基于认知冲突的化学知识建构.docx

    基于“认知冲突”的化学知识建构    中学化学课程中的概念教学，不是一个简单或者是想当然的过程，而是一个必需符合学生认知发展特点、需要教师精心准备和精细实施的教学过程学习化学新概念的过程中，如果教师只是照本宣科，按照教科书上的说法或呈现方式直接展示给学生，学生看起来好像明白了，但是深究其认知理解的层次，则还只是认识到了概念的肌肤，深入概念的本质认知还存在一定的差距另外，学生对一些概念受先人为主的先前认识的影响，与概念的科学本质存在偏差，有固化倾向，较难转变当教师发现学生的这些状况后，怎样才能让学生摈弃错误的认识，转变固化概念，形成科学的认识呢？基于“认知冲突”的化学知识建构就是一种针对该状况的有效的教学方式一、什么是“认知冲突”学习者是知识积极主动的构建者，而不是消极被动接受知识的容器因而学生在对新知识或新信息进行构建的过程中，通常会联系已获得的前知识个体的知识基础是构建未来学习的支架为促进有效的学习，教学过程中应将新的知识与已获得的现存的知识联系起来对学生已有知识、错误概念、前概念、异类概念进行诊断和分析，通常有三类概念转变的教学矫正技术：(1)通过反常情境促成认知冲突；(2)使用类比引导学生概念的转变；(3)合作和分享学习对某些观点共同讨论。

认知冲突是个体已有观点与新的问题情境相互矛盾而产生的一种心理不平衡当个体不能通过同化的方式处理面临的刺激情境或问题情境时，认知冲突就出现了为了消除这种不平衡，个体必须改变或扩大原始的认知结构来适应新的情境，从而达到新的平衡认知冲突是个体意识到自己的认知结构和环境（或外部信息）之间或认知结构中不同的成分之间存在着不一致的一种认知状态认知冲突可以表现为两个方面，即不确定的程度和反应潜伏期不确定的程度是当认知冲突发生时，经常会伴有犹豫、前顾后盼、不安和紧张等表现为标志学生起初对概念冲突的抵制，及最后导致的不成熟思维模式向更完善的思维模式的转变都会在认知冲突的反应潜伏期中显示出来认知冲突的过程包括：起始、冲突、解决三个阶段（见图1）在认知冲突过程的起始阶段，学生意识到真实存在一种与前概念知识相抵触的反常情境，如果学生对自己的前知识没有信心或认为这种反常情境只是一种假象，那么认知冲突过程就不可能发生认知冲突过程要发生必须具备：(1)意识到反常情境；(2)对要解决的认知冲突表现出兴趣或焦虑；(3)积极进行认知再评价兴趣、焦虑、再认知都与认知冲突的不确定性有关在经历了这个阶段后或与此同时，学习者会对认知冲突情境进行再评价来解决或消除冲突，从而达到高度关注所认知的对象，并对之进行缜密思考。

二、基于“认知冲突”的知识建构的模型认知冲突指导策略是通过反常资料或矛盾信息的提供，或通过比喻、小组合作学习讨论等方式促成认知冲突情境，通过引导和激发学生解决问题冲突，促进异类概念或错误概念的转变个体认知内部的不一致产生了心理上的不舒适或认知冲突从而尝试着去解决认知差异概念冲突有很高的唤醒潜能，能激发学习者收集新信息或尽力重组已有知识尝试着去解决冲突当学生经历了认知冲突后，注意作为动机的成分可以被唤醒根据认识论，认为只有经历了认知冲突或已有的概念受到挑战，学生才有可能改变异类概念，认知冲突是概念转变的必要条件，学生需要被证实：科学概念比他们已有的相异概念更清楚、合理、有效概念转变过程要涉及如下一系列条件：(1)已有概念似乎不能解决新问题，学生对已有（错误）概念不满；(2)新概念必须是可理解的；(3)新概念一开始就必须看似有道理；(4)新概念应该更有效果、更有解释力，能有效地解决未来的问题概念转变的一般顺序为：(1)学习者面临与他们已有概念相冲突的现象、观点或异常数据，且这些异常能从根本上引导他们对正常现象、观点的质疑；(2)学生一开始就必须把这些新观点或概念看作是合理、易理解并能内化为他们的知识图式；(3)学生将新习得的概念有效应用于新情境或其它问题中进而加强或证实新概念。

学生在概念转变过程中存在并要解决两类冲突：一个存在于新观点和学生的错误概念之间(冲突1)；另一个存在于学生的错误概念和科学概念之间（冲突2）冲突1可以通过矛盾性事例来解决，冲突2可通过评论性事例及其解释、相关的观点、概念来阐明科学概念的解决矛盾事例与评论事例都是指理论预测与经验事实相冲突的异常现象一般在矛盾事例中，学生遇到不熟悉的新的发现，而在评论性事例中，学生得出的推论与学生已知的常识或与他们的文化、经验情境中存在的事实相矛盾矛盾或评论性事例通常以小组讨论的形式呈现出来，以鼓励学生自由发挥他们与该事例相关的观点、关注及选择认知冲突是利用其它相关的概念和观点来支持目标科学概念，其理论框架可以利用图2来表达其中Pl为矛盾事例中的观点，P2、P3和P4为其它支持认知对象或认知目标概念的观点，Cl、C2、C3和C4为与认知目标概念相关的科学概念认知冲突图不仅呈现了认知冲突或异常事例，而且帮助学生探索异常事例、异类概念、科学概念、其它相关概念和经验之间的联系，因此可以帮助学生对目标科学概念的深层次的加工实现概念转变的第一个步骤，就是需要使用矛盾事例或评论事例，即让学生产生对自己现存概念的不满实现概念转变的第二步骤，即目标概念的可理解性，就是教师通过利用文字解释、模仿、举例或类比，让学生理解认知目标概念。

概念转变的第三步骤，即目标概念的合理性能潜在地被实现而与目标概念相关的其它观点及概念能促进实现第四步骤，即目标概念的有效性认知冲突的基本原理与图3所示的概念转变过程是相一致的三、基于“认知冲突”的知识建构的实例1．教学片断——“原电池中的导电物质是什么？”在进行“原电池中的电解质的导电原理”的教学过程中，教师提问：“原电池能够提供电能，使得外界电路中通过金属导线连接的灯泡亮起来那么在原电池内部，是靠什么东西来导电的？是什么东西形成了电流？”学生A回答：在原电池的电解质溶液中，自由电子从负极流向正极，从而形成了电流学生B回答：电子通过原电池中的溶液从负极流向正极，形成了溶液中的电流，但是电子跳到负极的阴离子（或阳离子）上，然后在正极上被释放学生C回答：因为电子在水溶液中是不稳定的，其它带正电的阳离子或带负电的阴离子的定向移动形成了溶液的电流 2．教师的教学分析过程 学生的这些回答内容是他们自己的理解或猜测，未必是经过事实或者试验验证过的正确的认识当发现学生的学科知识存在认知错误或者非科学理解时，教师会如何扭转乾坤，促使学生走向正确的认知轨道？教师如果直截了当地告诉学生一个科学准确的原理或者概念知识本身，会有什么不妥之处？学生是否会欣然接受或者容易接受？什么样的问题情境学生会积极参与，开动脑筋而进行智力投入，从而达到一个有效的学习过程？错误认知的抛弃和正确认知的形成，需要怎样的具体教学操作？具体分析学生头脑中对于“原电池中的导电物质是什么？”有这样的几种理解：概念理解1（错误认识）：在电解质溶液中自由电子从负极流向正极从而形成了电流。

概念理解2（错误认识）：电子通过溶液从负极流向正极形成了溶液中的电流，但是电子跳到负极的阴离子（或阳离子）上，然后在正极上被释放概念理解3（科学认识）：因为电子在水溶液中是不稳定的，其它带正电的阳离子或带负电的阴离子的定向移动形成了溶液的电流3．基于认知冲突模型展开的知识建构过程结合上述具体分析的结果，采用认知冲突的教学操作模型，具体操作的方法是这样的：通过实验演示，进行化学事实性现象的表征，导致认知冲突情境，从而促成有关电解质溶液导电原理的错误认识的转变在实验过程中选择了三个化学实验作为可以外显化的例证，通过三个化学实验现象构建认知冲突实验现象1：水的导电性观测在NaCl加入前后测定水的导电性，实验事实表明水的导电能力很弱，纯水不导电这与概念理解l相矛盾因为如果电子不需要离子援助，为什么纯水不能导电？而概念理解2和概念理解3的解释在本实验中均能与实验现象相一致实验现象2：金属钾与水的反应把金属钾放于水中，K与H20反应，2K(s)→2K+(aq)+ 2e￣化学反应(1)2H20(l)+ 2e￣→H2(g)+ 20H￣(aq)化学反应(2)总反应：2K(s)+2Hz0(1)→2KOH(aq)+H2(g)↑该反应的发生可以通过观察是否有气泡(H2)或指示剂颜色的变化(KOH)来判断。

化学反应(1)表明K与H20发生了化学反应，在此过程中K失去电子，失去电子以后，K+很不乐意接受电子，因此不可能把电子从一个电极转移到另一个电极这与概念理解2认为的阴离子（或阳离子）获得电子，在另一电极释放电子相抵触而化学反应(2)表明电子在水中是不稳定的，促使水分解出氢气和氢氧根离子这表明概念理解1是不正确的，因为自由电子在流入电极之前会与水反应从实验结果来看，只有概念理解3的解释与观察到的现象是相符的实验现象3：计算原电池中转移的电子数关于如何计算原电池中转移的电子数告诉学生有如下三种途径可以求得，以铜锌原电池为例1)在锌极（将溶解的锌的质量转换成电子的物质的量）；(2)在铜极（将析出的铜的质量转换为电子的物质的量）；(3)在导线（利用法拉第常数将电流的安培数转换为电子的物质的量）在实验误差允许的范围内，这三种方法测得的值是相同的，因为导线中每流动一个电子，负极就失去一个电子，正极就得到一个电子，因此没有电子进入溶液中的负极，因为所有的电子都在正极被消耗了，因而如果溶液中有电子从溶液中转人正极，将意味着与负极锌失去的电子相比，导线中有更多的电子这样，通过上述三个实验现象的有力证据，错误的概念理解1和概念理解2不攻而破，而科学的认识（概念理解3）则进一步得到确证。

[丁 伟 华东师范大学化学系 200062]  -全文完-。