例谈“认知冲突”在小学科学教学中的运用
2020-06-09陈斌
陈斌
【摘 要】认知冲突能够引发学生的学习动机，点燃学生的思维火花。在小学科学教学中，教师可以运用“设计悬念实验”“纠错生活经验”“对比实验反差”“营造争论氛围”等教学策略，使学生在解决“冲突”的过程中主动参与学习，促进科学思维的发展。
【关键词】认知冲突;学习动机;科学思维
德国教育学家第斯多惠说：“教育的本质不在传授本领，而在于激励、唤醒、鼓舞。”可见，唤醒学习动机的最佳方法就是引发学习的新知与学生原有认知的冲突，使学生在矛盾和疑惑中高速运转思维、在质疑问难中自主探究、在冲突高潮中探索解决问题的最佳方法。因此，教师在小学科学教学中应该积极了解学生原有的认知，运用“设计悬念实验”“纠错生活经验”“对比实验反差”“营造争论氛围”等教学策略，使学生在解决“冲突”的过程中主动参与学习，促进科学思维的发展。
一、设计悬念实验，制造冲突
蕴含悬念的实验情境，像是在学生脑海中投下的一颗石子，所制造的冲突能产生“一石激起千层浪”的效果——激活学生思维。
【案例1】《马铃薯在液体中的沉浮》
教师准备了1杯清水，请学生猜测马铃薯在水中是沉还是浮，然后把马铃薯放入清水中验证，结果看到马铃薯沉入水中。教师又提供了3杯不知名液体（盐水、糖水、食用苏打水），请学生依次把同一个马铃薯放入3杯液体中，观察马铃薯的沉浮。
生：马铃薯浮起来了，第2杯肯定是盐水。
师：你为何这么肯定？
生：书上有答案。
师：我们来验证一下。一般情况下，对于未知的物品是不能用尝的方法来辨别的，但今天教师准备的液体都是安全的。请你用棉签蘸一点尝尝，是咸的吗？
生：不是咸的，是甜的！这是糖水！
师：现在把马铃薯放进第3杯液体。马铃薯又浮起来了。这杯液体是什么？
生：也许是糖水，也有可能是盐水。
师：那再尝尝吧。
生：这是什么味啊！（食用苏打水）
师：这里还有第4杯液体（盐水），马铃薯也是浮着的，这可能是什么液体？
《马铃薯在液体中的沉浮》是一节经典的实验探究课，一般的教学设计往往只准备一杯清水和一杯盐水。教师提出“在液体中的马铃薯是沉还是浮”的问题，学生做出了预判。学生把马铃薯放入清水后沉下去了，放入盐水后却浮起来。有学生认为其中一杯是盐水。教师请学生对猜测进行验证。学生通过实验验证让马铃薯上浮的液体是盐水，并分享各种验证方法。
这种教学设计貌似合理，矛盾有了，探究兴趣也激发了，学生做出猜测并验证了其中一杯是盐水，为后续“蒸发盐水”的活动做好了铺垫。殊不知，学生之所以能做出一致的预判，很大程度是受教材的影响。如果学生没看过课本，能猜想出其中一杯是盐水吗？由此可见，本课的教学目标不能仅停留在“知道马铃薯在盐水中会上浮”，而应当重点探索“马铃薯的沉浮与液体的关系”。
案例1中，教师利用了学生从书本中看来的“盐水能让马铃薯浮起來”前概念，故意创设一种与学生原有认知产生冲突的实验现象，引发学生产生三次思维冲突：书上只是说盐水啊，没提到糖水，糖水居然也能让马铃薯浮着;味道不对，这既不是糖水，也不是盐水;前两次都预测错误，不能轻易做出判断，需要实验验证。学生带着问题和思考，追寻教师设置的疑点开展探究活动，在解决冲突的过程中推进概念的发展。整节课的研究聚焦在“物体的沉浮与液体的关系”，虽然教学中并未出现“密度”概念，但已经无比接近了，学生对物体沉浮的认知向前发展了一大步。
二、纠错生活经验，引发冲突
科学与生活有着密切的联系。在小学科学教学中，教师要根据教学内容，联系生活实际，创设生活化的学习情境。学生对生活中的很多现象，常常自以为是地认定是事实，但其实并非如此。这些错误的生活经验往往会造成学生错误的前概念，而且根深蒂固。因此，教师可以把与科学事实相矛盾的生活“常识”与实验后的真实结论对比，产生激烈的冲突，以此作为引导和纠正学生错误概念的突破点。
【案例2】《水和水蒸气》
教师准备一个盛有水的烧瓶，用装有玻璃管喷嘴的橡皮塞塞住瓶口。加热烧瓶后，喷嘴喷出了“白汽”。
师：冒出的“白汽”是什么？
生：水蒸气。
师：真的是水蒸气吗？（出示图片）为什么在管口末端处看不见白汽，离管口较远处却出现大量的白汽？看不见的部分是什么？
生：哦，我知道了，看不见的部分才是水蒸气，因为水蒸气是无色的。
师：水蒸气怎么会变成白汽的呢？
生：白汽是热的水蒸气遇到冷空气形成的。
师：那么，白汽究竟是什么？
生：白汽不是水蒸气，而是水蒸气遇冷形成的小水珠。
在教学中，教师以学生错误的生活经验——“白汽就是水蒸气”为突破口，使实验所展示的现象与学生原有的认知产生激烈的冲突，从而建立起正确的科学概念。学生之所以对水蒸气的认知这么深刻，关键在于教师利用“白汽是不是水蒸气”的问题制造了认知冲突。当大屏幕上投影出的实验现象和学生原本错误的生活经验发生认知冲突时，学生的思维火花就被点燃了，他们尝试运用水和水蒸气的知识解释实验现象。通过不断思考、反复质疑，学生不仅纠正了“白汽是水蒸气”的错误经验，而且还明白了“白汽”产生的原因，有效地达成了教学目标，科学思维的品质也得到了升华。
三、对比实验反差，激发冲突
如果没有认知冲突，一些教学过程看似流畅，实则并没有产生真正意义上的学习。因此，教师要适时地加点“佐料”——与原有认知矛盾的实验现象，让平淡流畅的课堂出现一些冲突，增添几分趣味，调动学生的积极性，让学生在现象对比中激活思维，进行深层思考。
【案例3】《水的表面张力》
教师先请学生演示在水中放回形针，结果回形针都沉入水中，可教师放入水中的回形针却可以浮起来。顿时，教室里响起一片惊呼声，学生想搞清楚回形针浮在水面上的原因。此时，学生的积极性被完全调动起来了，他们自学教材，进行小组探究，积极完成探究任务。
缺少认知冲突的教学，往往会使学生形成“惰性”思维方式，久而久之，学生的探究精神、创造性思维就会消失殆尽。案例中，教师与学生往水里放回形针产生了不同的实验现象，就此产生“矛盾”冲突，使学生“疲沓”的思维状态瞬间被激活。课堂上适时地制造一些小“矛盾”，不仅能活跃气氛，还有利于打破学生的惰性思维，激起创造的热情，使学生始终保持旺盛的学习兴趣，碰撞出更加精彩的思维火花。
四、营造争论氛围，强化冲突
当学生对某个话题有不同的见解时，争论就会发生，学习动机就会迸发，教育契机也就产生了。因此，教师要为学生营造一个敢于质疑、勇于争论的氛围，强化观点冲突，在“唇枪舌剑”中提升学生的语言表达能力和科学思维能力。
【案例4】《我们来造环形山》
学生通过观看月球环形山的图片，引出环形山形成原因的假说（如陨石撞击、火山喷发、地质变化、早晚温差等）。教师依据假说形成正、反两种观点——支持陨石撞击说和反对陨石撞击说。学生以交换座位的方式选择加入观点阵营，先用模拟实验来收集支持自己、反对对方推理的证据，然后展开三个阶段的辩论：由支持自己观点的代表开篇立论，陈述证据;由反对自己观点的代表陈述证据或提出疑问;双方进行自由辩论。
案例4中，教师根据教学难点，创设了学生之间的矛盾立场，把学生提及的“环形山”形成原因归纳为支持和反对陨石撞击说的两种观点，就此强化冲突。教师刻意让同观点的学生组成团队进行探究实验，形成提高收集证据效率的合力，强调寻找证据证明自己的假设和反驳别人的推测，使课堂学习演变成了一场“辩论赛”。在这场“辩论赛”中，学生之间的观点冲突不断強化，学生在寻找证据、相互质疑中迸发出激烈的思维火花。辩论赛看似最终没形成统一意见，其实已经在学生心中播撒了继续探究“环形山成因”的种子，促使他们在课后继续深入研究。
在小学科学教学中，教师有意设计一些认知冲突，可以形成悬念、引发思维，可以强化注意力、凝聚思维，可以激发内需、发展思维，可以制造起伏、活跃思维。由此可知，认知冲突是学生科学思维发展的助推器。科学教师要基于生本理念，巧妙解读和创设认知冲突，让冲突点成为有效课堂的兴奋点，由此激活学生的科学思维，使他们经历愉悦、主动、高效的学习。
参考文献：
[1] 张海燕.矛盾冲突在科学教学中巧用[J].小学科学（教师版），2012（7）：44.
[2] 张启华.“矛盾”使课堂更精彩[J]. 小学科学（教师版），2014（3）： 8.
（浙江省杭州市萧山区新塘街道城东小学
311200）
