小学科学（心得）之认知冲突让科学探究更有效

小学科学（心得）之认知冲突让科学探究更有效

小学科学论文之认知冲突让科学探究更有效 ‎ ‎　　科学新课程倡导的是以科学探究为核心的多样化的教学方式和学习方式，是要把学生从被动接受知识中解脱出来，成为主动探究的主体，激发学生的主动探究意识及能力。通过科学教学的实践，笔者认为，设置必要的认知冲突是激发学生探究欲望的重要方法，能使课堂探究有效实施。‎ ‎　　所谓认知冲突，即原有认知结构与新知识之间无法包容的矛盾。一旦引发这种认知冲突，就会引起学生认知结构上的不平衡，就能激发学生的求知欲和好奇心，促使学生进行认知结构的同化与顺应。实际上，如果教师善于并肯于挖掘认知冲突，就必然能够造成科学教学进程中的高峰——学生跃跃欲试，有一种不达目的决不罢休的求知欲望。可以说，引发认知冲突是学生学习新知识、构建主动科学探究的一个重要环节。认知心理学研究还发现，设置认知冲突可以强化学生注意，促使其头脑保持一般警觉和知觉集中；认知冲突的设置还可以帮助学生明确学习任务，确定学习方向，凝聚思维焦点；认知冲突能够激活大脑中已有的知识经验，使学生能迅速地选择和接受相关信息，并对信息进行有目的的加工。在课堂教学中设置认知冲突可以形成悬念，由此激发学生的求知欲，引发其积极思维。下面就如何在科学教学中设置认知冲突来激发学生主动参与科学探究谈一些做法和体会。‎ ‎　　（一）利用科学实验制造认知冲突 ‎　　科学实验既是科学课程的重要内容，又是进行科学探究的重要途径，也是呈现问题情境的基本素材和方式。通过科学实验可以创设许多真实、生动、直观而富有启发性的问题。实验所展示的物质世界的神奇变化与鲜明直观的现象是学生对科学产生兴趣的主要源泉，它能有效地提供激起矛盾的新刺激。所以利用实验设置认知冲突，更容易使学生进入情境。‎ ‎　　例如，八年级（下）《质量守恒定律》内容教材设置了两个实验：①白磷燃烧前后质量的测定；②氢氧化钠溶液跟硫酸铜溶液反应前后质量的测定。利用这两个实验来说明化学反应前后质量守恒。在做这两个实验之前，学生只需看过书本知识就会知道化学反应前后质量肯定是守恒的，整个实验其实毫无悬念，仅仅起到一个验证的作用，也就不会有什么新奇兴趣可言了。针对这种情况，我在教学中补充设置了两个实验：①NaHCO3饱和溶液和稀HCl反应，产生了气体，但是我不收集CO2气体，从而导致反应后天平不平衡，质量减轻了；②镁带燃烧后质量增加了。一个减少一个增加，通过补充的这两个实验就可以使学生产生与已有知识相矛盾的认知冲突，学生就会有浓厚的兴趣，头脑中就会闪现出一系列的问题：是什么原因造成的？该如何设置实验来进行验证猜测？这样，学生就能主动地去进行科学探究。教师只需稍加指导就能达到预期目的，学生会在认知矛盾的冲突中加深对质量守恒定律的理解。‎ ‎　　教材中的许多实验演示，都可以设置一些有悖于学生原有认知结构的故意错误，制造一种人为的认知冲突，以激发出学生强烈的好奇心和求知欲，使其容易进入主动探究的状态。‎ ‎　　（二）创设矛盾情境激发认知冲突 ‎　　科学教学必须通过创设科学情境把学生引入科学的世界。创设一个适合探究的矛盾情境，就能激发学生的好奇心和探究欲望。所以，要充分利用和发掘教材以及学生活动中的矛盾因素，把学生置于矛盾氛围之中，使学生产生解决矛盾的迫切需要，从而激起认知冲突。‎ ‎　　例如我在教学《探究物体在水中的浮沉条件》时，在课前准备一个用注射器注满浓食盐水的乒乓球，在课堂上先出示这个乒乓球，想将这只注满浓食盐水的乒乓球放入水中时，学生必然以为乒乓球浮在水面上，但事实却是下沉。这样就与学生已有知识产生了矛盾，就会引发学生主动去探究一系列问题：为什么会下沉？是浮力变了还是乒乓球本身的重力改变了，或者这只球本身就不是乒乓球？全班学生都想到讲台上来探个究竟。此时教师还可以进一步启发学生提出提问：如果球内充满水会下沉吗？要充什么物质材料才会下沉？具体要达到多重才能下沉？球内物质是怎样进去的？等等。使学生产生一种急于想知道原因的欲望，就能让学生参与到探究中去，也会利于课后的进一步主动探究，进而对物体的浮沉条件及应用有更深入的理解。这样就利用了认知冲突来充分激发学生主动探究科学知识的欲望，使其产生想解决问题的迫切愿望，能以较快的速度进入课堂角色。教师在此基础上引出课题，可使后续探究顺理成章。‎ ‎　　（三）挖掘知识矛盾诱导认知冲突 ‎　　心理学认为：当学习者发现不能用头脑中已有的知识来解释一个新问题或发现新知识与头脑中已有的知识相悖时，就会产生“认知失衡”，因为人有保持认知平衡的倾向，当认知失衡就会导致“紧张感”。为了消除这种紧张不舒服的感觉，就会产生一种认知需要（内驱力），努力求知，故会萌发探索未知领域的强烈愿望，从而激发认知冲突。要让学生在科学课程学习中保持一种持久的探究欲望，就要时常产生一些“认知失衡”，需要教师在教学中随时挖掘出所教知识中存在的一些“认知失衡”问题。例如，利用化合物里各元素的正负化合价的代数和为零的原则，教材中出现的Fe3O4中铁元素的化合价，计算结果不是整数而是分数，不符合常理，这又怎么去解释呢？饱和溶液在相同的温度下不能再溶解原来的溶质了，却为什么往溶液里放进该溶质的晶体，形状却改变了呢？固体物质的溶解性跟温度的关系：一般固体物质的溶解度随温度的升高而增大，但是为什么熟石灰Ca（OH）2的溶解度却与其他物质相反呢？生物体为什么会同时进行同化作用和异化作用呢？等等。一点点知识，一个个疑问，虽然有些不一定马上能得到解释，也不必要去解释，但是却激发了学生强烈探求新知识的欲望。‎ ‎　　其实，初中科学教材中这种“认知失衡”‎ 问题还是普遍存在的，只要我们充分去挖掘，就能让学生产生认知的冲突，就会进一步激发学生的内在动力，引发其积极思维，推动学生努力去寻根问底，为以后进一步学习新知识奠定坚实的基础。‎ ‎　　（四）设置知识“陷阱”暗布认知冲突 ‎　　利用学生知识结构中的含糊点、易错点或盲点，制造出相应的知识陷阱，引诱学生落入其中，再将学生从中“救起”或引导学生进行“自救”。如：寒冷的冬天，杨柳已经落叶，松柏仍郁郁葱葱，这是什么原因呢？大多学生会不加思索地认为是松柏比杨柳更适应寒冷的环境。此时我没有直接去判断正确与错误，而是不失时机地组织学生讨论生物的适应性问题。通过讨论学生终于明白了一个道理：其实现存的生物是由自然选择而保留下来的，都表现出对所处环境的适应性，只不过是适应的方式不同而已。‎ ‎　　再如牛顿第一运动定律的教学，教师让学生用手推动讲台桌就动，不推就不动，学生就很容易得出“力是维持物体运动的原因”的错误观点。我认为这就是形成牛顿第一运动定律教学难点的根源。此时，教师不必马上纠正，而是指导学生用科学的方法来证明自己的结论是否正确，通过讨论就有学生会想到用一颗钢珠在玻璃板上滚动来“验证”所得出来的结论。教学就是要让学生思想中普遍存在的错误观点暴露出来，再加以击破。这种制造陷阱、暗设认知冲突的做法，对于澄清学生的模糊认识、模糊概念，防止学生错后再错，是非常有效的。‎ ‎　　设置认知冲突，是唤起学生的思维注意，活跃课堂气氛，激励学习动机最有效的途径。这需要教师精心地引导和组织，及时抓住学生闪现出来的认知矛盾，掀起思维冲突的狂澜，使学生产生渴望解决问题，又感到仅用自己现有的知识无法解决问题的矛盾心理。设置认知冲突，还可以激发学生的情绪注意，使学生从情感上参与科学学习，也就不会永远处于被动的科学探究中，对日常生活中许多科学问题也就不会熟视无睹了，在冲突碰撞中产生疑问，在疑问搜索中获得新知。‎