创设认知冲突 提高化学课堂教学有效性

余芙蓉

摘要：学生在学习过程中，总会出现新旧知识之间、日常概念与科学概念之间、直觉和常识与客观事实之间等一系列的矛盾，这些矛盾就形成了“认知冲突”。文章通过多种方法激发学生的认知冲突，激发学生思维变被动学习为主动学习，并加以合理利用，促进教学课堂有效学习，使课堂更加精彩。

关键词：认知冲突；矛盾

文章编号：1008-0546（2014）08-0042-03中图分类号：G632.41文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2014.08.015

美国心理学家奥苏伯尔认为：学生是否能习得新信息，与学生认知结构中已有的有关概念和经验有很大的关系。普通高中化学课程标准要求：关注学生在教学过程中所表现的积极性、主动性、变“要我学”为“我要学”，尽可能为学生留有发展的余地，最大限度地满足学生的需要，注重学生个性的养成、潜能的开发和智能的发展。

学生在学习过程中，总会出现新旧知识之间、日常概念与科学概念之间、直觉和常识与客观事实之间等一系列的矛盾，这些矛盾就形成了“认知冲突”。

认知冲突是一个人已建立的认知结构与当前面临的学习情境之间暂时的矛盾与冲突，是已有的知识和经验与新知识之间存在某种差距而导致的心理失衡，即新知或新观念与原有认识或经验之间的碰撞。课堂中学生生成的“认知冲突”是可贵的，因为那是学生们最真实的暴露，其中蕴含着对问题的思考，我们教师就要凭借我们的教学经验，适时的创设认知冲突，形成积极的认知氛围和情感氛围，变“要我学”为“我要学”。并将学生生成的认知冲突合理利用起来，激发学生思维，变被动学习为主动学习，向深处挖掘，那课堂会因此而精彩！

一、创设生活矛盾情境，激发认知冲突

在教学中通过创设一些生活情景，容易吸引学生的注意力；教师在其中不断设置矛盾点，激发学生的认知冲突，使学生不断形成悬念，产生企盼、渴望、欲答不能、欲罢不忍的心理状态，由此调动学生全身心的投入，学生的内心需求不断得到满足，学生的主体性得到体现，学生的思维得到发展。

例如在苏教版“必修1”《铁、铜及其化合物的应用》中创设生活情景：硫酸亚铁是一种可用于治疗缺铁性贫血的药剂。当用硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，如果糖衣脱落后，会发生什么情况呢，还会有药效吗？如果药片已失效，如何去检验？

问题1：如何检验Fe2+

硫酸亚铁药片外表包有一层特制的糖衣，以保护硫酸亚铁不被空气中的氧气氧化成硫酸铁（硫酸铁无治疗贫血的药效）。请设计一个方法，如何检验硫酸亚铁中存在Fe2+ ？

［学生］：

方法1：观察溶液颜色得到现象：应为浅绿色。

方法2：与KSCN反应得到现象：无明显现象。

方法3：与NaOH反应得到现象：白色沉淀迅速变灰。

绿色最后呈红褐色。

然后讨论最可行简便的实验方案为与KSCN反应得到现象：无明显现象。

［投影实验步骤］：

把药片研碎（最好先刮去糖衣），在烧杯中用少量蒸馏水溶解，滴几滴KSCN溶液，再分组实验。

有些组做出的结果是溶液变红，直觉和常识与客观事实之间等一系列的矛盾，这些矛盾就形成了“认知冲突”。

分析某硫酸亚铁药片可能已被氧化。

追问那Fe2+如何保存？形成悬念引发思维。

二、在化学教学过程中，巧妙设置疑问来制造认知冲突

如果所提问题的目标指向过分明确，则学生的思维就很顺利，结果来得太容易反而降低了思维活跃程度，留给学生思维空间太小。我们不妨改变这种模式，设置出一些疑问，从而激发他们的认知冲突。

例如在苏教版“必修2” 《分子间作用力和氢键》一节中讲到：对组成相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔沸点越高。然后，请预测下列三组物质的熔沸点高低。

（1）HF、HCl、HBr、HI

（2）H2O、 H2S 、H2Se、 H2Te

（3）NH3、PH3、AsH3、SbH3

［思考］若按组成相似的物质，随分子间作用力的增强，熔、沸点升高的规律分析H2O、HF、NH3应有的沸点？

（学生作出图线的延长线，应得结论：HF应为

-90℃以下，H2O应为-70℃以下，NH3 应为-170℃以下）

［讲述］实际沸点是20℃、100℃、-33℃都高了许多。

［设问］为什么HF、H2O、NH3的沸点出现异常？ 直觉和常识与客观事实之间等一系列的矛盾，这些矛盾就形成了“认知冲突”。

［讲述］氢键的形成增加了分子间作用力，所以沸点升高。

通过巧设一系列疑问，让学生的思维高度集中，层层深入，层层剖析，使学生的理解不会停留于表面，能更好挖掘教材的内涵。

例如在高中学业水平考试的复习《从铝土矿到铝合金》课中：

如何提纯铝土矿中的氧化铝呢？先对学生进行知识回顾提出：

［疑问1］：Al2O3、SiO2、Fe2O3分别属于哪类氧化物（酸性、碱性、两性）？它们分别能与NaOH溶液、盐酸溶液反应吗？

［学生］：Al2O3是两性氧化物、SiO2酸性氧化物、Fe2O3碱性氧化物。Al2O3既能与NaOH溶液反应又能与盐酸溶液反应，SiO2能与NaOH溶液反应，Fe2O3能与盐酸溶液反应。

进行知识类比抛出：

［疑问2］：我们知道的两性氢氧化物有什么？它有哪些重要性质？通过回顾课本再次巩固并掌握两性氧化物和两性氢氧化物。

通过以上的知识铺垫再给出流程图：如何提纯铝土矿中的氧化铝呢？

［疑问3］：加入氢氧化钠的目的？通入二氧化碳的作用？

［学生］：氢氧化钠可以使铝土矿中氧化铝转变成可溶性的偏铝酸钠。

通入二氧化碳使偏铝酸钠酸化生成氢氧化铝。

［疑问4］：溶液B的主要成分？

［学生］：氯化铝溶液、氯化铁溶液。

［疑问5］：反应流程甲用盐酸或硫酸代替CO2好吗？

［学生讨论］：有些说能，有些说不能。经过最后得出结论：能，少量酸可以，但工业上这步不用盐酸或硫酸而是通过通CO2能更好地实现反应。

［疑问6］：反应流程甲中烧碱溶液能用氨水代替吗？

［学生］：不能，因为氧化铝与氨水不反应，再次强调两性氧化物一般指能与强酸、强碱反应。

我们通过以上设置6个小问题，对如何提纯铝土矿中的氧化铝的问题，层层深入，层层剖析，不断去激起学生思维的浪花，使学生的理解不会停留于表面，更好地掌握了两性氧化物、两性氢氧化物的概念，理解了Al2O3、Al（OH）3的重要性质。从而突破了难点，掌握了重点，从而很好地促进教学课堂有效学习。

通过在课堂上不断创设疑问，一环扣一环，去激起学生的认知冲突，就能使学生更加深入挖掘教材的内涵。

三、借助学生动手实验和辩论来制造认知冲突

化学实验受许多因素影响，在实验教学中经常出现一些异常现象，不少演示实验即使在老师充分准备的情况下，仍会出现失败。实验中异常现象的出现，会对学生造成认知冲突，如果能很好地利用这种冲突，往往能收到意想不到的效果。

例如在苏教版必修1《二氧化硫的性质和应用》一节“SO2还原性”的讲授中，由于SO2易被空气氧化，实验容易失败。有关二氧化硫的实验：取一支试管并加入5mL二氧化硫溶液，滴加氯化钡溶液，再滴加0.5mL 3%的过氧化氢溶液，振荡，放置片刻后滴加稀盐酸，观察实验现象。没有滴加H2O2之前，理论上没有白色沉淀生成，可实际操作中仔细观察会看到溶液有少许的浑浊；再加少量3%的过氧化氢溶液后，振荡，有大量的沉淀生成，放置片刻后加稀盐酸，沉淀不溶解。在此异常现象面前，形成认知冲突，此时我将计就计，就拿这个问题让学生分析讨论产生浑浊的原因，继而把“SO2还原性较强”这个知识点落实下去，并进一步挖掘能与之反应的氧化剂。

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学生实验中，参与实验的主体是学生，不同组学生在同一个实验过程中就可能因种种原因而导致异常现象，这时，发现异常现象的学生总会十分兴奋和好奇，学生的内心需求不断得到满足，并会不遗余力地去寻找答案，学生的主体性得到体现，学生的思维得到发展。教师如何充分利用这一资源，让不同组之间进行讨论，耐心予以引导求证，既满足学生的好奇心，又让学生体会到发现、探究的乐趣。

四、利用学生的错误，来制造认知冲突

课堂上很多时候，一个“差错”带给学生的撞击远远超过教师喋喋不休的说教。如老师不动声色地把学生中很容易犯的一种错误解法当作正确解法在黑板上给出。教师装着要继续讲课，直到有学生提出质疑。我们在教学中要把学生可能会出现的错误有意呈现出来，并找到解决与处理的方法，这样更容易纠正学生的错误，从而提高学生的思维能力。

比如，学生在学习碱金属钠时，可让学生思考钠和CuSO4溶液能否反应，并要求学生理论猜测反应现象并写出反应的化学方程式。按照学生一般的思维，他们会自然地想到活泼的金属钠从CuSO4溶液中置换出不活泼的金属Cu，现象是有红色的Cu析出。个别学生，可能想到金属Na也会与水发生反应，产生氢气，由此我们进行实验。

把钠投入到硫酸铜溶液时，没有置换出铜反而产生无色气体和蓝色沉淀，这“出乎意料”的实验现象与预期的设想发生了矛盾，就产生了认知冲突（铁可以置换出硫酸铜中的铜），学生就会感到无比惊讶，他们迫切地希望找到问题的答案，思维处于高度集中状态。这样利用学生认知中的差错制造出冲突，就能促进教学课堂有效学习。

五、教师在设置冲突时要适时适度适量，不能太难和量太大

虽然在教学中设置认知冲突能够激发学生的学习动机，但是教师在设置冲突时要适时适度适量，不能太难和量太大，导致学生无法完成任务，降低学生的学生积极性和自信心，教师在设置认知冲突的过程中要多方面考虑以达到更好的效果。

总之，学生学习任何知识都是从疑惑开始的，在高中化学教学中，教师要主动地为学生设置一定的认知冲突激起学生的学习兴趣，吸引学生的注意力，让学生通过不断的打破冲突学习到新的知识。

参考文献

［1］廖唐斌，王后雄.差异性实验及其在中学化学探究教学中的运用［J］.华东师范大学研究生学报，2009，（1）

［2］王祖浩.化学教育心理学［M］.南宁：广西教育出版社，2007

［3］李远军，李琼华，王颖.化学教学中设置“认知冲突”的探索［J］.西昌学院学报·自然科学版，2006，（2）

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