例談“認知沖突”在小學科學教學中的運用

陳斌

【摘? ?要】認知沖突能夠引發(fā)學生的學習動機，點燃學生的思維火花。在小學科學教學中，教師可以運用“設計懸念實驗”“糾錯生活經驗”“對比實驗反差”“營造爭論氛圍”等教學策略，使學生在解決“沖突”的過程中主動參與學習，促進科學思維的發(fā)展。

【關鍵詞】認知沖突;學習動機;科學思維

德國教育學家第斯多惠說：“教育的本質不在傳授本領，而在于激勵、喚醒、鼓舞?！笨梢姡瑔拘褜W習動機的最佳方法就是引發(fā)學習的新知與學生原有認知的沖突，使學生在矛盾和疑惑中高速運轉思維、在質疑問難中自主探究、在沖突高潮中探索解決問題的最佳方法。因此，教師在小學科學教學中應該積極了解學生原有的認知，運用“設計懸念實驗”“糾錯生活經驗”“對比實驗反差”“營造爭論氛圍”等教學策略，使學生在解決“沖突”的過程中主動參與學習，促進科學思維的發(fā)展。

一、設計懸念實驗，制造沖突

蘊含懸念的實驗情境，像是在學生腦海中投下的一顆石子，所制造的沖突能產生“一石激起千層浪”的效果——激活學生思維。

【案例1】《馬鈴薯在液體中的沉浮》

教師準備了1杯清水，請學生猜測馬鈴薯在水中是沉還是浮，然后把馬鈴薯放入清水中驗證，結果看到馬鈴薯沉入水中。教師又提供了3杯不知名液體（鹽水、糖水、食用蘇打水），請學生依次把同一個馬鈴薯放入3杯液體中，觀察馬鈴薯的沉浮。

生：馬鈴薯浮起來了，第2杯肯定是鹽水。

師：你為何這么肯定？

生：書上有答案。

師：我們來驗證一下。一般情況下，對于未知的物品是不能用嘗的方法來辨別的，但今天教師準備的液體都是安全的。請你用棉簽蘸一點嘗嘗，是咸的嗎？

生：不是咸的，是甜的！這是糖水！

師：現在把馬鈴薯放進第3杯液體。馬鈴薯又浮起來了。這杯液體是什么？

生：也許是糖水，也有可能是鹽水。

師：那再嘗嘗吧。

生：這是什么味啊?。ㄊ秤锰K打水）

師：這里還有第4杯液體（鹽水），馬鈴薯也是浮著的，這可能是什么液體？

《馬鈴薯在液體中的沉浮》是一節(jié)經典的實驗探究課，一般的教學設計往往只準備一杯清水和一杯鹽水。教師提出“在液體中的馬鈴薯是沉還是浮”的問題，學生做出了預判。學生把馬鈴薯放入清水后沉下去了，放入鹽水后卻浮起來。有學生認為其中一杯是鹽水。教師請學生對猜測進行驗證。學生通過實驗驗證讓馬鈴薯上浮的液體是鹽水，并分享各種驗證方法。

這種教學設計貌似合理，矛盾有了，探究興趣也激發(fā)了，學生做出猜測并驗證了其中一杯是鹽水，為后續(xù)“蒸發(fā)鹽水”的活動做好了鋪墊。殊不知，學生之所以能做出一致的預判，很大程度是受教材的影響。如果學生沒看過課本，能猜想出其中一杯是鹽水嗎？由此可見，本課的教學目標不能僅停留在“知道馬鈴薯在鹽水中會上浮”，而應當重點探索“馬鈴薯的沉浮與液體的關系”。

案例1中，教師利用了學生從書本中看來的“鹽水能讓馬鈴薯浮起來”前概念，故意創(chuàng)設一種與學生原有認知產生沖突的實驗現象，引發(fā)學生產生三次思維沖突：書上只是說鹽水啊，沒提到糖水，糖水居然也能讓馬鈴薯浮著;味道不對，這既不是糖水，也不是鹽水;前兩次都預測錯誤，不能輕易做出判斷，需要實驗驗證。學生帶著問題和思考，追尋教師設置的疑點開展探究活動，在解決沖突的過程中推進概念的發(fā)展。整節(jié)課的研究聚焦在“物體的沉浮與液體的關系”，雖然教學中并未出現“密度”概念，但已經無比接近了，學生對物體沉浮的認知向前發(fā)展了一大步。

二、糾錯生活經驗，引發(fā)沖突

科學與生活有著密切的聯系。在小學科學教學中，教師要根據教學內容，聯系生活實際，創(chuàng)設生活化的學習情境。學生對生活中的很多現象，常常自以為是地認定是事實，但其實并非如此。這些錯誤的生活經驗往往會造成學生錯誤的前概念，而且根深蒂固。因此，教師可以把與科學事實相矛盾的生活“常識”與實驗后的真實結論對比，產生激烈的沖突，以此作為引導和糾正學生錯誤概念的突破點。

【案例2】《水和水蒸氣》

教師準備一個盛有水的燒瓶，用裝有玻璃管噴嘴的橡皮塞塞住瓶口。加熱燒瓶后，噴嘴噴出了“白汽”。

師：冒出的“白汽”是什么？

生：水蒸氣。

師：真的是水蒸氣嗎？（出示圖片）為什么在管口末端處看不見白汽，離管口較遠處卻出現大量的白汽？看不見的部分是什么？

[水蒸氣? ? ? ?白汽]

生：哦，我知道了，看不見的部分才是水蒸氣，因為水蒸氣是無色的。

師：水蒸氣怎么會變成白汽的呢？

生：白汽是熱的水蒸氣遇到冷空氣形成的。

師：那么，白汽究竟是什么？

生：白汽不是水蒸氣，而是水蒸氣遇冷形成的小水珠。

在教學中，教師以學生錯誤的生活經驗——“白汽就是水蒸氣”為突破口，使實驗所展示的現象與學生原有的認知產生激烈的沖突，從而建立起正確的科學概念。學生之所以對水蒸氣的認知這么深刻，關鍵在于教師利用“白汽是不是水蒸氣”的問題制造了認知沖突。當大屏幕上投影出的實驗現象和學生原本錯誤的生活經驗發(fā)生認知沖突時，學生的思維火花就被點燃了，他們嘗試運用水和水蒸氣的知識解釋實驗現象。通過不斷思考、反復質疑，學生不僅糾正了“白汽是水蒸氣”的錯誤經驗，而且還明白了“白汽”產生的原因，有效地達成了教學目標，科學思維的品質也得到了升華。

三、對比實驗反差，激發(fā)沖突

如果沒有認知沖突，一些教學過程看似流暢，實則并沒有產生真正意義上的學習。因此，教師要適時地加點“佐料”——與原有認知矛盾的實驗現象，讓平淡流暢的課堂出現一些沖突，增添幾分趣味，調動學生的積極性，讓學生在現象對比中激活思維，進行深層思考。

【案例3】《水的表面張力》

教師先請學生演示在水中放回形針，結果回形針都沉入水中，可教師放入水中的回形針卻可以浮起來。頓時，教室里響起一片驚呼聲，學生想搞清楚回形針浮在水面上的原因。此時，學生的積極性被完全調動起來了，他們自學教材，進行小組探究，積極完成探究任務。

缺少認知沖突的教學，往往會使學生形成“惰性”思維方式，久而久之，學生的探究精神、創(chuàng)造性思維就會消失殆盡。案例中，教師與學生往水里放回形針產生了不同的實驗現象，就此產生“矛盾”沖突，使學生“疲沓”的思維狀態(tài)瞬間被激活。課堂上適時地制造一些小“矛盾”，不僅能活躍氣氛，還有利于打破學生的惰性思維，激起創(chuàng)造的熱情，使學生始終保持旺盛的學習興趣，碰撞出更加精彩的思維火花。

四、營造爭論氛圍，強化沖突

當學生對某個話題有不同的見解時，爭論就會發(fā)生，學習動機就會迸發(fā)，教育契機也就產生了。因此，教師要為學生營造一個敢于質疑、勇于爭論的氛圍，強化觀點沖突，在“唇槍舌劍”中提升學生的語言表達能力和科學思維能力。

【案例4】《我們來造環(huán)形山》

學生通過觀看月球環(huán)形山的圖片，引出環(huán)形山形成原因的假說（如隕石撞擊、火山噴發(fā)、地質變化、早晚溫差等）。教師依據假說形成正、反兩種觀點——支持隕石撞擊說和反對隕石撞擊說。學生以交換座位的方式選擇加入觀點陣營，先用模擬實驗來收集支持自己、反對對方推理的證據，然后展開三個階段的辯論：由支持自己觀點的代表開篇立論，陳述證據;由反對自己觀點的代表陳述證據或提出疑問;雙方進行自由辯論。

案例4中，教師根據教學難點，創(chuàng)設了學生之間的矛盾立場，把學生提及的“環(huán)形山”形成原因歸納為支持和反對隕石撞擊說的兩種觀點，就此強化沖突。教師刻意讓同觀點的學生組成團隊進行探究實驗，形成提高收集證據效率的合力，強調尋找證據證明自己的假設和反駁別人的推測，使課堂學習演變成了一場“辯論賽”。在這場“辯論賽”中，學生之間的觀點沖突不斷強化，學生在尋找證據、相互質疑中迸發(fā)出激烈的思維火花。辯論賽看似最終沒形成統一意見，其實已經在學生心中播撒了繼續(xù)探究“環(huán)形山成因”的種子，促使他們在課后繼續(xù)深入研究。

在小學科學教學中，教師有意設計一些認知沖突，可以形成懸念、引發(fā)思維，可以強化注意力、凝聚思維，可以激發(fā)內需、發(fā)展思維，可以制造起伏、活躍思維。由此可知，認知沖突是學生科學思維發(fā)展的助推器?？茖W教師要基于生本理念，巧妙解讀和創(chuàng)設認知沖突，讓沖突點成為有效課堂的興奮點，由此激活學生的科學思維，使他們經歷愉悅、主動、高效的學習。

參考文獻：

[1] 張海燕.矛盾沖突在科學教學中巧用[J].小學科學（教師版），2012（7）：44.

[2] 張啟華.“矛盾”使課堂更精彩[J]. 小學科學（教師版），2014（3）： 8.

（浙江省杭州市蕭山區(qū)新塘街道城東小學

311200）