关于巧用认知冲突打造高效初中科学课堂的策略
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作者:谷仙红
【摘要】科学是初中教育中一门重要的学科，是培养学生关键能力的重要载体，须承担起培养学生核心素养的责任。由于初中生发育不完全成熟，知识结构不够完善，在学习科学这一门学科时，存在一定的困难，难以真正地领略科学的美妙，并主动地探索它的奥妙。因此，本文以初中科学课堂为例，提出了巧用认知冲突的策略，打造充满思维魅力的科学学习过程，促进学习主体高阶思维能力的提高，树立正确的科学观，实现初中科学课堂的高效性。
【关键词】初中科学 认知冲突 思维能力 高效性
【中图分类号】G633.98 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2020）50-0119-02
在教育过程中，始终离不开一个关键性的主题，那就是学习的实质是什么？根据现代教育理论的阐述，其认为学习的实质实际上就是一个构建型的过程，是学习者通过自身已有的旧知识经验与新的知识经验相互作用，进而对自身知识经验体系进行生成、补充和改造的过程。这也就说明了，在教育过程中，只有学生形成了完备的、科学的知识体系，并且能够进行知识的迁移和深化，这才是学习的实质。初中科学是一门涉及多项学科内容的学科，且内涵丰富，学生在构建知识体系的过程中具有一定的难度，需教师采取有效的教学策略，帮助学生更好地进行知识体系的构建，并在学习过程中能够感受到科学的魅力，从而树立起正确的科学态度，就需要在实际的教学过程中，把握好“认知冲突”这一把钥匙，让学生能在认知冲突的过程中，不断完善思维，形成能力，进而达到科学教学的目的。
一、认知冲突的含义分析
通俗来讲，学生在学习过程中，由于自身已有的认知结构与实际遇到的情境有较大差异，从而产生矛盾或冲突，便成为认知冲突。著名心理学家皮亚杰在其认知理论中就说道：个体在认知发展过程中会存在认知不平衡的情况，此时要么是同化，要么是顺应，以此构成新的认知。可见，认知不平衡的存在具有重要的意义，对于学生而言，有利于帮助他们进行知识结构体系的重构和优化。
二、認知冲突对科学教和学的意义
认知冲突在初中科学教学中具有举足轻重的作用。首先，从学习主体的角度看，认知冲突能促进学生在求变时产生愤和悱的状态，正如孔子在论述启发式教学所言：“不愤不启，不悱不发”。当学生新旧知识发生矛盾后，就会引起最强烈的思考动机和最佳的思维定向，使学生在求变求通中竭力从原有经验和知识中突围，使原有认知结构发生改变与优化。认知冲突挖掘和处理得当，学生的个性将会得到舒展与张扬，高阶思维能力也会得到很大的提升，实现初中科学课堂的高效性。其次，从教学方面来看，教师通过创设认知冲突，能够排除教学过程中存在的干扰因素，如学生形成的思维定势、错误认知等，这样有利于真正实现教与学，进而促进科学教学质量的提升。
三、巧用认知冲突的策略
（一）课前巧用认知冲突，激发学生的探索欲和求知欲
初中生虽然年龄较小，但是在他们的日常生活和学习生活中，也已经积累了一定的知识和生活经验。教师可以利用这些知识经验作为学生获得新知识经验的起点，以此提升课堂教学的思维深度。但是在学生已知的知识和经验中，也有许多是对于科学知识学习有着不利的影响。在实际的教学过程中，往往会看到学生对于科学知识的理解会局限于自身的直觉经验。
所以在学生初中科学知识构建的过程中，新旧知识产生矛盾和冲突是必然存在的，而此时如果教师对于学生产生的这种认知冲突不重视，或者不经过加工、创设，是很难引起学生的情绪注意力，学生甚至会不理解新概念，从而对学生学习科学的兴趣会造成较大的负面影响。对此，在初中科学课堂教学过程中，如果在课前学生预习自学中就巧用认知冲突，既可以加强学生的探索欲和求知欲，又能提高他们自主学习的能力。
如在大气压的教学中要突破的认知冲突之一：日常说吸牛奶、吸螺丝是错误的！不是吸上来/出来的，而是大气压压上来/压出来的。在我们的教学设计中可以将此认知冲突设计到自学导学案中：“揭秘生活中的科学：牛奶不是被我们吸上来的，螺丝也不是被我们吸出来的！里面隐藏着什么科学秘密？请你找出相关科学知识进行解释并设计实验证明。可2-3人小组合作。”这样的设计既可以激发起学生探索的热情，又可以提高他们的小组协作能力，同时也能够进一步进行深度科学的学习。
（二）情境设计，感知和生成认知冲突
情境也是认知理论中强调的一个必不可少的条件，认知主体处于情境中时，能够在所处的环境和认知者自身体验相互作用下生成概念。这一理论重点强调学生在情境中学习，充分尊重学生的主体地位，需要在教学实践中促进学生全身心地参与课堂教学中，以此对原有认知的转变，进而生成概念。教师在实际的科学教学过程中，可结合教学内容设计相应的教学情境，让学生通过情境生成认识冲突，并在身临其境中形成正确的认知观念。具体可以通过智慧课堂的方式进行教学，打破时空上的限制，让教学变得更加生动活泼，并充分调动学生的五官去感受各种知识。
以《地壳变动和火山地震》这一课为例，许多学生对于地震的危害严重性并不是很了解，对此可以通过VR让学生感受地震带来的危害，充分激发学生对于地震发生原因的探究，然后再通过动画向学生直观地展示地震是如何产生的，并加深学生对震源、震源深度、震中等相关概念的认知。通过这样情境再现的教学方式，让学生既关注原有的生活经验，也能够充分激发学生的大脑和身体，同时也回应学生的相关猜测，从而在情境中生成概念。
又比如在学习“压强”这一内容时，学生对于重力作用引起的压力大小已经有了正确的前概念，为更好地让学生感受压强与受力面积的关系，可以设计这样一个教学情境：使用一个倒立凳，将其四支脚蹬固定在厚度恰当的纸上，即能够承受平放的砖，然后问学生这张纸是否能够承受砖的重力。先让学生根据自己的经验判断，然后再演示砖头平放和竖放的结果，发现同一重量的砖头造成的效果不同，当学生发现预期与实际结果不一致时，自然而然就会形成认知冲突，而正因为这一冲突的存在，促使学生想要探索和求知，形成认知驱动力，并在主动探索和求知的过程中，思维能力得到提升。 （三）巧设科学实验，体验中突破“认知冲突”
通过上述分析得知，在学生已有的知识和经验中，有些潜移默化的生活常识是不利于学生科学知识的学习的，甚至有些是错误的观念。在实际的科学教学过程中，教师要全面了解学生的旧知和已有经验，了解学生对于某一个现象具有的科学知识，然后针对性地设计教学策略，让学生在充分的认识和理解中建立科学的新观念，切忌直接告诉学生“这样的想法是错误的”，因为很多实践证明，这样的方式并不能够有效转变学生的观念，甚至会起到适得其反的效果，对科学产生疑惑但是又不相信科学，更不可能引导他们进行深度思考。
那么，如何转变学生的观念呢？巧设科学实验，是让学生在体验中突破“认知冲突”的有效策略之一。通过挖掘学生的认知冲突，创设各种体验活动等，让学生在亲身体验中突破“认知冲突”。如在“流体压强与流速的关系”教学中，设问：“如果我们把一个装著水的盆子放在水槽里，再往盆子里放入一个乒乓球。打开水龙头时，水朝着乒乓球冲下，乒乓球会被水冲跑还是维持在水柱附近？”在提出问题后让学生思考和猜想，说出自己的依据，然后将学生进行分组，以小组的形式相互谈论和交流，充分激发他们求知的欲望。然后布置家庭小实验，让学生在亲身体验中突破“认知冲突”，总结实验背后的科学原理。这样的设计可以激发他们探索现象背后的科学真理的主动性和积极性，培养他们质疑的能力、观察的能力和解决问题的能力，营造充满思维魅力的科学学习氛围。
（四）利用小组合作交流，产生“认知冲突”
每个学生都是独立存在的个体，不同的学生对于同一个事物和问题的看法也就不同。而在初中科学教学中会涉及到许多概念的学习，为了更好地让学生对这些概念加深理解，形成正确的认知，教师可以小组合作学习的方式来实现，通过小组之间相互讨论和交流，学生充分进行表达，取长补短，认识到自身对相关概念的认识不足，并各自相互补充，从而帮助学生形成完备的知识体系。
以七上下册的《运动和力》这一章中的“牛顿第一定律”为例，通过对学生概念理解的调查，大多数学生在自身生活体验的基础上会认为力的作用而引起物体运动。结合这样的情况，教师在教学导入的环节，先将学生分组，然后让学生以小组合作的方式进行讨论，讨论的主题为“力与运动之间的关系”，让学生进行小组讨论和汇报。在具体的讨论过程中，不同的学生对于这一主题都有着不同的看法，有的学生仍然坚持力的作用是导致物体运动的主要原因，也有的学生并不这么认为，没有力的情况下物体也能够运动，他们之间都有不同的看法，而这些不同的看法便产生了认知冲突，教师要善于着重这一点，让学生在继续讨论过程中进行自主实验设计，通过实验来验证自己的观点是否正确。有的学生利用毛巾和小车进行了实验设计，观察在铺毛巾和不铺毛巾的情况下小车滑行的情况，结果发现手离开小车之后，即使没有手的推力作用，小车仍然能够进行滑行，所以证明了物体的运动不需要依靠力的作用进行。通过这样的教学方式，让学生能够在交流中认识物体运动的概念，理解运动与力之间的关系，也有利于转变学生错误的认知，且比直接讲授的效果更好。
（五）巧设生活素材，制造“认知冲突”
科学对逻辑思维等能力要求较高，有的学生在学习科学的过程中，理解和领悟能力较差、知识不会应用、不能够举一反三等，这便使得学生感受到科学学习的困难，但是始终与学生能不能真正地领悟科学的本质有着紧密的联系。科学实际上来源于生活，但是又不同于生活经验，两者的区别在于科学是生活经验的一种凝练，是客观存在的，也是需要人们去挖掘和探索的。因此，在初中科学课堂教学过程中，挖掘出隐藏在实际生活中的认识冲突进行巧用，可以推动学生在科学学习中的思维深度，帮助学生领悟科学的本质，并进一步进行科学的探索和应用。
如在学习了“重力”知识后，学生会认为同一个物体在地球表面的重力是一样的。此时我们可以进行适当的拓展和延伸，提出问题“将同一个物体放置在地球上的不同地点，那么物体的受重力是否都一致？”巧设如下生活素材作为具体情境可以大大地激发学生思考和探索的兴趣：“设想有一个举重运动员在莫斯科比赛中创下了总成绩396公斤的新记录，随后他在广州的比赛中获得了397公斤的成绩。体育界认为他刷新了自己保持的纪录，但是从科学角度分析，这样合理吗？”像这些问题生活化、情境化是需要我们平时挖掘和积累呈现给学生的。这样的设计，一方面可以让学习主体积极主动地投入思考和探索;另一方面让他们感受到科学在生活中无处不在，获得领悟科学本质的成就感，树立起正确的科学观。
结语
唯物辩证法强调了事物普遍联系与发展的根本性质和内容，那就是矛盾，生活中随处可见矛盾。所以笔者认为充分利用认知冲突是实现初中科学课堂高效性的有效策略。充分挖掘和利用认知冲突，引导学生入科学之境，生科学之情，进行主动的学习和探索，享受思维的魅力，求得科学的本质，树立正确的科学观。
参考文献：
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[3]占晨达.初中科学探究性课堂概念建构的策略研究 ——以“牛顿第一定律”的概念教学为例[J].实验教学与仪器，2015（Z1）：16-17.
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