聚焦認知沖突，優化高中生物課堂教學

吳瑩

摘要：認知沖突是指認知主體在原有認知結構無法包容新知識時出現的思維活動。在高中生物教學中，學生所學新知和原有認知結構相矛盾，試圖用原有的認知結構去解釋、同化新知識。如果不能解釋、同化新知識，則產生認知沖突。教師要聚焦學生認知沖突，抓住契機，優化教學，從而優化高中生物課堂教學。

關鍵詞：認知沖突 高中生物 課堂教學

引言

認知沖突是高中課堂教學中常見的狀態，如學生與教材觀點和教師觀點的沖突、學生對課本內容的懷疑等，認知沖突會使課堂教學進入真正的“學習”狀態，因此教師要合理分析認知沖突產生的根源，以有效的方式應對學生的認知沖突，促進有效教學。從某種角度來看，認知沖突的產生源于學生對問題有自己的獨立思考，并提出不同的觀點。教師要有效、善于將認知沖突策略運用于教學中，在導入情境中、問題探究中和習題講評中充分激活學生的思維沖突，引導學生自主思考，讓學生在獨立分析和解決問題的過程中優化認知結構，提升課堂教學效率，發展高中學生生物學科關鍵能力，塑造學生有學科特色的思維品格。

一、在課堂導入中誘發學生認知沖突

認知情境是課堂導入的前奏曲，教師要基于教學內容創設情境，從而激發學生的認知動機和學習興趣。在引入新知識時，教師的教學方法可以用“問題式引入”“趣味式引入”等，誘發學生產生認知矛盾或沖突。例如，在教學人教版新教材必修一《分子與細胞》第2章《組成細胞的分子》時，教師首先可以提問學生：“我們在生活中都吃過糖類物質，那么大家可知道紅糖、白糖、蔗糖等糖類物質是什么味道呢？”學生異口同聲地回答：“甜的。”接著，教師可以說：“其實我們所使用的課桌、課本，其主要成分也是糖類物質。”學生摸了摸頭腦，疑問道：“可是課桌和課本它們都不甜啊，怎么會含有糖類物質呢？”從而產生認知沖突。此時，教師可以據此認知沖突引入本節的教學內容，對學生說道：“那么它們為什么會屬于糖類物質呢？接下來讓我們學習本節課的內容。”其實，在生活中學生所吃到的糖都是甜的，所以在學生的認知里糖類物質都是甜的，但這只是表象而已。教師通過引入“糖類物質不一定都是甜的”這一概念，引起學生的認知沖突，提高學生的學習專注力，激發他們的求知欲，從而導入新課的教學。

可見，在導入情境中引發學生的認知沖突，有利于激活學生的“前認知”，誘發學生主動求知的思維，并不斷激發學生的內驅力，讓課堂導入有意思且有意義。

二、在問題探究中聚焦學生認知沖突

問題是認知沖突的“導火索”。在問題探究中，應用認知沖突策略有利于拓展學生的思維，提升學生思維的邏輯性、批判性和創造性，發展學生的學科思維能力。

蘇聯教育家維果茨基的最近發展區理論告訴我們，教師要通過設置一些問題探究活動，基于學生的既有認知結構，引發學生的認知沖突，使學生的認知由已知區走向最近發展區，從而將學生的認知能力和認知潛能最大化地發揮出來。例如，教師在教學高中生物人教版必修一第五章第4節《影響光合作用的因素》內容時，教師首先引入光照、溫度以及二氧化碳對光合作用的影響。接著，教師給出相關的生物事實。如在夏季晴朗的白天，植物的光合作用強度隨時間發生變化，在6至10點光合作用強度不斷上升，10至12點光合作用強度不斷下降，12至14點光合作用強度又不斷上升，14至18點光合作用強度又不斷下降，教師可以讓學生解釋這一天植物光合作用曲線變化的原因。學生根據已掌握的知識，快速地利用光照和溫度對光合作用的影響解釋6至10點光合作用強度的上升，以及14至18點光合作用強度的下降。但是學生存在一個疑問：中午光照更強、氣溫更高，為什么在10至14點光合作用強度會有下降的情況？學生甚至質疑這不可能，這引起了學生的認知沖突。此時，教師要聚焦學生的認知沖突加以引導，以拓展學生的創新思維，促進教學效果的提高。孔子說：“不憤不啟，不悱不發。”教師可以借此時機給學生答疑解惑。在晴朗夏季中午，為何植物光合作用的強度出現下降？生物學形象地將其解釋為“光合午休”，學生笑問：“植物也需要午休嗎？”教師回答：“雖然中午的光照和溫度都適合光合作用，但是還有其他因素在影響植物的光合作用，如植物葉片的蒸騰作用會造成植物大量流失水分，如果植物水分出現散失過多的狀況，為減少水分消耗，植物會產生一個保護性機制，即關閉氣孔。”接著，教師進一步追問道：“既然植物葉片的氣孔被關閉，那水蒸氣消耗也會減少，這會產生什么影響？”有同學就會想到：“氣孔關閉會使氣體無法進入葉片，植物葉片對二氧化碳的吸收就會減少，二氧化碳吸收少了，光合作用就會降低。”教師在解惑中不斷啟發和點撥學生，培養學生思維的敏捷性。可見，有效地解決認知沖突問題，發展了學生的學科認知能力，同時也培養了學生的學習興趣，在學生的心里種下了科學探究的種子。

三、在習題講評中激發學生認知沖突

教師在習題講評中，要注意激發學生認知沖突，并引導認知沖突的發展方向，讓學生多元化思考習題，從而提高習題講評課的質量。不同的解題思路會引發學生間的認知沖突，提高學生的思考能力。有些解題思路表面看來很合理，實際上在仔細思考下，其認知邏輯卻存在著一定的問題。例如，雜交子（Aa）自交，所產生的隱性個體（aa）會死亡而淘汰掉，問自交兩次所產生的子二代中，純合子所占比例。兩名同學各有不同的解法。同學A的解法為，假設每代隱性個體仍然存在，則每代各基因型比例在F2中，AA所占比例為14+12×14=38，Aa所占比例為12×12=14。若考慮隱性個體aa被淘汰，則在F2（AA、Aa）中，純合子AA所占比例為38÷38+14=35。同學B的解法為，在F1中，aa被淘汰后，AA占13，Aa占23。F1中Aa自交產生的后代中，aa被淘汰后，又是AA占13，Aa占23。最后，AA所占比例為13+23+13=59。在兩名學生展示著兩種解法時，絕大部分學生覺得這兩種解法都很有道理，但是得出的結果卻不一樣，究竟哪種解法有錯呢？出錯的步驟又在哪兒？不同的答案激發了學生的認知沖突。學生在思考、交流后，得出的結果是：同學A的錯誤在于aa已經淘汰了，那么就不能當它們存在;同學B的錯誤在于，在F2中淘汰了aa基因型，那么F1中的Aa就占不到23。教師通過展示兩名學生不同的解題思路，激發了學生的認知沖突，并經過自己獨立思考和同學間的討論，得出正確的解法。

可見，在習題講評中，教師應用認知沖突策略教學方法，調動學生思維，讓學生在“憤悱”狀態下循序漸進地思考問題，這體現了“以學習者為中心”的當代先進教學理念，從而促進學生認知的飛躍和提升，學生也會在認識沖突和認識提升等思維活動中獲益匪淺。

結語

綜上所述，在高中生物教學中，應用認知沖突策略是很有必要的。為培養學生發展高中生物學科特有的思維品質，教師要靈活運用認知沖突策略于教學中，從實踐中不斷改進教學方法，探索出一條適合認知沖突策略應用的發展道路。教師在實踐中重視認知沖突策略在生物教學中的作用，積極應用認知沖突策略來教學，這對提升課堂教學實效、發展學生的學科素養也具有深遠的現實意義。

參考文獻：

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責任編輯：黃大燦