認知沖突理論對生物教學的啟示

認知沖突是指人們意識到認知結構與外在信息或者認知結構各個成分之間存在矛盾的一種知覺狀態。當已有的知識與新知識之間存在某些差距而導致心理失衡時就產生了認知沖突。在生物課堂教學中適時適度地引發學生產生認知沖突，能夠有效地激發學生的求知欲，優化課堂教學結構，提高課堂教學效能。

一、認知沖突的成因

人們原有認知圖式與新感受到的事物之間具有對立性矛盾時就會產生認知沖突。Puaget認為，人類智力功能的運作是由同化、順應以及平衡所建立的圖式來完成。當學生認知處于平衡狀態時，在遇到新異刺激的情況下，就會意識到認知沖突，在心理上產生不平衡。根據Piaget的觀點，學生在出現認知不平衡狀態時，會采用同化或順應的方式獲得認知的平衡。以已有的認知結構解釋新情境就是同化。學生改變原有的認知結構，來適應新的需要就是順應。順應是一種智力結構發生本質變化的過程。

當學生經歷認知沖突時，他們采用同化或順應的過程來建構其認知結構，學習便發生了。但是，沖突不應該太大，因為那樣并不會激發平衡的發生。認知沖突是學生產生學習需要的誘因，是學生原有知識經驗與新學習任務之間的矛盾沖突。心理學認為，學生在學習新知識之前，頭腦中已經具有了某種認知圖式，并試圖以原有認知圖式來同化新知識，如果新舊知識出現差異，就會在認知心理上產生認知沖突。認知沖突會激發學生的求知欲和探究心向，激活學生的思維。因此，在課堂上，有必要創設認知沖突情境，幫助學生形成解決問題的內部動機。在這種“沖突…平衡…再沖突…再平衡”的矛盾運動過程中，能使學生意識到沖突，并積極地解決認知沖突。

二、認知沖突過程的模型

Lee與Kwon在2001年提出的認知沖突模型，可以用來解釋學生在學習科學時認知發生轉變的情況。這個模型分成三個階段：預備階段、沖突階段與解決階段。學生在預備階段存在一種對于周圍事物的認識，在沖突階段學生開始對于自己原先的認知產生懷疑，在解決階段學生放棄自己原先的認知。在這個模型中。學生認知沖突過程的發生有三種情況：①意識到不平衡狀態；②表現出對解決認知沖突的興趣或焦慮；③對于沖突的再評估。當學生意識到與他們原先認知不能夠調和的時候，就會表現出對沖突情境的興趣。與此同時，他們會重新評估認知沖突以達到平衡狀態。

認知沖突過程的模型包括四個心理因素，即意識到不平衡狀態、興趣、焦慮以及對認知的再評估。在一個積極的認知沖突解決的過程中，學生會意識到明顯的異常、表現出強烈的興趣、適當的焦慮以及重新評估認知沖突。認知沖突過程的模型基于兩個基本假設：①學生不同的個性特征與不同的學習環境會影響認知沖突過程的解決；②認知沖突過程的因素強烈影響相應的反應行為。對學習者有影響的相關變量包括：以前的知識、動機與興趣、認識論信念、學習策略同認知的結合以及推理能力。教學時的環境變量包括：同伴的作用以及教師與學生的關系。

三、認知沖突對于生物教學的啟示

生物學教師了解認知沖突成因以及認知沖突的過程模型，有助于在教學中創設具有探究價值的問題情境，使學生產生認知沖突，把學生引入自主探究的氛圍中。引導學生在情境中體驗，在探究中發現，從而提高生物課堂教學的有效性。

1．了解學生的前概念，設置認知沖突情境，進行概念轉變

前科學概念即前概念，又叫日常概念，指未經專門教學，在同其他人進行日常交際以及積累個人經驗的過程中掌握的概念。如果沒有及時將學生的生物學前概念轉變為生物學科學概念，這些概念將長存于學生的認知結構中，影響著學生對生物學現象的認知。前概念的存在意味著學生接受的信息不夠全面。如，認為植物的莖都位于地上部分，根則位于地下部分，認為黃鱔與蛇都是爬行動物，鯨是魚類，把肉質可食的果皮叫做果實，動脈內流的一定是動脈血，靜脈內流的一定是靜脈血，等等。這就涉及到這樣的一個事實：在進行學習以前，學生的頭腦不應該被看成一個“空的容器”或“一塊白板”。恰恰相反，學生對于自然現象有自己樸素的認識。從這個意義上來說，在進行生物學教學時，教師應了解學生的前概念，設置認知沖突情境進行概念轉變。

就認識論方面來說，建構主義的教學觀認為，一個前概念要發生順應需要滿足四個條件：對現有概念的不滿；新概念的可理解性；新概念的合理性；新概念的有效性。認知心理學和科學哲學現代研究的一個重要結論就是，對于已有的概念的錯誤認識往往不足以造成相應的改變。因為，如果沒有適當的替代物，人們就仍然可能對于已得到的錯誤性或不足之處持容忍的態度。因此，設置認知沖突情境進行概念轉變在教學當中具有重要的作用。

2、利用認知沖突，保持學生學習的主動性

沒有認知沖突的學習過程，學生對所學知識就不會有深刻的印象，所學知識也容易遺忘。在教學中合理設置認知沖突，可以形成懸念，引起學生的注意。使學生明確學習任務，確定學習方向。當學習者發現不能用已有的知識來解釋問題或發現新知識與頭腦中已有知識相悖時，就會產生認知失衡。人有保持認知平衡的傾向。所以，認知失衡就會產生認知需要的內在驅動力與探究的愿望。因此，認知沖突的設置可以激發學生的認知，發展學生的思維能力。

教師在生物學課堂教學中，要努力在學生頭腦中引發必要的認知沖突。這就要求教師營造出使學生清楚地意識到其原有的認知不能夠解釋所面對的事實。如果學生對于原有的認知不感到懷疑，他們就不會輕易地放棄原有的認知。在一定的矛盾情境中，學生在認知上會產生沖突，從而也就可以促進學生對自己原有的認知進行自覺的反思、批判。

3、利用認知沖突，促進有效教學

在學習過程中，當新的信息與學生原有的認知圖式不相匹配時，就會出現認知沖突，學生會產生力求解決沖突的欲望。一般地說，學習的材料不應該立即被同化，但是，也不至于太難，使學生無法順應。如在“根與莖”的教學中，學生對于地下根與地下莖的認知有困難。通常植物的莖位于地面上，但是，有些植物的莖位于地下，而且與一些根很相似，很難辨認。如馬鈴薯和甘薯很相像，但前者卻是地下變態莖。教師可以通過嗍件或者實物的形式設置問題沖突情境，在此基礎上指出根與莖的根本區別在于莖有節而根無節。凡是莖，無論是位于地上還是地下都可以找到節。節是植物莖上著生葉與分枝的部分。有些節不明顯，如馬鈴薯。馬鈴薯有許多牙眼，其實，牙眼就是節。

學生在學習科學的過程中，要面對兩個世界：生活世界和科學世界。當學生原有的認知結構不能同化新的知識時，或者學生在應用已有的知識與經驗不能解決面臨的問題時，他們便在心理上產生認知沖突。因此，教師在教學時應該了解學生對于要學習的內容有那些前認知，這些對于學習新知識有什么潛在的障礙，教師要針對性地設置認知沖突情境。在適宜的認知沖突情境中，會激發學生的思維，使學生樂于學習，主動參與探究，渴望解決沖突。這也有助于有效教學的落實。

4、利用學生共同體，促進認知沖突的解決

學生之間的相互交流可以使他們接觸到更多的信息，可以對比自己的觀點形成新的認識。具有不同生活背景的學生，在知識結構和思維方式方面具有異質性和互補性。因此，可以通過設置引發學生認知沖突的問題，在師生、生生之間展開對話。在某種程度上彌補單個學生經驗的不足和視野的局限，大大豐富學生的經驗和認知。同時，可以充分發揮學生的主體性，有效地利用學生的差異資源以及課堂上生成的資源。學生的認知水平會在學生間的討論中不斷地提高，相關認知沖突不斷得到解決，形成正確的科學認知。如，教師提出問題：攜帶病原體的動物是傳染源還是生物媒介?讓學生討論，進行并行學習。在此基礎之上，教師要說明，根據攜帶病原體的動物在傳染病流行中的具體表現，可將動物分成可受感染的動物和不受感染的動物。前者是傳染源后者是生物媒介。這樣，能夠提高教學的有效性。

學生可以提出相異的解釋以及多種可能的意義，再通過來自教師以及學生之間的反饋提高認知水平。如，教師提出：水通常是由高處流向低處，但植物體中的水為什么能夠由低向高流?糞是代謝的終產物嗎?無子西瓜如何繁殖下一代?學生在課堂上回答問題時，即使是一個錯誤的回答也會對其他同學的進一步思考提供思路。因此，不完全正確的回答甚至是錯誤的回答在課堂上也發揮著一定的作用。這就意味著，解決認知沖突的過程是合作性的，而不僅僅是個體性的。

(責任編輯 孫曉雯)