化学实验创设“认知冲突”情景方法探讨

钟添兴

摘   要：在高中化学新课程的实验教学实施过程中，学生产生认知冲突会使其产生较强烈的好奇心和探究欲望，使得学习效率和思维能力得到提升。为此，探讨实验中设置“认知冲突”的方法，旨在最大发挥化学实验的教育功能，促进学生科学素养、思维能力、实践能力提高和更好地掌握该学科知识。

关键词：化学实验;认知冲突;创设方法;探讨

学习化学离不开实验，因为化学实验是该自然学科的重要内容，也是建构化学知识的途径 [1 ]。实验教学是通过实验的手段和资源，为全面开发实验教育功能进行设计、实施、评估的教学过程;优化设计实验手段能够促进学生科学素养、思维能力、实践能力的提高，也能更好地掌握该学科知识，为学生自身发展发挥独到的功用 [2 ]。

学习过程基本是一个循序渐进、螺旋上升的过程，学习化学同样不例外，然而，通常在学习新知识之前，学生脑海中往往已经形成了多元的认知结构，而不是“真空”脑海。学生总是在学习新知识时，思路出发点优先以原来所具有的认知结构来同化理解新知识，当遇到新知识、新现象没有认知结构解释时，就会与原来所具有的认知结构之间产生认知矛盾，即产生了认知冲突。长期教学手段实验表明，在实验教学中设置“认知冲突”情景，学生对知识点的掌握往往会产生意想不到的效果。在实施教学过程中，一旦认知冲突产生于学生头脑中，其通常都会产生较强烈的好奇心和探究欲望，也就自然而然在学习活动中全身心地投入，使得学习效率和思维能力得到提升，使化学实验教育功能得到真正有效发挥。为此，为了更好地遵行学生的认知特点，在实施实验教学过程中，有些知识点的教学不应一步到位，应寻找合适的时机创设“认知冲突”情境，促其对旧知识进行修正、完善和提高 [3 ]。为此，在此探讨一些实验中设置“认知冲突”的方法。

1   利用对比实验，设置认知冲突

常用品红溶液检验SO2，SO2通入品红溶液使其褪色，但品红溶液褪色很慢，且加热后颜色又会恢复，因此，在设计实验时不宜用品红溶液除去SO2。为此，采取对比方法演示实验时，取浓度相同的品红溶液、酸性高锰酸钾溶液、I2-淀粉溶液，首先将SO2通入品红溶液，品红溶液缓慢褪色，学生感觉平静，没有视觉冲突;当换作另外两种溶液实验时，颜色立即褪去，学生的视觉受到了很大冲击，也就产生了极大的认知冲突，使注意力更加集中在实验上，甚至有的同学情不自禁地发出“哇！”这样，品红溶液只能用于检验SO2，而不能用来除去SO2的知识就在惊讶、兴奋中掌握了。

2   利用探究性实验，设置认知冲突

通常采用提出问题、猜想与假设、设计实验方案、实验探究、解释结论、交流反思、评价等七个递进阶段模式进行的实验称为探究性实验。例如盐类水解一节，先提出问题，有人认为：酸的水溶液一定呈酸性;碱的水溶液一定呈碱性;那么盐的水溶液一定呈中性。这个说法对吗？为什么？让学生思考，并且带着问题进行检测实验，结果学生发现有些盐溶液呈酸性，有些呈碱性，还有的呈中性 [4 ]。学生对此疑惑不解，产生了认知冲突，强烈的求知欲望也随之产生。若溶液呈碱性，说明水溶液里c（OH-）>c（H+），如醋酸钠溶液。可醋酸钠本身并不能电离出氢离子或氢氧根离子，水溶液中相对多出来的氢氧根离子浓度是如何得到呢？为什么会有这样的变化？学生继续探讨分析，分组查阅资料，讨论交流，最后总结出盐类水解的实质。由此激发学生的探究兴趣，提升了学生思维品质，培养了分析问题、解决问题的能力，创新能力和合作精神，充分挖掘学生潜能 [5 ]。

3   利用实验失败，设置认知冲突

任何实验都有失败的可能，我们不怕失败，只怕没有正确对待失败的态度，失败是化学实验成功不可或缺的借鉴源泉。要把失败作为讨论的课题，利用学生由此产生的认知冲突，努力发掘实验教学的创新点，让我们的课堂活起来，促使学生思维活起来。

基于此，通过演示制备SO2来探究SO2的化学性质，采用如图1所示装置。当将SO2通入品红溶液中，由于开始只产生少量的SO2，品红溶液吸收较多SO2后，导气管中很快倒吸，颜色鲜艳，学生会惊奇地发现：“倒吸了！”全班的学生都转移了观察的视线，眼睛里流露出对实验失败的担忧和对实验未知的恐惧。教师从容地告诉学生：“没有危险，请继续观察思考。”实验结束后，交流讨论实验中观察到的现象，学生可高兴地得出结论：（1）SO2易溶于水，直接用导气管插入水溶液中，会发生倒吸，所以SO2尾气处理时要注意防止倒吸;（2）为防止继续倒吸，实验时在发生装置与性质实验的仪器中间连接了一个短进长出的广口瓶，称作安全瓶;（3）实验操作时应注意预见实验的危险性并加以防范。

4   利用改进、创新实验，设置认知冲突

教师着力抓住化学实验与环保的关联，诱导学生产生认知冲突，引发思考，可以帮助学生深刻地理解化学实验原理，掌握知识的运用。例如课本实验电解饱和食盐水中，要检验、吸收氯气，而氯气是一种有毒气体，要求学生分组、设计改进装置，要求有效防止环境污染，符合绿色化学的设计理念。学生经过查阅资料、讨论交流，有一组学生设计出如图2所示的实验装置。这套装置优点是： （1）将U形管改用烧杯做电解容器，可大大缩短两极间的距离，提高电解速率，使实验在较短时间内就能产生明显现象;（2）氯气的产生、检验和吸收都在干燥管这个密闭系统中完成，干燥管内入口处付着湿润的淀粉碘化钾试纸，球中填满蘸有氢氧化钠溶液的脱脂棉，可有效防止环境污染;（3）烧杯上面用透明塑料板固定装置;（4）改进后的装置成本低、污染少，操作简便、现象明显。化学实验的改进和创新目的是让学生新、旧知识应用产生认知冲突，从而使学生的探究精神得到发展，也就有利于激发学生的创新意识、创新精神，培养学生的创新能力、实践能力，提高学生科学素养。

在实验教学实施过程中，如果单一重复课本上的内容，目的指向过分明确，学生的思维太过平直，结果来的太简单，会降低他们的思维活跃程度，留给其思考的空间不大;但如能充分挖掘化学实验内涵，结合学生已有的知识和生活经验，通过创造多种情境，精心设计实验，诱导学生产生认知冲突，充分调动学生的好奇心和探究欲望，使其思维活动处最佳状态，就能够充分发挥实验教育功能。基于此，学生以积极的心态投入到化学实验活动中，通过实验过程情景体验，产生更加强烈的好奇心，形成探究源动力，更能够提升自身创新思维能力、实践能力，使化学实验教学真正成为“提高学生科学素养”的重要途径之一。

参考文献：

[1]冯燕.浅析怎样优化初中化学实验教学[J].软件：教育现代化（电子版），2014（16）.

[2]华利平.浅谈实验功能开发的视角[J].化学教与学，2011（9）.

[3]来玲玲，胡志刚.基于建构主义的认知冲突策略在化学实验教学中的运用[J].化学教与学，2012（8）.

[4]武秀辉.如何提高化学探究教学的实效性[J].中学教学参考，2011（11）.

[5]刘武通.使数学探究性教学富有生命[J].数学学习与研究（教研版）， 2010（18）.