化學教學中引發學生認知沖突的策略研究

摘 要：日常生活經驗與化學概念存在著諸多矛盾，教師在課堂上及時利用學生的這種 “認知沖突”，設計教學情境，對學生形成正確的化學概念起著積極的作用。本文就如何在教材內容挖掘中形成認知沖突，在設疑質疑中引發認知沖突，在問題情境創設中制造認知沖突等方面進行了闡述。

關鍵詞：認知沖突 挖掘 質疑 創設情境

學生在化學學習與解決日常生活實際問題的過程中存在著許多的矛盾，如某些化學概念與學生感知的日常生活現象有時并不一致，這樣學生就會對已構建的知識體系質疑、反思，產生“認知沖突”。這種認知沖突如果能被教師及時捕捉并加以利用，在課堂上制造情境，形成懸念，對初中化學的學習將起著更多的激勵作用。

一、在教材內容挖掘中形成認知沖突

學生在學習化學前已在大腦中積累了較豐富的日常化學知識，如松花蛋蘸醋能除去其中的澀味；被蚊蟲叮咬后，涂上牙膏就能消除腫痛等。這些日常生活常識為學生學習化學并應用化學知識來解決實際問題打下了一定的基礎。但是，我們也應該認識到，學生已有的生活經驗既有正確認識，也存在著與科學概念相矛盾的錯誤想法。在中學化學教學中，教師可以把日常生活中的經驗和教材內容有機結合起來，讓學生在科學概念與日常生活經驗矛盾中產生認知沖突，激發學生產生迫切解決問題的心理需要，從而培養學生從化學的視角去分析、解決實際問題，讓生活中的錯誤經驗得到有效矯正，實現化學的社會價值。如在教學“碳和碳的氧化物”時，教師可以問學生：“小學時我們用鉛筆書寫，老師讓我們不要咬鉛筆，是不是因為會導致鉛中毒？”通過學習，學生們發現其實鉛筆芯中不含鉛，僅是石墨和粘土的混合物。學生們在明白了學習不能簡單地望文生義的同時，也更加深刻地掌握了石墨質軟的性質。

再如對分子的基本性質“分子之間存在一定的間隔”的教學，教師可以創設簡單的問題情境讓學生思考：“你知道100+100=？”對于這樣不屑一提的問題，學生覺得可笑，不假思索地馬上應答道：“當然等于200。”然而，我卻搖頭提出了反對意見，并把100+100<200這一結論寫在黑板上。學生把疑惑寫在臉上，認為老師在忽悠他們。然后我請他們觀察實驗：分別量取100毫升水和100毫升酒精，并把100毫升水倒進100毫升酒精中，觀察兩者混合后的總體積為多少？學生們通過觀察發現混合后的總體積小于200毫升。學生在發出驚訝聲之后，產生疑問：“老師，把100毫升酒精和100毫升酒精混合在一起，體積總共為多少？”“那當然是200毫升。”學生頓生疑惑，強烈的求知欲被激發了起來，促使學生帶著問題閱讀教材，積極思考。為加強學生的理解，在實驗的基礎上，教師可作以下類比：將1升的黃豆與1升的芝麻相混合，混合體積是2升嗎？將1升的黃豆與1升的黃豆相混合，混合體積還會小于2升嗎？在討論分析的基礎上尋找產生這些現象的本質原因，進而理解了分子間有一定間隔的真實內涵。

二、在設疑質疑中引發認知沖突

在初中化學教學中，教師可以通過設疑來調動學生的思維，從而激發學生的認知沖突。在教學中，教師可以利用生活中的實例，從學生知識建構中的盲點入手，創設一些與學生已有知識相矛盾的內容，讓學生生疑，增強學習的驅動力，有利于學生澄清模糊認識，同時還能讓課堂氣氛與學生的思維活動波瀾迭起。例如，在進行金屬活動性順序的教學中，教師可以組織學生討論如下的問題：鹽酸或稀硫酸能跟所有的金屬反應生成氫氣嗎？顯然，學生面對這樣的問題感覺到難度較大，但又感覺到這個問題與曾經學過的化學知識之間存在著某種聯系，因此教師可以引導學生提出猜想，設計實驗方案，進行實驗探究，得出正確結論：金屬能否跟鹽酸或稀硫酸發生反應及金屬與鹽酸或稀硫酸反應的劇烈程度由金屬的活動性決定。又如教學“原子的體積極其微小”這一知識點時，教師怎樣才能讓學生對此有正確認識呢？倘若用光學顯微鏡觀察原子，則根本看不到，需要通過掃描隧道顯微鏡放大200萬倍才能觀察到，可見原子有多么的小。再如頭發的直徑為0.08毫米，而50萬個原子排成一排的長度還不夠一根頭發絲的寬度。

原子如此之小，但還有比原子更小的粒子嗎？事實上，這樣的粒子是存在的，科學家們通過不懈的努力發現原子是由原子核和核外電子構成的，原子核居原子中心，電子就在核外的空間作高速運動，而這個空間對于原子核和電子來說是巨大的。從表面上看，原子極其微小，原子內部卻存在著很大的空間，好像不合乎邏輯常規，由此而產生認知沖突。經過討論分析，學生認識到原子體積很小，與原子內部存在著很大空間，這是個相對的概念，原子核的體積與原子的體積相比，原子核的體積更小，因此原子核外才存在著很大的空間。如果把原子比作一個體育場，那么原子核則相當于體育場中的一只螞蟻。通過這樣的思維碰撞，就可激發學生學習化學的潛能。

三、在問題情境創設中制造認知沖突

在新課程背景下，高效優質的化學課堂，是一個以問題為核心并由師生共同設疑和釋疑的課堂。只有學生全身心投入，大膽生疑，才能進一步提高能力，問題才有可能得到圓滿解決。在中學化學教學過程中，教師可以根據課程標準、考試說明、教學內容、學生已有生活經驗和基礎知識，充分利用學生知識結構中存在的疑惑，科學創設問題情境，啟發學生深入思考，在科學探究中讓學生有所發現，把新知識同化整合到已有的知識結構之中。如在“燃燒和滅火”的教學中，教師可以采用實驗探究的手段讓學生形成認知沖突。取2支長度明顯不一的蠟燭，分別點燃，然后放置于水槽中，再用另一只水槽將其罩住，讓學生對其進行猜想：哪一支蠟燭先熄滅？大多數學生認為先熄滅的是最短的那支蠟燭，理由是二氧化碳的密度比空氣大。然而，在實驗中卻觀察到先熄滅的是高的那支蠟燭。學生實驗前的猜測和實驗過程中觀察到的現象產生了矛盾，這樣學生的認知沖突便自然形成了。由此啟發學生發生火災逃生時，人為何不能直立行走，而應該沿著墻根匍匐前進的道理。這樣學生強烈的探究欲望被激起，學生思維的敏捷性、發散性、深刻性得到了一定的發展。還以“燃燒與滅火”為例，生活中我們知道水可以用來滅火，那么在水下能否將火點燃呢？很多學生認為這又是老師開的一個玩笑。但是當我們將生成的氧氣通到熱水中的白磷表面，在水底下就出現了火光閃閃的奇妙景象，這樣在水下能否將火點燃的答案就一目了然了。由此，同學們對燃燒的條件有了更充分的認識，即只要滿足燃燒的條件，燃燒就能發生，不論可燃物所處的環境如何。

再如，組織學生以“二氧化碳的功與過”為題進行辯論，使學生進一步知道“低碳”并不是因為二氧化碳有毒，而是人體需要的是氧氣，當二氧化碳濃度提高到一定程度時會使得人體缺氧而造成不適甚至更嚴重的結果，另外二氧化碳濃度的提高也會引起溫室效應，從而造成一系列的環境問題，所以我們要“低碳生活”。有同學可能會想：“既如此，那除盡空氣中的二氧化碳后，是不是能夠提高空氣質量呢？”通過討論也會得出二氧化碳是綠色植物進行光合作用的原料，若完全從空氣中除去的話，則植物無法光合作用。由此得出維持空氣中二氧化碳的含量相對穩定是多么重要。這樣學生思維的火花在認知沖突中碰撞，二氧化碳的性質、用途以及對環境的影響在辯論過程中得到進一步明晰。

（作者單位：江蘇省南通市通州區金郊初級中學）

□責任編輯：周瑜芽