對(duì)立、缺失、多樣：初中科學(xué)三維認(rèn)知失調(diào)任務(wù)設(shè)計(jì)*

翁奇|浙江省杭州市安吉路實(shí)驗(yàn)學(xué)校

任務(wù)活動(dòng)的控制感對(duì)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)有重要影響。海德的平衡理論與費(fèi)斯廷格的失調(diào)理論指出，一旦產(chǎn)生了實(shí)際與預(yù)想不一致的情況，人們就會(huì)設(shè)法通過(guò)各種調(diào)整來(lái)減少不適感。而當(dāng)前初中科學(xué)課堂教學(xué)中，大部分學(xué)習(xí)任務(wù)僅為了引出教學(xué)主題，認(rèn)知失調(diào)類的任務(wù)較少。筆者認(rèn)為，教師應(yīng)當(dāng)先剖析科學(xué)任務(wù)的結(jié)構(gòu)，再針對(duì)任務(wù)的條件加以“否定、刪減、增設(shè)”，創(chuàng)設(shè)出“對(duì)立、缺失、多樣”三個(gè)維度的認(rèn)知失調(diào)任務(wù)，并用一定的邏輯順序排列，以此激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，使其深層次地剖析任務(wù)的充分和必要條件，進(jìn)而推理論證、構(gòu)建新知，最終發(fā)展高階思維。

一、理成分、建表征，剖析初中科學(xué)任務(wù)空間

A.紐厄爾和H.A.西蒙的“問(wèn)題空間”理論指出了問(wèn)題的構(gòu)成成分——問(wèn)題的初始狀態(tài)，要求達(dá)到的最終狀態(tài)，在問(wèn)題解決過(guò)程中各種可能的中間狀態(tài)。如果將其應(yīng)用于初中科學(xué)任務(wù)的剖析，則初始狀態(tài)是指科學(xué)任務(wù)的背景與條件，中間狀態(tài)是指完成任務(wù)所需的科學(xué)知識(shí)、能力與思維，最終狀態(tài)是指科學(xué)任務(wù)的指向或目的。

（一）條件·指向：科學(xué)任務(wù)的初始狀態(tài)與最終狀態(tài)

科學(xué)任務(wù)的條件主要是實(shí)驗(yàn)器材或活動(dòng)材料，科學(xué)任務(wù)的背景主要是相關(guān)的生活或問(wèn)題情境，二者對(duì)應(yīng)并組成任務(wù)的初始狀態(tài)?？茖W(xué)任務(wù)的指向或目的，主要是指實(shí)驗(yàn)結(jié)果或科技制作成品，為科學(xué)任務(wù)的最終狀態(tài)。下面以“比較防滑鞋的防滑效果”和“測(cè)定空氣中的氧氣含量”兩個(gè)科學(xué)任務(wù)為例說(shuō)明，詳見表1。

表1 科學(xué)任務(wù)的初始狀態(tài)和最終狀態(tài)

（二）知識(shí)·路徑：科學(xué)任務(wù)的中間狀態(tài)

科學(xué)任務(wù)的中間狀態(tài)，分為“科學(xué)知識(shí)”和“解決路徑”兩大部分，前者主要指科學(xué)任務(wù)所涉及的科學(xué)現(xiàn)象、概念、規(guī)律、原理等，后者主要包括完成科學(xué)任務(wù)的具體操作以及操作后的現(xiàn)象分析和數(shù)據(jù)處理等。教師可指導(dǎo)學(xué)生按上述標(biāo)準(zhǔn)將科學(xué)任務(wù)的中間狀態(tài)提煉歸納。仍以“比較防滑鞋的防滑效果”和“測(cè)定空氣中的氧氣含量”兩個(gè)科學(xué)任務(wù)為例，詳見表2、表3。

表2 “比較防滑鞋的防滑效果”任務(wù)中間狀態(tài)

表3 “測(cè)定空氣中的氧氣含量”任務(wù)中間狀態(tài)

（三）成分·流程：科學(xué)任務(wù)的可視化表征

科學(xué)任務(wù)的完成具有嚴(yán)格的流程，因此科學(xué)任務(wù)的各個(gè)成分可根據(jù)完成的步驟加以排列，并用流程圖準(zhǔn)確地表征科學(xué)任務(wù)的問(wèn)題空間。流程圖能同時(shí)展現(xiàn)問(wèn)題的成分及其關(guān)系，若成分的關(guān)系為前后遞進(jìn)，則用箭頭表示；若成分的關(guān)系為等價(jià)并列，則用連線表示。教師可指導(dǎo)學(xué)生用流程圖來(lái)表征科學(xué)任務(wù)的問(wèn)題空間，如“比較防滑鞋的防滑效果”和“測(cè)定空氣中的氧氣含量”兩個(gè)科學(xué)任務(wù)空間圖，詳見圖1、圖2。

圖1 “比較防滑鞋的防滑效果”科學(xué)任務(wù)空間示意

圖2 “測(cè)定空氣中的氧氣含量”科學(xué)任務(wù)空間示意

二、變成分、提思維，設(shè)計(jì)三維認(rèn)知失調(diào)任務(wù)

人類高階思維的指向較多，其中，思維的批判性、完整性以及發(fā)散性是較為重要的部分。思維的批判性是指獨(dú)立對(duì)某些知識(shí)分析和評(píng)判，能區(qū)分正和反兩種不同的屬性，對(duì)于有迷惑性的屬性能去偽存真從而獲得正確的關(guān)聯(lián)。教師可對(duì)某些任務(wù)的條件加以反向設(shè)定，讓學(xué)生思辨，從而培養(yǎng)思維的批判性。思維的完整性是指對(duì)于某個(gè)知識(shí)能否建立充分的限定成分來(lái)精確表述，體現(xiàn)了思維的廣度。教師可刪減某些任務(wù)的條件，讓學(xué)生補(bǔ)添，從而培養(yǎng)思維的完整性。思維的發(fā)散性是指對(duì)于某個(gè)知識(shí)能否從不同的角度或方面加以表征和應(yīng)用，或?qū)τ谀硞€(gè)問(wèn)題能否有多種不同類別的解決方案。教師可增設(shè)某些任務(wù)的條件，讓學(xué)生多樣化地選擇解決路徑，從而培養(yǎng)思維的發(fā)散性。

因此，教師將可完成的科學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)的條件加以“否定、刪減、增設(shè)”，就能創(chuàng)設(shè)出“對(duì)立、缺失、多樣”的認(rèn)知失調(diào)任務(wù)。教師在課堂教學(xué)中合理布置此三類認(rèn)知失調(diào)任務(wù)，可促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)事實(shí)、概念、規(guī)律的深層次理解，提升其科學(xué)思維的完整性、批判性和發(fā)散性。

（一）否定條件，創(chuàng)設(shè)“對(duì)立失調(diào)”任務(wù)

費(fèi)斯汀格認(rèn)為，邏輯與觀點(diǎn)不一致，或者與過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)相背離，都可以產(chǎn)生失調(diào)現(xiàn)象。因此，將某一認(rèn)知元素變換為相反意義的元素，就能激發(fā)認(rèn)知失調(diào)，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)的發(fā)生。通常，可作為認(rèn)知元素設(shè)立“對(duì)立失調(diào)”任務(wù)的是：科學(xué)的定義性概念中，一些相關(guān)的概念；科學(xué)的規(guī)律中，組建規(guī)律的其中一個(gè)概念；科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，某一操作環(huán)節(jié)或藥品裝置。遷移至初中科學(xué)的任務(wù)設(shè)置，教師可將某一個(gè)任務(wù)條件加以否定，創(chuàng)設(shè)出“對(duì)立失調(diào)”的任務(wù)，讓學(xué)生經(jīng)歷認(rèn)知失調(diào)后產(chǎn)生主動(dòng)構(gòu)建新知的渴望。

“對(duì)立失調(diào)”任務(wù)是指：教師將常規(guī)科學(xué)任務(wù)的某一條件調(diào)整為否定狀態(tài)，使原科學(xué)任務(wù)由于“條件對(duì)立”而無(wú)法完成，進(jìn)而使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知失調(diào)。如“不對(duì)一支筆用力，如何改變它的動(dòng)能”這一“對(duì)立失調(diào)”任務(wù)，是將“力”這一原有的任務(wù)條件否定而導(dǎo)致任務(wù)無(wú)法完成。具體設(shè)計(jì)路徑為“拆解任務(wù)→否定條件→設(shè)計(jì)任務(wù)”。

首先拆解任務(wù)，將科學(xué)任務(wù)拆分成“條件與指向”兩大部分，如任務(wù)“用力使物體形變”，“力”是條件，“形變”是指向。其次否定條件，將任務(wù)的一個(gè)條件調(diào)整為否定狀態(tài)，如將“力”這一條件調(diào)整為“沒(méi)有力”。最后設(shè)計(jì)任務(wù)，將否定后的任務(wù)條件與原任務(wù)指向加以組合，創(chuàng)設(shè)出“由于條件對(duì)立而無(wú)法完成”的任務(wù)，如任務(wù)“試著不用力，讓物體發(fā)生形變”。部分典型的“對(duì)立失調(diào)”任務(wù)詳見表4。

表4 “對(duì)立失調(diào)”任務(wù)

由表4可見，有意識(shí)地將任務(wù)的某一個(gè)條件加以否定，而設(shè)計(jì)出無(wú)法完成的“對(duì)立失調(diào)”任務(wù)，如任務(wù)“獨(dú)力改能”，學(xué)生就能通過(guò)嘗試完成任務(wù)，產(chǎn)生認(rèn)知失調(diào)，進(jìn)而認(rèn)識(shí)到被否定的任務(wù)條件“在力的方向上運(yùn)動(dòng)的距離”是科學(xué)知識(shí)“功”的必要因素，提升思維的批判性。

（二）刪減條件，創(chuàng)設(shè)“缺失失調(diào)”任務(wù)

當(dāng)新的科學(xué)信息無(wú)法被學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)同化或順應(yīng)時(shí)，其認(rèn)知結(jié)構(gòu)就會(huì)被打破，需進(jìn)一步重組與改造，從而在較高層次上重新平衡，最終形成科學(xué)認(rèn)知心理的“平衡→不平衡→新的平衡”螺旋上升過(guò)程。將完整的一部分科學(xué)信息刪去關(guān)鍵的部分，學(xué)生就難以將其與自身的認(rèn)知結(jié)構(gòu)有效關(guān)聯(lián)，于是形成認(rèn)知失調(diào)。通常，可設(shè)置“缺失失調(diào)”任務(wù)的是：對(duì)科學(xué)的定義性概念，可刪去某一相關(guān)的概念；對(duì)科學(xué)的規(guī)律，可刪去組建規(guī)律的其中一個(gè)概念；對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可刪去某一操作環(huán)節(jié)或藥品裝置。教師創(chuàng)設(shè)出“缺失失調(diào)”的任務(wù)，可激發(fā)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的動(dòng)力，使其主動(dòng)構(gòu)建新知。

“缺失失調(diào)”任務(wù)是指：教師刪減科學(xué)任務(wù)的某些條件，使科學(xué)任務(wù)由于條件缺失而無(wú)法完成，進(jìn)而使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知失調(diào)。如“給出小燈泡、電池，讓小燈泡發(fā)光”這一“缺失失調(diào)”任務(wù)，因?yàn)闆](méi)有“導(dǎo)線”這個(gè)條件而無(wú)法完成。具體設(shè)計(jì)路徑為“理清條件→刪減條件→設(shè)計(jì)任務(wù)”。

首先理清條件，將科學(xué)任務(wù)條件羅列完整，如任務(wù)“讓兩個(gè)不同物體摩擦起電”的條件有“兩種不同物體、物體都是絕緣體、兩個(gè)物體相互摩擦”。然后刪減條件，刪去若干個(gè)原任務(wù)的條件，形成新任務(wù)的條件，如刪減條件“兩個(gè)物體相互摩擦”。最后設(shè)計(jì)任務(wù)，組合新任務(wù)條件與原任務(wù)指向，從而創(chuàng)設(shè)出“由于缺失某個(gè)充分條件而無(wú)法完成”的任務(wù)，如任務(wù)“用兩個(gè)紙球在不摩擦的情況下起電”。部分典型的“缺失失調(diào)”任務(wù)詳見表5。

表5 “缺失失調(diào)”任務(wù)

由表5可見，有意識(shí)地刪減任務(wù)的條件，使得任務(wù)無(wú)法完成，如任務(wù)“以水燒水”，可讓學(xué)生經(jīng)歷認(rèn)知失調(diào)，從而感悟到缺失條件“吸熱”是“液體沸騰”的必要條件，提升思維的完整性。

（三）增設(shè)條件，創(chuàng)設(shè)“多樣失調(diào)”任務(wù)

認(rèn)知失調(diào)理論認(rèn)為，失調(diào)認(rèn)知與協(xié)調(diào)認(rèn)知的數(shù)量關(guān)系會(huì)影響認(rèn)知失調(diào)的程度。因此，將一些良構(gòu)性的問(wèn)題，通過(guò)增設(shè)條件轉(zhuǎn)換為非良構(gòu)的問(wèn)題，可設(shè)置出認(rèn)知失調(diào)任務(wù)。通常，設(shè)置“多樣失調(diào)”任務(wù)的策略是：對(duì)科學(xué)的定義性概念，可增加某一相近的概念；對(duì)科學(xué)的規(guī)律，可增加組建規(guī)律的某個(gè)概念的相似概念；對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可增加某一操作環(huán)節(jié)或藥品裝置。教師通過(guò)增設(shè)相關(guān)冗余的條件，創(chuàng)設(shè)出“多樣失調(diào)”的任務(wù)，可引導(dǎo)學(xué)生建立新的認(rèn)知平衡，使其主動(dòng)構(gòu)建新知。

“多樣失調(diào)”任務(wù)是指：通過(guò)增設(shè)任務(wù)條件，將封閉式的單一任務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放式的多樣任務(wù)，使任務(wù)路徑多樣而顯著降低完成的速度，進(jìn)而使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知失調(diào)。如“促光而上”任務(wù)：利用平面鏡、凸面鏡、凹面鏡、凸透鏡、凹透鏡，讓一束平行光向上偏折。由于方案多樣，學(xué)生在完成過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)諸多遺漏。具體設(shè)計(jì)路徑為“分析條件→增設(shè)條件→創(chuàng)設(shè)任務(wù)”。

首先分析條件，對(duì)常規(guī)性任務(wù)的條件加以分析，如任務(wù)“用電熱絲更快地點(diǎn)燃火柴頭”，具有3個(gè)條件“1根電阻絲、1節(jié)電池、若干導(dǎo)線”。然后增設(shè)條件，如條件“1根電阻絲”增為“3根長(zhǎng)度相同的電阻絲”。最后設(shè)計(jì)任務(wù)，將新任務(wù)條件與原任務(wù)指向組合，創(chuàng)設(shè)具備數(shù)個(gè)解決路徑的“多樣失調(diào)”任務(wù)，如任務(wù)“電絲取火”，條件有“3節(jié)電池、3根長(zhǎng)度相同的電阻絲、若干導(dǎo)線，盡快地點(diǎn)燃火柴頭”。部分典型的“多樣失調(diào)”任務(wù)詳見表6。

表6 “多樣失調(diào)”任務(wù)

由表6可見，有意識(shí)地增設(shè)任務(wù)的條件，設(shè)計(jì)出具有多種解決方法和路徑的“多樣失調(diào)”任務(wù)，可促使學(xué)生通過(guò)元認(rèn)知對(duì)任務(wù)條件加以研判，對(duì)比論證最優(yōu)方案，加深對(duì)知識(shí)的深度理解。如任務(wù)“多布制墊”，學(xué)生經(jīng)過(guò)多種布料的組合與疊放的嘗試，形成“影響摩擦力大小的因素有粗糙程度和壓力大小”的科學(xué)觀念，提升思維的靈活性與深刻性。

在學(xué)生構(gòu)建新知之后，教師可讓學(xué)生對(duì)失調(diào)任務(wù)條件加以適度調(diào)整再完成任務(wù)，使其思維的批判性、完整性、靈活性、深刻性再次提升。首先，關(guān)于“對(duì)立失調(diào)”任務(wù)，學(xué)生將部分條件調(diào)整為否定狀態(tài)，從而完成任務(wù)；其次，關(guān)于“缺失失調(diào)”任務(wù)，學(xué)生補(bǔ)添相關(guān)條件，從而完成任務(wù)；最后，關(guān)于“多樣失調(diào)”任務(wù)，學(xué)生遴選最優(yōu)條件完成任務(wù)。整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程，是將認(rèn)知失調(diào)狀態(tài)再次變?yōu)檎J(rèn)知平衡狀態(tài)，以形成科學(xué)學(xué)習(xí)的閉環(huán)，提升學(xué)習(xí)效能?！酲?/p>