化學教學方法對不同層次學生的影響

楊季冬+吳冰寒+畢文婷

摘要：認知沖突法被廣泛用于化學課堂之中，研究中分別用認知沖突法和直接教學法對學業(yè)水平較高和較低的學生進行教學，形成一個2×2的實驗，通過課后的即時試卷分數(shù)來衡量不同教學方法對不同學生的影響。結果表明：化學教學方法對不同學業(yè)水平的學生有著不同的影響，化學教學中認知沖突法更有利于學業(yè)水平較高的學生，而直接教學的方式則更有利于學業(yè)水平較低的學生。

關鍵詞：認知沖突；直接教學；化學教學方法；學業(yè)水平

文章編號：1005–6629（2016）8–0014–04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

利用認知沖突（cognitive conflict）是一種重要的教學方法，在每一次聽課中，或多或少的會看到教師利用各種方法讓學生產(chǎn)生認知沖突。但是某種教學方法是否會有利于所有學生的學習？本文通過實證研究探究了化學教學中認知沖突教學法和直接教學法對不同層次的學生的影響。

1 問題緣起

皮亞杰是研究認知沖突的先驅，他認為認知沖突對于學習者有著重要作用，認為學習者的經(jīng)驗與現(xiàn)有的觀念不匹配時思維平衡就會被打破，為了保持平衡，學習者就會產(chǎn)生學習行為[1]。對于認知沖突定義的表述有很多，但核心是一致的，即認知沖突指認知發(fā)展過程原有概念或認知結構與現(xiàn)實情境不相符時在心理上所產(chǎn)生的矛盾或沖突[2]。國內(nèi)外許多學者對認知沖突進行了大量的研究，其中有的學者關注學習者的認知特點，比如動機研究[3]、前概念[4，5]等，也有學者關注到在課堂上由于認知沖突而產(chǎn)生的教學效果[6]，另外也有大量學者研究了認知沖突產(chǎn)生的特點[7]。而大多數(shù)的國內(nèi)學者則是研究在具體的教學中如何產(chǎn)生認知沖突，如何應用認知沖突。比如陳玉喬研究了如何巧設認知沖突[8]，沈崢研究了認知沖突法在化學教學中的具體應用[9]，羅美玲則研究了認知沖突策略在概念轉變中的應用[10]。

從已有文獻來看，設置認知沖突是一種重要的教學方法，被大家認可，并被廣泛應用于化學課堂之中。蘇春林通過實證研究得出利用認知沖突教學的實驗班成績優(yōu)于利用常規(guī)教學的對照班[11]，但在與一線化學教師的交流時發(fā)現(xiàn)有些教師認為設置認知沖突的教學效果不太理想，不如使用直接教學。這里的直接教學（direct instruction）是一種教學方法，是一種小步驟呈現(xiàn)材料，停下來以檢查學生的理解，引導學生積極參與的系統(tǒng)方法。羅森斯海納認為，如果教師要求學生學會些什么，那么就應該直接教給他們。直接教學是一種以教師為中心的策略，主要由教師呈現(xiàn)信息。教師的作用是盡可能以直接的方式把事實、規(guī)則和動作序列傳達給學生。在直接教學中，學習的意思是參與、吸收教師直接呈現(xiàn)的觀點、技能和信息[12]。

這引起了筆者的興趣，可能存在其他因素影響著化學教學方法的教學效果，因此需要進一步做深入細致的研究。我們猜想認知沖突教學法可能對于不同的學生有著不同的效果，因此設計了以下實驗進行實證研究。

2 研究設計

2.1 實驗設計

本實驗將九年級化學中“空氣是由什么組成的”作為的課堂教授內(nèi)容（主要是紅磷燃燒實驗），授課教師將分別利用認知沖突和直接教學兩種方法中的一種對四個班級進行授課（其中兩個班級用認知沖突法授課，另外兩個班級用直接教學法），然后利用相關習題對學生進行檢測，數(shù)據(jù)會根據(jù)教學方式以及學生的學業(yè)水平高低分別處理，根據(jù)習題完成的正確率來推斷不同教學方法對不同學業(yè)水平學生的教學效果。因此，本研究采取了2×2的設計，學生的學業(yè)水平和教學方法作為獨立變量，測量習題的正確率作為因變量。

2.2 研究對象

本實驗的研究對象是武漢市某公立初中九年級四個班的部分學生。這四個班級屬于該學校同一層次班級，共兩名教師承擔這四個班的化學教學任務。實驗過程中有兩個班利用認知沖突法教學，另外兩個班利用直接教學法。

我們區(qū)分學生學業(yè)水平高低主要依據(jù)最近的年級統(tǒng)考的綜合成績，并參考化學單元測驗成績，最終結果如表1所示。

2.3 測量與評價

本研究采用自編習題對學生學習結果進行測量，習題均與課堂內(nèi)容相關。為了減少其他因素對結果的影響，所有試卷均是在授課結束后立即發(fā)放，到時間后現(xiàn)場回收。之后進行改卷，并將分數(shù)錄入SPSS17.0進行數(shù)據(jù)分析。

需要說明的是，為了保證實驗的客觀性，一個班級所有學生都將進行測驗，但并不是該班級所有的學生都屬于學業(yè)水平較高學生或學業(yè)水平較低學生范疇，比如其中某班共48人，但是實際參與分數(shù)統(tǒng)計的學生只有29人（學業(yè)水平較高學生15人，學業(yè)水平較低學生14人）。

2.4 教學方法說明

保持兩種教學方法的相互獨立性是本實驗的關鍵，因此，在實驗開始前筆者與參與研究的二位老師進行了詳細溝通。在此環(huán)節(jié)，首先向二位老師介紹本研究的目的、方法、要點等，然后我們根據(jù)本實驗設計的基本思路、相關文獻及教學設計和二位老師的教學經(jīng)驗，制定了相應教學計劃。

直接教學法主要采用教師講授的形式，而利用認知沖突進行教學時，則會設計一些問題讓學生產(chǎn)生認知沖突，再引導學生解決認知沖突。兩種教學方式的教學流程如圖1、圖2所示。

其中認知沖突教學序列是從教師呈現(xiàn)問題開始，讓學生思考如何測量空氣中氧氣的含量。然后直接讓學生分組討論實驗的大致思路及方案。此時學生會出現(xiàn)一些錯誤（比如使用木炭來消耗氧氣），甚至有些小組沒有設計思路。接下來針對學生的思路進行師生交流活動，此時原本認為實驗設計合理的學生會受到其余組的學生的質疑（產(chǎn)生認知沖突），在教師的組織下，得出一個大家都認為合理的方案（實際過程中該方案不存在原理錯誤的問題）。然后根據(jù)該方案，由學生來描述，教師進行操作。由于學生容易忽略實驗細節(jié)問題，因此初次實驗容易失?。ㄔ诒狙芯繉嶋H過程中當氧氣耗盡，由于沒有冷卻到室溫便打開止水夾，導致回流水不足1/5）。由于結果與學生預想的不一致（產(chǎn)生認知沖突），教師組織學生討論可能的原因，該討論為開放式討論，教師并不預設參考原因。結合學生的想法，教師對可能造成實驗失敗的原因進行總結后，重新實驗，并得出正確結論。最后教師對實驗進行總結。endprint

而直接教學法同樣也是以教師呈現(xiàn)問題開始，之后教師會直接說明實驗的設計思路，比如直接告訴學生為什么用磷而不用木炭，然后學生根據(jù)實驗思路分組進行實驗設計，在教師的引導下得出較為完善的實驗方案。教師根據(jù)實驗方案進行實驗時，邊操作邊講述實驗的細節(jié)，比如紅磷要過量、等裝置冷卻到室溫再打開止水夾等，使得實驗一次成功，即水的回流大約在1/5處。然后由教師列出一些錯誤的操作，引導學生討論這些錯誤操作對實驗結果的影響。最后教師對實驗進行總結。

3 數(shù)據(jù)分析

在用SPSS17.0軟件進行數(shù)據(jù)分析時，我們將接受認知沖突教學的學業(yè)水平較高和較低學生編為第1組和第2組，接受直接教學的學業(yè)水平較高和較低學生編為第3組和第4組。

3.1 學生總體結果

對數(shù)據(jù)進行均值檢驗，得到結果如表2所示。從表2中可以看到，第1組學生的平均分最高（10.09），第2組學生的平均分最低（5.67），且第1組的平均分數(shù)約為第2組的兩倍。而第3組與第4組學生的平均分（分別為8.12、7.10）與總體的平均分（7.89）接近。由此可以看出，利用認知沖突教學的高水平學生與低水平學生之間的分數(shù)差距較大，而利用直接教學的高水平學生與低水平學生之間的分數(shù)差距較小，利用認知沖突教學似乎對于學業(yè)水平較高的學生十分有利，而對于學業(yè)水平較低的學生不利，利用直接教學的方法則更有利于學業(yè)水平較低的學生。為了強化上述的初步結論，我們將對數(shù)據(jù)作進一步處理。

3.2 學業(yè)水平高學生的結果

學業(yè)水平高的學生分別是前文提到的第1組和第3組，對兩組進行獨立樣本t檢驗，結果如表3所示。

由表3中sig<0.05可知，這兩組學生的分數(shù)有顯著差異，第1組均分高于第3組，因此認知沖突法對學業(yè)水平高的學生更有效。

3.3 學業(yè)水平低學生的結果

學業(yè)水平低的學生分別是前文提到的第2組和第4組，對兩組進行獨立樣本t檢驗，結果如表4所示。

由表4中sig<0.05可知，這兩組學生的分數(shù)有顯著差異，第4組均分高于第2組，因此直接教學法對學業(yè)水平低的學生更有效。

4 分析與討論

根據(jù)上述數(shù)據(jù)情況，認知沖突教學法并沒有比直接教學法的效率更高，這也驗證了之前的假設，即認知沖突教學法對于不同的學生有著不同的效果。

在此研究中，我們根據(jù)認知沖突和直接教學的一些原則設計兩個教學序列。實際上，最終的測試結果是一個教學序列的綜合結果，一個教學序列的各部分到底對最后的結果有著什么樣的影響顯然已經(jīng)超出本研究的范疇。

而對于這樣的結果，認為有以下原因：

（1）學業(yè)水平較高的學生往往勤于思考，較為主動，因此，一旦發(fā)現(xiàn)有認知沖突會積極去解決。所以，在課堂討論中他們思維敏捷，而學業(yè)水平較低的學生看似參與，但參與度可能不高。因此，認知沖突法對于學業(yè)水平較高的學生更加有效。

（2）在直接教學中，很多知識點是由教師直接呈現(xiàn)，然后反復訓練。這樣一種較為傳統(tǒng)的教學方式需要學生在課堂上集中注意力，而讓學生思考的部分較少。當學生聽課注意力相近時，學業(yè)水平較低的學生同樣在課堂上能記住許多要點。因此，利用直接教學法對于學業(yè)水平較低的學生較為有效。

通過上述的數(shù)據(jù)分析處理，本研究得到以下結論：（1）化學教學方法（認知沖突法和直接教學法）對不同學業(yè)水平的學生的影響有差異；（2）化學教學中，認知沖突法有利于學業(yè)水平較高的學生；（3）直接教學法有利于學業(yè)水平較低的學生。

本研究通過教學實驗研究得到研究結論，但是也還有進一步研究的空間。第一，由于資源有限，所以本研究只是選了一節(jié)課的內(nèi)容進行干預，后繼研究可以進行更長時間的干預來檢驗效果。第二，本研究得出了一系列的結論，而對于造成此結果的原因，文中雖略有討論，但仍需在后續(xù)研究中深入探討。第三，學生學業(yè)水平的差異會影響教學方法的效果，但這很可能并不是唯一因素，比如教學內(nèi)容也可能是影響因素，對此還可以做進一步的實證研究。

參考文獻：

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