學習過程從認知沖突良性過渡到內化整合

◇薛曉丹（浙江：湖州市新風實驗小學教育集團）

多諾萬和布蘭思福特在《學生是如何學習的：課堂中的科學》中指出：任何學習都是在他們關于世界是如何運作的基礎上發生的。學生的需求通過哲學性的問題進行粗淺的闡述：

我是誰？(學習者)

從哪里來？(已有日常經驗是怎樣的)

到哪里去？(要獲得怎樣的新認知)

這實際上就是學生如何學習的體現：從日常經驗到新認知的構建過程。學生學習時，原有概念與新認知會發生碰撞。大部分情況下，學生很多原有概念與生活實際相切合，但是從科學的角度看卻是不完善的，甚至是錯誤的，這樣就會有認知沖突的產生。在暴露學生的原有概念之后，需要處理好認知沖突，用科學實踐搭建橋梁，幫助學生重新整合、建構認知。

綜上所述，學習過程應該是：暴露原有概念→引起認知沖突→內化整合→重建新認知。先暴露，再新建，破而后立。

一、深入課堂，發掘沖突

認知沖突是課堂中最直接呈現的內容。不逃避、直接面對，是處理沖突最為直接、有效的方式。所以當科學課堂上出現認知沖突時，教師不要逃避，反而應該感到喜悅。那教師如何處理認知沖突、為學生的內在重組整合做好鋪墊呢？筆者提出以下幾點看法。

（一）有意創設，引起沖突

認知沖突在大部分情況下都是正面的，因為認知沖突是思維運作的反饋，這種反饋是即時性的、生成性的、最能體現學生當下思維的。如果沒有沖突，教師要有意制造沖突，引發沖突。認知沖突是思維運作的信號，有些課堂沒有強烈的認知沖突，教師可以主動制造。

【案例一】在五年級下冊《馬鈴薯在液體中的沉浮》一課中，用鹽水進行實驗已無新意。但把鹽水換成糖水、味精水等，從最開始的懸念到結果的出現，都會顛覆學生的日常經驗，引起認知沖突，讓學生明白不僅僅鹽水，其他的一些物質也可以實現同樣的效果。學生興趣提高，思維也會隨之活躍，使這一課從一堂學生已經知曉的科學課轉變為“還可以這樣”的科學課。

當然，不僅可以在實驗材料中設置沖突，教師還可以通過情境的設置、生活現象等滿足學生的學習需求。比如，生活中熱水會冒白氣是學生非常熟悉和接受的事實，但為什么從冰箱里拿出來的冰棒也會冒白氣？讓學生不斷修正已有概念，實現破而后立的效果。

（二）將錯就錯，放大沖突

學生思維是很活躍的，從與科學概念的差異度來看，產生的認知沖突可大可小。身為科學教師，我們要時刻留心學生的反應。從一定程度上說，科學是可以犯錯的。犯錯的目的在于改正，我們可以不予評價學生的錯誤認知，但不能錯失糾錯機會，應將錯誤認知放大，放大到學生能自己發現問題所在。

【案例二】筆者在執教三年級下冊《影子的秘密》過程中，首先進行模擬對象的確定：手電筒→太陽；小雨傘→戶外傘；人偶→警察叔叔。

接下來，通過解決“警察叔叔不用一直走動”的問題進行后續教學。一來探究改變影子的幾種方式；二來可以讓學生關注如何解決生活中的實際問題。

提問：怎樣讓警察叔叔不動，而不被太陽光照到呢？換大傘。

放大認知沖突：小傘換大傘，知曉影子的大小和遮擋物大小有關。

學生自己察覺：不能用很大的傘，會阻礙交通。

提問：用大傘的目的是讓影子變大，除了用大傘，還可以用什么方法讓影子變大？→把手電筒放低一些。

重構知識概念：知曉影子的大小和光源與遮擋物的距離有關。

學生自己察覺：調整太陽位置我們做不到。

提問：那不能改變太陽位置，可以改變什么呢？把傘靠太陽近一些。

解決認知沖突：知曉改變遮擋物位置可以改變影子大小。

學生自己察覺：沒有那么高的傘。

升華：可以有那么高的什么？→高樓、云、月亮。引導至宇宙，聯系學科單元。

在本次課堂上，學生共提出三個與實際科學有認知沖突的點，教師并不急于否定，而是按學生的認知進行處理。

雖然在此次教學過程中，學生沒有找到更好的解決方法，但是一次次地放大認知沖突，既調動了學生的思維，也生成了新的認知，并且通過學生認識的不斷生成拔高了課堂高度。

（三）充分交流，修正沖突

學生的日常經驗是不同的，與新認知產生的沖突也是不同的。怎樣讓學生的認知沖突能夠實現互補或者相交呢？最好的方式就是讓學生圍繞主題進行交流、討論，讓沖突與沖突間不斷產生摩擦，從而建立新的認知。建立新認知的過程也能讓學生明白，合作交流、學會傾聽、大膽質疑、樂于發言、勇于修正都是解決問題、增長知識的方法。

在日常教學過程中，學生根據自身的認知沖突會在課堂上提問。學生的思維是天馬行空的，因認知沖突而產生的問題也是五花八門的，有時提出的問題，教師一時半會兒也沒有很好的應對方式。這時就可以讓學生的認知沖突相互碰撞，從他們自身的角度出發，尚未建立的新認知在不斷碰撞當中會越來越完善。

二、組織活動，實踐認知

科學教育發展至今，離不開科學活動，科學活動就是一種科學實踐。目前課標倡導的探究式科學教育，本質就是一種科學實踐。所以，關注認知沖突自身的同時，也要以科學實踐為依托。因此我們教學活動要努力完成以下的要求。

（一）明確時機：何時實踐

適時實踐: 認知沖突產生后，會在一定程度上引起學生的好奇心，激發求知欲。當學生處于這種求而不得的狀態時，是內在學習動力最強的黃金期。此時需要教師抓住時機開展科學實踐，滿足學生的需求。

及時實踐:在課堂上，學生的思維運作是十分迅速的，黃金期來得快去得也快。特別是學生思維碰撞很激烈時，因認知沖突而產生的形形色色的想法會淹沒舊的信息。作為教師要有一定的敏銳性，時刻留意學生的認知沖突，要及時放大，引導學生關注，展開科學實踐。

（二）把握原則：科學實踐

合理實踐:一二年級學生進行科學實踐時，思維較為形象化，對于抽象的概念無法進行很好的空間想象，需要結合日常經驗進行有序觀察；五六年級學生的思維發展迅速，有一定的空間想象能力，可以進行科學模擬實踐探索，強化影響變化的概念。

充分實踐:科學實踐的目的，是讓學生在實踐活動中獲取、收集信息。由于生成的不同、時間的影響、能力的差異會造成科學實踐不充分，因此教師需營造良好的實踐氛圍幫助學生進行充分、有效的科學實踐。

（三）區分情境：選擇實踐

即時實踐: 課堂上由學生提出的簡單問題，可以通過單一的操作馬上進行的實踐活動，可以認為是即時性科學實踐。即時實踐，即時獲取信息，信息反饋至腦海中，可以馬上對認知沖突進行即時性打磨與沖擊，從而幫助構建新認知。

預設實踐: 課堂上需要一定方法、方案，按步驟進行的科學實踐活動，可以認為是預設性科學實踐。預設性科學實踐是帶有明確目的的實踐活動，有了明確認知沖突的鋪墊，學生會發散思維，也能提高學生自主進行科學實踐的能力。

三、突破沖突，整合新知

通過關注沖突自身，鼓勵開展科學實踐，可以幫助學生更好地建立新的認知。但是重新整合主要是學生的自主內化過程，教師無法內在干預，只能通過外部方式幫助學生更好地進行整合。

（一）培養證據意識

所有的認知沖突其實都是要靠科學證據去處理，經歷科學過程，也是在找尋證據。通過證據改變自身原有的認知，修正錯誤的前概念是建立新認知的必要途徑。但是在實際教學中，會存在以下問題。

很多學生都有從眾、從尊的盲目心理。日常實驗時，學生看到其他學生與自己數據或者現象不同時，會擦除自己的實驗記錄，更有甚者，可能會進行假描述。

學生從根本上不認同新的證據，因為它們與書本或者他人獲取的原有認知與證據呈現的現象相沖突。此時，他們會認為，和自己想法有出入的內容就是錯誤的。即使這個證據很有力，學生的第一反應也是：這是錯誤的。以上是教學過程中遇到的常見現象。這對新認知的建立是致命的，學生自身沒有任何依據或是拒絕承認已經很充分的證據，馬上對認知進行重構或者拒絕重構。所以培養學生的證據意識非常重要。

（二）提倡元認知

元認知是對認知的認知。可用淺顯的語言描述為：認知就像考試，元認知就像考完試再檢查一遍，比較突出反省、監控等特點。培養元認知很大程度上是提倡學生證實認知沖突，而不是檢驗認知沖突。所有科學實驗的目的是證實，證實是有探究意義的，而檢驗則是按步驟驗證問題，兩者有本質上的不同。

【案例三】在六年級下冊《日食》一課中，需要學生進行模擬實驗。在這個模擬實驗中，很多教師會給學生交代模擬實驗的注意事項、步驟等等。如果在知道基礎操作后即放任學生自己模擬，學生會遇到很多困難，無法完成實驗。需要交流所遇到的困難，對實驗的方式進行修正后再試一試。學生的學習過程在整合的外部干預下，轉變為下圖。

這就是元認知的體現：先用自己的認知去嘗試，發現不成功，審視之后再嘗試新的方法；或者是已經得出了正確的結果，但還是會審視自己的認知是否正確。這樣，通過元認知而得出的認知就會深深刻在學生腦海中。

綜上所述，學生建立新認知是一個復雜的多維度的過程。每一個環節不僅僅需要教師綜合考慮，制訂適當的教學方案，為學生的學習做好鋪墊，也對學生的思維、能力等有較高的要求。基于沖突、立于實踐、以生為本，教師在尊重學生的同時，幫助整合，引領構建新認知，讓學生走向更有效的學習。