对立、缺失、多样：初中科学三维认知失调任务设计*

翁奇|浙江省杭州市安吉路实验学校

任务活动的控制感对学习动机有重要影响。海德的平衡理论与费斯廷格的失调理论指出，一旦产生了实际与预想不一致的情况，人们就会设法通过各种调整来减少不适感。而当前初中科学课堂教学中，大部分学习任务仅为了引出教学主题，认知失调类的任务较少。笔者认为，教师应当先剖析科学任务的结构，再针对任务的条件加以“否定、删减、增设”，创设出“对立、缺失、多样”三个维度的认知失调任务，并用一定的逻辑顺序排列，以此激发学生强烈的学习动机，使其深层次地剖析任务的充分和必要条件，进而推理论证、构建新知，最终发展高阶思维。

一、理成分、建表征，剖析初中科学任务空间

A.纽厄尔和H.A.西蒙的“问题空间”理论指出了问题的构成成分——问题的初始状态，要求达到的最终状态，在问题解决过程中各种可能的中间状态。如果将其应用于初中科学任务的剖析，则初始状态是指科学任务的背景与条件，中间状态是指完成任务所需的科学知识、能力与思维，最终状态是指科学任务的指向或目的。

（一）条件·指向：科学任务的初始状态与最终状态

科学任务的条件主要是实验器材或活动材料，科学任务的背景主要是相关的生活或问题情境，二者对应并组成任务的初始状态。科学任务的指向或目的，主要是指实验结果或科技制作成品，为科学任务的最终状态。下面以“比较防滑鞋的防滑效果”和“测定空气中的氧气含量”两个科学任务为例说明，详见表1。

表1 科学任务的初始状态和最终状态

（二）知识·路径：科学任务的中间状态

科学任务的中间状态，分为“科学知识”和“解决路径”两大部分，前者主要指科学任务所涉及的科学现象、概念、规律、原理等，后者主要包括完成科学任务的具体操作以及操作后的现象分析和数据处理等。教师可指导学生按上述标准将科学任务的中间状态提炼归纳。仍以“比较防滑鞋的防滑效果”和“测定空气中的氧气含量”两个科学任务为例，详见表2、表3。

表2 “比较防滑鞋的防滑效果”任务中间状态

表3 “测定空气中的氧气含量”任务中间状态

（三）成分·流程：科学任务的可视化表征

科学任务的完成具有严格的流程，因此科学任务的各个成分可根据完成的步骤加以排列，并用流程图准确地表征科学任务的问题空间。流程图能同时展现问题的成分及其关系，若成分的关系为前后递进，则用箭头表示；若成分的关系为等价并列，则用连线表示。教师可指导学生用流程图来表征科学任务的问题空间，如“比较防滑鞋的防滑效果”和“测定空气中的氧气含量”两个科学任务空间图，详见图1、图2。

图1 “比较防滑鞋的防滑效果”科学任务空间示意

图2 “测定空气中的氧气含量”科学任务空间示意

二、变成分、提思维，设计三维认知失调任务

人类高阶思维的指向较多，其中，思维的批判性、完整性以及发散性是较为重要的部分。思维的批判性是指独立对某些知识分析和评判，能区分正和反两种不同的属性，对于有迷惑性的属性能去伪存真从而获得正确的关联。教师可对某些任务的条件加以反向设定，让学生思辨，从而培养思维的批判性。思维的完整性是指对于某个知识能否建立充分的限定成分来精确表述，体现了思维的广度。教师可删减某些任务的条件，让学生补添，从而培养思维的完整性。思维的发散性是指对于某个知识能否从不同的角度或方面加以表征和应用，或对于某个问题能否有多种不同类别的解决方案。教师可增设某些任务的条件，让学生多样化地选择解决路径，从而培养思维的发散性。

因此，教师将可完成的科学学习任务的条件加以“否定、删减、增设”，就能创设出“对立、缺失、多样”的认知失调任务。教师在课堂教学中合理布置此三类认知失调任务，可促进学生对科学事实、概念、规律的深层次理解，提升其科学思维的完整性、批判性和发散性。

（一）否定条件，创设“对立失调”任务

费斯汀格认为，逻辑与观点不一致，或者与过去的经验相背离，都可以产生失调现象。因此，将某一认知元素变换为相反意义的元素，就能激发认知失调，从而促进学习的发生。通常，可作为认知元素设立“对立失调”任务的是：科学的定义性概念中，一些相关的概念；科学的规律中，组建规律的其中一个概念；科学实验中，某一操作环节或药品装置。迁移至初中科学的任务设置，教师可将某一个任务条件加以否定，创设出“对立失调”的任务，让学生经历认知失调后产生主动构建新知的渴望。

“对立失调”任务是指：教师将常规科学任务的某一条件调整为否定状态，使原科学任务由于“条件对立”而无法完成，进而使学生产生认知失调。如“不对一支笔用力，如何改变它的动能”这一“对立失调”任务，是将“力”这一原有的任务条件否定而导致任务无法完成。具体设计路径为“拆解任务→否定条件→设计任务”。

首先拆解任务，将科学任务拆分成“条件与指向”两大部分，如任务“用力使物体形变”，“力”是条件，“形变”是指向。其次否定条件，将任务的一个条件调整为否定状态，如将“力”这一条件调整为“没有力”。最后设计任务，将否定后的任务条件与原任务指向加以组合，创设出“由于条件对立而无法完成”的任务，如任务“试着不用力，让物体发生形变”。部分典型的“对立失调”任务详见表4。

表4 “对立失调”任务

由表4可见，有意识地将任务的某一个条件加以否定，而设计出无法完成的“对立失调”任务，如任务“独力改能”，学生就能通过尝试完成任务，产生认知失调，进而认识到被否定的任务条件“在力的方向上运动的距离”是科学知识“功”的必要因素，提升思维的批判性。

（二）删减条件，创设“缺失失调”任务

当新的科学信息无法被学生原有的认知结构同化或顺应时，其认知结构就会被打破，需进一步重组与改造，从而在较高层次上重新平衡，最终形成科学认知心理的“平衡→不平衡→新的平衡”螺旋上升过程。将完整的一部分科学信息删去关键的部分，学生就难以将其与自身的认知结构有效关联，于是形成认知失调。通常，可设置“缺失失调”任务的是：对科学的定义性概念，可删去某一相关的概念；对科学的规律，可删去组建规律的其中一个概念；对科学实验，可删去某一操作环节或药品装置。教师创设出“缺失失调”的任务，可激发学生认知发展的动力，使其主动构建新知。

“缺失失调”任务是指：教师删减科学任务的某些条件，使科学任务由于条件缺失而无法完成，进而使学生产生认知失调。如“给出小灯泡、电池，让小灯泡发光”这一“缺失失调”任务，因为没有“导线”这个条件而无法完成。具体设计路径为“理清条件→删减条件→设计任务”。

首先理清条件，将科学任务条件罗列完整，如任务“让两个不同物体摩擦起电”的条件有“两种不同物体、物体都是绝缘体、两个物体相互摩擦”。然后删减条件，删去若干个原任务的条件，形成新任务的条件，如删减条件“两个物体相互摩擦”。最后设计任务，组合新任务条件与原任务指向，从而创设出“由于缺失某个充分条件而无法完成”的任务，如任务“用两个纸球在不摩擦的情况下起电”。部分典型的“缺失失调”任务详见表5。

表5 “缺失失调”任务

由表5可见，有意识地删减任务的条件，使得任务无法完成，如任务“以水烧水”，可让学生经历认知失调，从而感悟到缺失条件“吸热”是“液体沸腾”的必要条件，提升思维的完整性。

（三）增设条件，创设“多样失调”任务

认知失调理论认为，失调认知与协调认知的数量关系会影响认知失调的程度。因此，将一些良构性的问题，通过增设条件转换为非良构的问题，可设置出认知失调任务。通常，设置“多样失调”任务的策略是：对科学的定义性概念，可增加某一相近的概念；对科学的规律，可增加组建规律的某个概念的相似概念；对科学实验，可增加某一操作环节或药品装置。教师通过增设相关冗余的条件，创设出“多样失调”的任务，可引导学生建立新的认知平衡，使其主动构建新知。

“多样失调”任务是指：通过增设任务条件，将封闭式的单一任务转变为开放式的多样任务，使任务路径多样而显著降低完成的速度，进而使学生产生认知失调。如“促光而上”任务：利用平面镜、凸面镜、凹面镜、凸透镜、凹透镜，让一束平行光向上偏折。由于方案多样，学生在完成过程中就会出现诸多遗漏。具体设计路径为“分析条件→增设条件→创设任务”。

首先分析条件，对常规性任务的条件加以分析，如任务“用电热丝更快地点燃火柴头”，具有3个条件“1根电阻丝、1节电池、若干导线”。然后增设条件，如条件“1根电阻丝”增为“3根长度相同的电阻丝”。最后设计任务，将新任务条件与原任务指向组合，创设具备数个解决路径的“多样失调”任务，如任务“电丝取火”，条件有“3节电池、3根长度相同的电阻丝、若干导线，尽快地点燃火柴头”。部分典型的“多样失调”任务详见表6。

表6 “多样失调”任务

由表6可见，有意识地增设任务的条件，设计出具有多种解决方法和路径的“多样失调”任务，可促使学生通过元认知对任务条件加以研判，对比论证最优方案，加深对知识的深度理解。如任务“多布制垫”，学生经过多种布料的组合与叠放的尝试，形成“影响摩擦力大小的因素有粗糙程度和压力大小”的科学观念，提升思维的灵活性与深刻性。

在学生构建新知之后，教师可让学生对失调任务条件加以适度调整再完成任务，使其思维的批判性、完整性、灵活性、深刻性再次提升。首先，关于“对立失调”任务，学生将部分条件调整为否定状态，从而完成任务；其次，关于“缺失失调”任务，学生补添相关条件，从而完成任务；最后，关于“多样失调”任务，学生遴选最优条件完成任务。整个学习过程，是将认知失调状态再次变为认知平衡状态，以形成科学学习的闭环，提升学习效能。□◢