运用探究教学策略纠正认知偏差

陈建 李秀霞

摘要：学生由于经验积累和知识水平的限制，会对某些知识产生认知偏差。通过设计“燃烧与灭火”问卷，对九年级部分学生实施调查，探讨学生已有的认知偏差。在统计分析的基础上，针对学生的认知偏差设计教学，重点运用探究教学策略对学生认知偏差进行纠正，使学生对所学知识形成正确的认知，进一步认识科学的本质。

关键词：燃烧与灭火；认知偏差；问卷调查；探究教学

文章编号：1005–6629（2016）10–0032–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

学生在学习知识的过程中，会受到经验积累及知识水平等因素的影响，在认知过程中出现对知识混淆、模糊化、曲解等，从而产生认知偏差[1]。在学习新知识的时候，由于受到先前存在的认知偏差的影响，无法真正掌握知识。要纠正认知偏差，最首要的工作就是要使学生的认知偏差得以暴露，教师才能根据学生存在的认知偏差，采取合适的策略来纠正学生的认知偏差。

建构主义认为，学习是学习者基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程。对于燃烧和灭火的相关知识，大多来自生活经验。“燃烧与灭火”课题内容与学生的生活联系密切，受日常生活经验的影响，学生容易对相关知识，如着火点是物质的本质属性、燃烧条件、灭火原理等产生认知偏差。认知偏差有多重暴露途径[2]，本文选择采取问卷调查这种较为有效的方式暴露学生的认知偏差。在“燃烧与灭火”教学前，自编了关于“燃烧与灭火”相关知识点的调查问卷（见表1）。对初中学生实施了问卷调查，分析了学生对燃烧的条件、灭火的方法和爆炸的条件的理解。

为了纠正出现的认知偏差，针对性的教学策略是采用适合学生现有水平的探究教学来进行教学设计。初中化学教学的核心内容是科学探究，探究教学也是初中化学的教学策略之一。采用探究教学策略，为学生创设未知的情境，让学生体验科学探究的过程，纠正原有的认知偏差。

1 调查工具及调查对象

1.1 调查工具

根据学生可能存在的认知偏差，编制了初三学生“燃烧与灭火”认知偏差的调查问卷（课前）。

问卷说明：问卷共有10个调查项目，其中调查学生对燃烧条件的理解项目有7个，对灭火原理的理解有3个。

1.2 调查对象及问卷回收

本次调查的对象为福建省厦门市海沧区两所学校各选取一个初三毕业班，共发放调查问卷90份，回收有效问卷90份，有效率为100%。

2 调查问卷分析

2.1 学生理解燃烧条件的分析

在燃烧条件方面，分析数据可以知道，100%的学生都知道不是所有的物质都可以燃烧；对于“水火不容”，62.2%的学生认同这个观点，存在认知偏差；有11.1%的学生认同“必须点燃物质才可燃烧”，存在认知偏差；有44.4%的学生认为“物质燃烧必须要有氧气参加”，对该知识点存在认知偏差，认为助燃物只有氧气或者没认识到空气中也有氧气；对于“加热不能使物质燃烧”有88.9%的学生存在认知偏差，已有经验使他们不能理解着火点的含义；有65%的学生对“只要温度达到物质着火点就可燃烧”不能够做出正确判断，由于生活经验的影响，不能系统地认识燃烧的三要素；对于“纸张比纸团燃烧快是纸团里面温度低”的观点有22.2%的学生存在错误的理解，不理解接触面积影响燃烧的剧烈程度。

2.2 学生理解灭火原理的分析

统计结果表明，全部学生都不赞同“所有的物质都可以用水来灭火”；有33.3%的学生赞同“水灭火的原理是水能降低物质的着火点”，对着火点是物质的固有属性存在错误认识；绝大多数的学生（71.1%）认同“二氧化碳可以灭火是因为二氧化碳不可燃烧”这个观点，对二氧化碳不可燃不助燃的理解不够透彻。

通过分析上述调查数据，我们发现，所调查的学生受到已有知识水平等因素的影响，主要在物质燃烧需要达到着火点以及着火点的本质、燃烧发生需要同时具备三个条件（火三角）和影响燃烧的剧烈程度等存在认知偏差。

3 纠正认知偏差的教学设计

化学源于生活又高于生活，学生对客观事物的认知大部分来源于生活经验和少量的书本经验，并且有些教师在教授知识的时候采用“老师讲，学生记”的模式，导致学生对科学知识没有本质的理解。而燃烧与灭火同日常生活联系较多，虽然在前面的生活和学习中有一定感性的知识储备，但对燃烧条件和灭火原理还是缺乏理性认识。为此采用探究教学策略来纠正学生的认知偏差。通过探究活动对学生先有错误概念进行矫正，让学生加深对科学的认识，初步感知科学的本质[3]。

下面以人教版初中化学上册第七单元课题1“燃烧和灭火”为例，谈谈运用科学探究策略在纠正认知偏差方面的实践尝试。

3.1 创设情境，驱动探究

[师]每年春晚魔术都是大家非常喜欢的一个节目，今天老师也给大家带来一个魔术。这个魔术的名字叫做“水中生火”（在烧杯中装热水，烧杯底部倒放一个玻璃瓶塞，将一小块白磷放在上面，然后将装有氧气的试管倒扣上去，白磷立即在水中剧烈燃烧），有谁能揭秘这个魔术？

[生]水火不容，为什么这个魔术水与火相容了？

设计意图：通过该环节的设置，让学生顺利地纠正原有水火不容的错误观念，并且在后面的学习中让学生知道在满足燃烧的条件后才能燃烧，同时也激发了他们求知的欲望。一個好的问题情境能对探究活动起到良好推动的作用。

3.2 提出猜想，制定方案

[师]生活的经验告诉我们，燃烧是不会在水里发生的。可是，上面的魔术恰恰就是在水里面发生了燃烧。同学们想知道“水火相容”的秘密吗？到底燃烧需要什么条件？请分析上面实验并联系你的生活经验，大胆地提出猜想，然后利用桌面上的仪器药品设计实验（药品：白磷、氧气、500mL烧杯、热水、镊子、大试管、纸片、小木条、小石子、石棉网、蜡烛、剪刀、水），小组交流，从中选出最好的方案进行探究。

[生]提出猜想如：①需要可燃物（不是所有物质都能够燃烧）。②可燃物必须点燃才能燃烧。③燃烧需要氧气或者空气。

制定相应的方案后小组交流方案。利用桌面上的仪器与药品完成以下探究实验：①用坩埚钳分别夹取一小片纸、一小块石头放在酒精灯上点燃，观察现象。②用坩埚钳分别夹取小纸片，一张在酒精灯上点燃，另一张不做任何处理。③白磷放在热水中，观察现象。有小组设计点燃蜡烛，将烧杯倒扣在蜡烛上。

设计意图：一个好的问题情境一定是能够起到激发学生探究欲望的作用的。由于初中学生的认知发展水平和学校硬件条件有限，采用小组合作探究和教师适当引导，让学生顺利完成形成假设和制定方案的过程。通过上述环节，使学生经历从未知到提出猜想，再到设计实验寻找事实依据的过程，形成新的认识，从而完成对原有错误认知的纠正。同时在这一过程中学生也体验到探究获得成功的乐趣，进一步提升探究意识和能力。

3.3 分析现象，得出结论

[师]根据实验的现象，小组讨论，从三个实验现象中能得出什么结论？

[生]①用坩埚钳分别夹取一小片纸、一小块石头放在酒精灯上点燃，观察到小纸片燃烧，小石头没燃烧，说明燃烧需要可燃物。

②用坩埚钳分别夹取小纸片，一张在酒精灯上点燃，另一张不做任何处理。学生得出燃烧需要点燃。

[师]针对学生对燃烧必须要点燃这个认知偏差，教师演示用坩埚钳分别夹取小纸片，一张在酒精灯上点燃，另一张放在石棉网上加热。为什么另外一张纸片没点燃也可以燃烧呢？再演示用坩埚钳分别夹取小纸片和煤炭放在石棉网上加热。

[生]学生产生认知冲突，为何加热也能使物质燃烧？为什么纸张加热燃烧而煤炭加热没有燃烧？

[师]引导分析物质燃烧必须达到物质的着火点。不同物质的着火点不同，着火点是物质的固有属性。

[生]③白磷放在热水中，观察现象。有小组设计点燃蜡烛，将烧杯倒扣在蜡烛上。

“白磷实验，可燃物虽然达到着火点，但没有燃烧。以及倒扣烧杯一段时间蜡烛熄灭”由这两个实验可知燃烧必须要有氧气或者空气。

设计意图：分析实验现象，进行加工和整理，最终自己得出结论，对燃烧的条件形成理性的认识。针对着火点是物质的固有属性存在的错误认识，增补两个实验，从而产生认知冲突，纠正认知偏差。而实验结论的获得也是探究实验的最重要的环节之一。

3.4 巩固新知，揭秘魔术

[师]刚才给大家表演的魔术在试剂瓶瓶塞上放置一定量的白磷，大试管中事先收集满氧气，将试管倒扣上去。现在有谁能揭秘这个魔术吗？

[生]思考、讨论、反馈。在这个魔术中同时满足燃烧的三个条件，白磷是可燃物，热水的温度达到白磷的着火点，倒扣的试管提供氧气并将水与白磷隔绝开来，实际上并不是水和火真正相容。

设计意图：通过揭秘水中生火魔术，将所学的知识运用于实际，巩固对燃烧与灭火的认识。使学生系统地认识燃烧的三要素。

3.5 学以致用，灭火比拼

[师]火为之善用，可以造福人类，然而有时候，火不受我们控制却会引发火灾。现在我们用一根燃着的蜡烛来模拟一场小型的火灾，大家运用所学知识，与同桌组成探究小组（提供剪刀、水、烧杯），尽可能多地想出灭火的方法并思考灭火的原理是什么？

[生]小组讨论，提出灭火方案，进行灭火实验。比如：将烧杯倒扣在蜡烛上、用手捏、扔到水里、用二氧化碳灭火器（隔绝氧气）、用剪刀减掉烛芯（移走可燃物）、泼水（降低着火点）等。

[师]为什么二氧化碳可以用来灭火？利用了它的什么性质？泼水来灭火降低了蜡烛的着火点吗？

[生]小组讨论：二氧化碳不可燃不助燃并且密度比空气大。水降低了蜡烛的温度，使温度降低到着火点以下。

设计意图：利用现有物品尽可能多地设计灭火方案，在发散学生思维的同时培养学生运用知识解决问题的能力，也体现了探究教学是一种能使学生主动获取化学知识、运用化学知识和解决化学问题的教学策略。设置两个问题来纠正学生对“水灭火的原理是水能降低物质的着火点”和“二氧化碳可以灭火是因为二氧化碳不可燃烧”的认识偏差。

3.6 再探灭火，寓教于乐

[师]我们现在要进行一个闯关游戏，寻找一位灭火达人，有谁要挑战？

第一关：解释“釜底抽薪”蕴含什么灭火原理？

第二關：熄灭酒精灯采用什么原理灭火？

第三关：炒菜的时候油锅着火，应该如何处理？

第四关：在火势很大的大楼里应如何处理？

[生]进行闯关游戏。

设计意图：利用闯关游戏使枯燥的题目转化成游戏的形式，达到寓教于乐的效果。

3.7 作业布置，服务生活

[师]大家根据家庭住房布局，以厨房着火为情境，设计最佳的火场逃生图。

设计意图：初中阶段的化学教学主要是提升学生的科学素养，即化学对生活有什么用，体现化学的应用观。

4 教学反思

学生在学习中或多或少存在认知偏差。在进行“燃烧与灭火”教学设计前，进行问卷调查使学生认知偏差有效地暴露出来。针对学生存在的问题，采用实验探究教学策略进行教学设计。提供相应的仪器药品，让学生自己提出猜想、设计实验、进行实验探究、得出结论。体现课堂是以学生活动为中心，让学生成为学习活动的主人，成为学习行为的主动执行者，让学生在活动中多“说”、多“做”[4]。针对性的实验探究，提升了课堂效率，同时通过实验探究，分析实验现象，学生结合自己的思考产生认知冲突进而纠正认知偏差。

参考文献：

[1]邓联胜.“说题”是暴露和纠正学生认知偏差的有效策略[J].数理化学习，2014，（8）：87～88.

[2]邓联胜.化学教学中学生认知偏差的暴露途径及纠正策略[J].学周刊，2012，（2）：95.

[3]胡久华，王磊.初中化学教学策略[M].北京：北京师范大学出版社，2010.

[4]邓联胜，刘娟.基于暴露和纠正学生认知偏差的课堂教学案例分析与思考[J].内蒙古教育，2016，（1）：72～73.