基于學(xué)科核心素養(yǎng)認(rèn)知偏差的糾正

李文良 張麗芳 施鳳鶴

摘要：有效的教學(xué)是基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)，學(xué)生由于經(jīng)驗(yàn)積累和知識(shí)水平的限制，會(huì)對(duì)某些知識(shí)產(chǎn)生認(rèn)知偏差。因此，探索在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生暴露“燃燒條件”課題內(nèi)容存在的認(rèn)知偏差，重點(diǎn)沿著人類發(fā)現(xiàn)燃燒的歷史進(jìn)程，采取合適的策略糾正學(xué)生的認(rèn)知偏差，體悟知識(shí)從已知到未知的發(fā)生、發(fā)展的全過(guò)程，以期達(dá)到提升學(xué)生核心素養(yǎng)的目的。

關(guān)鍵詞：燃燒;認(rèn)知偏差;化學(xué)史;核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1008-0546（2020）04-0073-04

中圖分類號(hào)：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi： 10.3969/j .issn.1008-0546.2020.04.018

一、設(shè)計(jì)背景

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者基于原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)生成意義、建構(gòu)理解的過(guò)程。有效的教學(xué)便是基于學(xué)生經(jīng)驗(yàn)的教學(xué)。但是在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)受到經(jīng)驗(yàn)積累及知識(shí)水平等因素的影響，在認(rèn)知過(guò)程中出現(xiàn)對(duì)知識(shí)混淆、模糊化、曲解等，從而產(chǎn)生認(rèn)知偏差[1]?！叭紵龡l件”課題內(nèi)容，與日常生活聯(lián)系緊密，學(xué)生既親切又熟悉，其已有的生活經(jīng)驗(yàn)易對(duì)部分知識(shí)產(chǎn)生認(rèn)知偏差。本節(jié)課基于燃燒的發(fā)現(xiàn)史，探尋在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生暴露已有的認(rèn)知偏差，采取有效的策略，促使學(xué)生在新情境下實(shí)現(xiàn)認(rèn)知偏差的糾正，以期達(dá)到提升學(xué)生核心素養(yǎng)的目的。

二、關(guān)注認(rèn)知順序的學(xué)生經(jīng)驗(yàn)分析

基于生活經(jīng)驗(yàn)、影視作品和之前學(xué)習(xí)，學(xué)生積累了許多燃燒在生產(chǎn)生活中應(yīng)用和火災(zāi)事故的案例，認(rèn)識(shí)燃燒的兩面性;知道了許多物質(zhì)點(diǎn)燃時(shí)可燃燒，氧氣具有助燃性、二氧化碳不助燃也不可燃;初步感知化學(xué)反應(yīng)需要條件，多次感受了實(shí)驗(yàn)探究、對(duì)比、討論與歸納等方法，逐步形成了從物質(zhì)的變化、定量和能量的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)。這些認(rèn)識(shí)為本課學(xué)習(xí)提供了豐富的感性認(rèn)識(shí)，但學(xué)生尚未上升到化學(xué)反應(yīng)是有條件的、控制條件可以使化學(xué)反應(yīng)發(fā)揮最大的化學(xué)價(jià)值等視角來(lái)理性地認(rèn)識(shí)燃燒。

三、培育學(xué)科核心素養(yǎng)的教學(xué)策略

燃燒在化學(xué)史及生活生產(chǎn)上具有重要意義，篩選合適的富有教育價(jià)值的史料、借鑒科學(xué)發(fā)展中獲得理論的研究方法，可促進(jìn)學(xué)生從歷史角度深刻認(rèn)識(shí)化學(xué)學(xué)科的意義和價(jià)值。本節(jié)課基于火的發(fā)展史、燃燒理論史等史料，采取創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)與拓展性實(shí)驗(yàn)并行的探究教學(xué)策略，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境引發(fā)認(rèn)知沖突，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、觀察思考、交流討論，在糾正認(rèn)知偏差的過(guò)程中，理性認(rèn)識(shí)燃燒現(xiàn)象，使學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)條件與價(jià)值形成正確的認(rèn)知，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生思維品質(zhì)的發(fā)展，具體教學(xué)策略如圖1所示。

四、糾正認(rèn)知偏差的教學(xué)設(shè)計(jì)及意圖

環(huán)節(jié)一：情境導(dǎo)人，激趣設(shè)疑（表1）。

【設(shè)計(jì)意圖】從真實(shí)的情景中，調(diào)出學(xué)生對(duì)“火”已有認(rèn)知，引領(lǐng)學(xué)生從歷史角度感悟人類用火與文明發(fā)展的曲折歷程，建立火與燃燒的關(guān)系，帶著對(duì)燃燒的輝煌成果，糾正“燃燒的負(fù)面甚至災(zāi)難性影響”“水火不容”認(rèn)知偏差，激發(fā)學(xué)生對(duì)燃燒本質(zhì)的好奇。

環(huán)節(jié)二：科學(xué)探究，自主建構(gòu)（表2-表4）。

【設(shè)計(jì)意圖】燃素說(shuō)是研究燃燒現(xiàn)象繞不開(kāi)的環(huán)節(jié)，是人們最為直觀的想象。通過(guò)查閱史實(shí)，基于先輩與自己的經(jīng)驗(yàn)對(duì)燃燒條件作出猜想，既符合思維規(guī)律，又鍛煉信息提取的能力。而實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)從認(rèn)知順序引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注“溫度”，再認(rèn)識(shí)“著火點(diǎn)”的概念。整個(gè)過(guò)程暴露了燃燒需要點(diǎn)燃這一認(rèn)知偏差，以加熱使物質(zhì)燃燒的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)“點(diǎn)”與“加熱”的本質(zhì)是改變溫度以達(dá)到可燃物燃燒的著火點(diǎn)，從而糾正認(rèn)知偏差211。

【設(shè)計(jì)意圖】“燃素說(shuō)、氧化學(xué)說(shuō)”史料的重演，可讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)是處在不斷發(fā)展變化和成熟的過(guò)程中，是幾代科學(xué)家對(duì)真理的追求與執(zhí)著。高低蠟燭的熄滅，與之前二氧化碳滅火的原理存在認(rèn)知沖突，通過(guò)實(shí)驗(yàn)在糾正認(rèn)知偏差的同時(shí)，告訴學(xué)生二氧化碳和有毒煙氣主要停留在熱空氣的上部。所以，逃生時(shí)應(yīng)該矮身退出房間，提高學(xué)生的安全意識(shí)。

【設(shè)計(jì)意圖】實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)以一種新問(wèn)題情境呈現(xiàn)，讓“新、奇、特”的信息喚起學(xué)生的思維動(dòng)因，誘發(fā)學(xué)生思維的主動(dòng)性。采用POE教學(xué)策略，即“預(yù)測(cè)一觀察一解釋”策略，學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)對(duì)可能發(fā)生的現(xiàn)象及緣由進(jìn)行“研判”，培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力：而對(duì)于“燃燒與其三要素之間的關(guān)系”的指向性問(wèn)題，目的是培養(yǎng)學(xué)生控制變量的思想以及歸納演繹思維的能力，提升“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”等核心素養(yǎng)。最后，魔術(shù)的揭秘，鞏固對(duì)燃燒條件的認(rèn)識(shí)。

整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生不僅親身經(jīng)歷了科學(xué)探究的過(guò)程，初步感受對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法，形成通過(guò)證據(jù)和推理證實(shí)或證偽來(lái)建立觀念;而且感受了科學(xué)家的探索歷程，初步養(yǎng)成科學(xué)家勇于質(zhì)疑、求真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，產(chǎn)生對(duì)自己獲取知識(shí)過(guò)程進(jìn)行反思的意識(shí)，多角度培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

環(huán)節(jié)三：拓展延伸，模型建構(gòu)（表5）。

【設(shè)計(jì)意圖】異象燃燒實(shí)驗(yàn)的演示，意在糾正認(rèn)知偏差的同時(shí)拓展學(xué)生的視野，引導(dǎo)學(xué)生從定性和定量角度理解燃燒與氧氣的關(guān)系，從“不同物質(zhì)形態(tài)”“二氧化碳不支持燃燒”的質(zhì)疑中辯證認(rèn)識(shí)一般與特殊的關(guān)系，讓學(xué)生在認(rèn)知沖突后對(duì)燃燒本質(zhì)有更全面客觀的認(rèn)識(shí)，體會(huì)學(xué)無(wú)止境，學(xué)然后知不足的境界，實(shí)現(xiàn)了從“三要素”到“四面體”的思維轉(zhuǎn)換。從而，基于證據(jù)意識(shí)厘清了觀點(diǎn)、證據(jù)與結(jié)論的關(guān)系，提升學(xué)生學(xué)會(huì)建立并運(yùn)用模型思想認(rèn)識(shí)物質(zhì)及其變化的一般規(guī)律。

環(huán)節(jié)四：辯證認(rèn)識(shí)，科學(xué)用火（表6）。

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的學(xué)科價(jià)值觀，體會(huì)化學(xué)的價(jià)值與功能。樹(shù)立“以控制條件來(lái)控制燃燒使之更好地服務(wù)于生活和保護(hù)好自己”的觀念。

五、從“三維目標(biāo)”到“核心素養(yǎng)”教學(xué)反思

常規(guī)教學(xué)中，關(guān)注化學(xué)學(xué)科正能量的傳遞，以火的發(fā)展史感知燃燒的利用對(duì)人類文明發(fā)展與進(jìn)步的重要性，端正學(xué)生對(duì)燃燒的認(rèn)知偏差;基于燃燒理論史的發(fā)展，以辯證的角度讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突進(jìn)而在科學(xué)探究過(guò)程中糾正認(rèn)知偏差。拓展教學(xué)中，在成長(zhǎng)教師的基礎(chǔ)上，從不同視角、不同層面的選擇活用了教材，更是發(fā)展了學(xué)生，使學(xué)生在合作交流中站在更高更深的角度思考問(wèn)題、解決問(wèn)題。

燃燒是學(xué)生熟知的生活現(xiàn)象，是首次從化學(xué)視角多角度認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)。在系統(tǒng)認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中，基于認(rèn)知規(guī)律設(shè)計(jì)“歷史重演”的教學(xué)線索，在三維目標(biāo)的基礎(chǔ)上重視培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

1.從知識(shí)技能到關(guān)注科學(xué)認(rèn)識(shí)和觀念

通過(guò)白主探究的過(guò)程，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的條件性;從鐵絲在氧氣中的燃燒建構(gòu)定性與定量相結(jié)合的思維方式;從鎂條燃燒辯證認(rèn)識(shí)一般與特殊的關(guān)系，體會(huì)學(xué)無(wú)止境;從鐵粉與鐵絲、固體石蠟與液體石蠟的燃燒，辨識(shí)物質(zhì)形態(tài)在一定條件的性質(zhì)，多角度讓學(xué)生認(rèn)知在矛盾沖擊之后對(duì)燃燒本質(zhì)有更全面客觀的認(rèn)識(shí)，從而培養(yǎng)學(xué)生變化觀念與平衡思想、宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)。

2.從過(guò)程方法到關(guān)注科學(xué)思想與方法

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，學(xué)會(huì)收集各種證據(jù)，并基于證據(jù)進(jìn)行分析推理，證實(shí)或證偽假設(shè)，形成了物質(zhì)可燃性研究的認(rèn)知模型，能運(yùn)用模型遷移并初步解決各類化學(xué)問(wèn)題。同時(shí)，以實(shí)驗(yàn)為載體讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突進(jìn)而糾正認(rèn)知偏差，逐漸把學(xué)生對(duì)燃燒的認(rèn)識(shí)從感性帶到理性，從現(xiàn)象帶到本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)的核心素養(yǎng)。

3.從情感態(tài)度價(jià)值觀到關(guān)注科學(xué)態(tài)度與責(zé)任

以火的發(fā)展史辯證認(rèn)識(shí)化學(xué)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系;以燃燒理論史認(rèn)識(shí)科學(xué)家對(duì)真理的追求與執(zhí)著，在理解運(yùn)用和評(píng)價(jià)質(zhì)疑的過(guò)程中使學(xué)生感受到科學(xué)探究的艱辛與曲折，增強(qiáng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和懷疑批判、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神，提升學(xué)生科學(xué)態(tài)度和社會(huì)責(zé)任的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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