。

例如：在研究苯的衍生物－苯酚的酸性時，分別將苯酚與氫氧化鈉和紫色石蕊試劑反應。在與氫氧化鈉的反應中，通過苯酚由混濁變為澄清的明顯現象得出苯酚顯酸性，但在與紫色石蕊試劑的反應中，紫色石蕊試劑并沒有顯現特別的紅色，根據學生已有的認知規律“紫色石蕊試劑遇酸變紅”，學生也許會得出苯酚不顯酸性。

兩個實驗得出兩個不同的結論，促使學生對苯酚的酸性產生懷疑，迫使自己探究苯酚遇紫色石蕊試劑不變色的原因，這時，教師可以引導學生指出造成這兩種不同現象的原因是苯酚為一種弱酸，其酸性不足以使紫色石蕊試劑顯現紅色。通過教師的這一步引導，學生對苯酚的酸性產生新的認識，同時對苯酚的酸性到底有多弱產生濃厚的興趣，從而有助于下一步教學環節的正常展開。

3.2理論——實驗型

即學生原有知識經驗與眼前所觀察到實驗事實的矛盾而導致認知沖突。

例如在“探究氫氧化鋁的兩性”教學中，筆者是這樣安排的：先讓學生回憶在初中里所學的有關堿的性質，學生們都能說出堿可以和酸發生酸堿中和反應，然后讓他們做有關氫氧化鋁與鹽酸反應的實驗并觀察到明顯的現象：白色膠狀沉淀消失。然后話鋒一轉，提出這樣一個問題：氫氧化鋁這種堿能否和堿發生反應？學生會根據已有的知識經驗立刻回答：“不可以！”老師繼續問：“為什么？”“因為兩種都是堿，堿只能和酸反應。”學生自信的回答。老師問：“到底反應嗎？讓事實說話”。然后請一個同學到講臺上做實驗，其他學生一起觀察。結果是令學生既驚訝又困惑。對白色的氫氧化鋁沉淀最終消失感到驚訝，對已有知識與眼前事實的沖突感到困惑。進而產生強烈的學習動機，探究氫氧化鋁和堿反應的根源所在。

又例如在研究“鹽類水解”部分。讓學生測一測CH3COONa、NH4Cl、NaCl溶液的酸堿性，當學生測知CH3COONa溶液顯堿性，NH4Cl溶液顯酸性時，即產生了與已有認知（酸溶液顯酸性，堿溶液顯堿性）相矛盾的認知沖突，還有在“硝酸的化學性質”部分，讓學生往濃硝酸中滴加紫色石蕊試液（微熱）學生觀察到“先變紅后褪色”的現象，同樣產生了與已有認知（酸使石蕊試液變紅）相矛盾的認知沖突。

這些認知沖突的產生及問題的最終解決使學生的認知又螺旋上升到一個新的高度，認知結構又趨于新的平衡。

3.3理論——理論型

一方面體現在學生從不同的化學概念、原理出發經過分析、推理得到不同的結論而導致認知沖突。

例如在“化學平衡”部分，教師可提出這樣一個問題：能否利用反應Na+KCl=NaCl+K來制取鉀？這顯然與學生認知結構中的金屬活動順序相矛盾。通過討論可知：由于鉀的沸點低于鈉，只要反應溫度控制在高于鉀的沸點而低于鈉的沸點，鉀的蒸氣不斷從反應體系中逸出，平衡右移，即制得金屬鉀。這樣，學生對化學平衡的原理及應用有了新的認識。

另一方面體現在教師利用學生知識結構中的含糊點、易錯點或盲點，制造出相應的知識陷阱，引誘學生落入其中，再將學生從中“救起”或引導學生進行“自救”。

例如有一道題實驗室采用二氧化錳與濃鹽酸制取氯氣時：MnO2+4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O分析參加反應的濃鹽酸和被還原的濃鹽酸的物質的量各為多少。部分學生由于沒有正確及細心地分析該氧化還原反應，所以會很草率地將參加反應的鹽酸等同于被還原的鹽酸，從而落入試題預先挖好的陷阱。但當老師正確分析了該氧化還原反應，學生才清楚地意識到被還原的鹽酸只有參加反應的鹽酸的一半。

這種制造陷阱，暗設認知沖突的做法，對于澄清學生的模糊認識，防止學生錯后再錯，是非常有效的。

3.4化學——數學型

脫離化學的知識點或忽視化學意義進行純數學推導而導致認知沖突。

例如在“有關pH計算”的習題課上，筆者選了這樣一道題：pH為8的NaOH溶液和pH為10的NaOH溶液等體積混合，求混合后溶液的pH。筆者首先是不動聲色、一本正經地把學生中很容易犯的一種錯誤解法當作正確解法在黑板上給出。

筆者裝著要繼續往下講課，但有少數學生看出“名堂”，產生認知沖突并提出質疑，于是全班同學展開了激烈的討論，最后終于得出了正確的結論。在學生得出正確結論的時候，筆者還裝出茅塞頓開、豁然開朗的樣子，給學生留下深刻的印象。

3.5 化學——經驗型

即化學中某些問題的解決方法與學生的生活經驗發生認知沖突。

某工廠存貯金屬鈉的倉庫發生火災，下列可以用來滅火的是

A．水B.N2C. CO2滅火器 D.沙子

對于這道題，學生利用以有的經驗會認為這四種物質均可以滅火。因為水、CO2滅火器、沙子都是常用的滅火材料，而N2是惰性氣體，化學性質穩定。但隨后學生困惑的是此題已明確只有一個正確答案，是題目出錯了還是自己分析錯誤。在這種矛盾的驅使下學生積極地尋找問題的本質所在，在同學間的討論和老師的引導下，學生熟悉并加深了對金屬鈉性質的認識，完善了自己原有的認知結構。

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