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标题 化学教学方法对不同层次学生的影响
范文 杨季冬+吴冰寒+毕文婷
摘要：认知冲突法被广泛用于化学课堂之中，研究中分别用认知冲突法和直接教学法对学业水平较高和较低的学生进行教学，形成一个2×2的实验，通过课后的即时试卷分数来衡量不同教学方法对不同学生的影响。结果表明：化学教学方法对不同学业水平的学生有着不同的影响，化学教学中认知冲突法更有利于学业水平较高的学生，而直接教学的方式则更有利于学业水平较低的学生。
关键词：认知冲突；直接教学；化学教学方法；学业水平
文章编号：1005–6629（2016）8–0014–04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
利用认知冲突（cognitive conflict）是一种重要的教学方法，在每一次听课中，或多或少的会看到教师利用各种方法让学生产生认知冲突。但是某种教学方法是否会有利于所有学生的学习？本文通过实证研究探究了化学教学中认知冲突教学法和直接教学法对不同层次的学生的影响。
1 问题缘起
皮亚杰是研究认知冲突的先驱，他认为认知冲突对于学习者有着重要作用，认为学习者的经验与现有的观念不匹配时思维平衡就会被打破，为了保持平衡，学习者就会产生学习行为[1]。对于认知冲突定义的表述有很多，但核心是一致的，即认知冲突指认知发展过程原有概念或认知结构与现实情境不相符时在心理上所产生的矛盾或冲突[2]。国内外许多学者对认知冲突进行了大量的研究，其中有的学者关注学习者的认知特点，比如动机研究[3]、前概念[4，5]等，也有学者关注到在课堂上由于认知冲突而产生的教学效果[6]，另外也有大量学者研究了认知冲突产生的特点[7]。而大多数的国内学者则是研究在具体的教学中如何产生认知冲突，如何应用认知冲突。比如陈玉乔研究了如何巧设认知冲突[8]，沈峥研究了认知冲突法在化学教学中的具体应用[9]，罗美玲则研究了认知冲突策略在概念转变中的应用[10]。
从已有文献来看，设置认知冲突是一种重要的教学方法，被大家认可，并被广泛应用于化学课堂之中。苏春林通过实证研究得出利用认知冲突教学的实验班成绩优于利用常规教学的对照班[11]，但在与一线化学教师的交流时发现有些教师认为设置认知冲突的教学效果不太理想，不如使用直接教学。这里的直接教学（direct instruction）是一种教学方法，是一种小步骤呈现材料，停下来以检查学生的理解，引导学生积极参与的系统方法。罗森斯海纳认为，如果教师要求学生学会些什么，那么就应该直接教给他们。直接教学是一种以教师为中心的策略，主要由教师呈现信息。教师的作用是尽可能以直接的方式把事实、规则和动作序列传达给学生。在直接教学中，学习的意思是参与、吸收教师直接呈现的观点、技能和信息[12]。
这引起了笔者的兴趣，可能存在其他因素影响着化学教学方法的教学效果，因此需要进一步做深入细致的研究。我们猜想认知冲突教学法可能对于不同的学生有着不同的效果，因此设计了以下实验进行实证研究。
2 研究设计
2.1 实验设计
本实验将九年级化学中“空气是由什么组成的”作为的课堂教授内容（主要是红磷燃烧实验），授课教师将分别利用认知冲突和直接教学两种方法中的一种对四个班级进行授课（其中两个班级用认知冲突法授课，另外两个班级用直接教学法），然后利用相关习题对学生进行检测，数据会根据教学方式以及学生的学业水平高低分别处理，根据习题完成的正确率来推断不同教学方法对不同学业水平学生的教学效果。因此，本研究采取了2×2的设计，学生的学业水平和教学方法作为独立变量，测量习题的正确率作为因变量。
2.2 研究对象
本实验的研究对象是武汉市某公立初中九年级四个班的部分学生。这四个班级属于该学校同一层次班级，共两名教师承担这四个班的化学教学任务。实验过程中有两个班利用认知冲突法教学，另外两个班利用直接教学法。
我们区分学生学业水平高低主要依据最近的年级统考的综合成绩，并参考化学单元测验成绩，最终结果如表1所示。

2.3 测量与评价
本研究采用自编习题对学生学习结果进行测量，习题均与课堂内容相关。为了减少其他因素对结果的影响，所有试卷均是在授课结束后立即发放，到时间后现场回收。之后进行改卷，并将分数录入SPSS17.0进行数据分析。
需要说明的是，为了保证实验的客观性，一个班级所有学生都将进行测验，但并不是该班级所有的学生都属于学业水平较高学生或学业水平较低学生范畴，比如其中某班共48人，但是实际参与分数统计的学生只有29人（学业水平较高学生15人，学业水平较低学生14人）。
2.4 教学方法说明
保持两种教学方法的相互独立性是本实验的关键，因此，在实验开始前笔者与参与研究的二位老师进行了详细沟通。在此环节，首先向二位老师介绍本研究的目的、方法、要点等，然后我们根据本实验设计的基本思路、相关文献及教学设计和二位老师的教学经验，制定了相应教学计划。
直接教学法主要采用教师讲授的形式，而利用认知冲突进行教学时，则会设计一些问题让学生产生认知冲突，再引导学生解决认知冲突。两种教学方式的教学流程如图1、图2所示。

其中认知冲突教学序列是从教师呈现问题开始，让学生思考如何测量空气中氧气的含量。然后直接让学生分组讨论实验的大致思路及方案。此时学生会出现一些错误（比如使用木炭来消耗氧气），甚至有些小组没有设计思路。接下来针对学生的思路进行师生交流活动，此时原本认为实验设计合理的学生会受到其余组的学生的质疑（产生认知冲突），在教师的组织下，得出一个大家都认为合理的方案（实际过程中该方案不存在原理错误的问题）。然后根据该方案，由学生来描述，教师进行操作。由于学生容易忽略实验细节问题，因此初次实验容易失败（在本研究实际过程中当氧气耗尽，由于没有冷却到室温便打开止水夹，导致回流水不足1/5）。由于结果与学生预想的不一致（产生认知冲突），教师组织学生讨论可能的原因，该讨论为开放式讨论，教师并不预设参考原因。结合学生的想法，教师对可能造成实验失败的原因进行总结后，重新实验，并得出正确结论。最后教师对实验进行总结。
而直接教学法同样也是以教师呈现问题开始，之后教师会直接说明实验的设计思路，比如直接告诉学生为什么用磷而不用木炭，然后学生根据实验思路分组进行实验设计，在教师的引导下得出较为完善的实验方案。教师根据实验方案进行实验时，边操作边讲述实验的细节，比如红磷要过量、等装置冷却到室温再打开止水夹等，使得实验一次成功，即水的回流大约在1/5处。然后由教师列出一些错误的操作，引导学生讨论这些错误操作对实验结果的影响。最后教师对实验进行总结。
3 数据分析
在用SPSS17.0软件进行数据分析时，我们将接受认知冲突教学的学业水平较高和较低学生编为第1组和第2组，接受直接教学的学业水平较高和较低学生编为第3组和第4组。
3.1 学生总体结果
对数据进行均值检验，得到结果如表2所示。从表2中可以看到，第1组学生的平均分最高（10.09），第2组学生的平均分最低（5.67），且第1组的平均分数约为第2组的两倍。而第3组与第4组学生的平均分（分别为8.12、7.10）与总体的平均分（7.89）接近。由此可以看出，利用认知冲突教学的高水平学生与低水平学生之间的分数差距较大，而利用直接教学的高水平学生与低水平学生之间的分数差距较小，利用认知冲突教学似乎对于学业水平较高的学生十分有利，而对于学业水平较低的学生不利，利用直接教学的方法则更有利于学业水平较低的学生。为了强化上述的初步结论，我们将对数据作进一步处理。

3.2 学业水平高学生的结果
学业水平高的学生分别是前文提到的第1组和第3组，对两组进行独立样本t检验，结果如表3所示。
由表3中sig<0.05可知，这两组学生的分数有显著差异，第1组均分高于第3组，因此认知冲突法对学业水平高的学生更有效。

3.3 学业水平低学生的结果
学业水平低的学生分别是前文提到的第2组和第4组，对两组进行独立样本t检验，结果如表4所示。
由表4中sig<0.05可知，这两组学生的分数有显著差异，第4组均分高于第2组，因此直接教学法对学业水平低的学生更有效。

4 分析与讨论
根据上述数据情况，认知冲突教学法并没有比直接教学法的效率更高，这也验证了之前的假设，即认知冲突教学法对于不同的学生有着不同的效果。
在此研究中，我们根据认知冲突和直接教学的一些原则设计两个教学序列。实际上，最终的测试结果是一个教学序列的综合结果，一个教学序列的各部分到底对最后的结果有着什么样的影响显然已经超出本研究的范畴。
而对于这样的结果，认为有以下原因：
（1）学业水平较高的学生往往勤于思考，较为主动，因此，一旦发现有认知冲突会积极去解决。所以，在课堂讨论中他们思维敏捷，而学业水平较低的学生看似参与，但参与度可能不高。因此，认知冲突法对于学业水平较高的学生更加有效。
（2）在直接教学中，很多知识点是由教师直接呈现，然后反复训练。这样一种较为传统的教学方式需要学生在课堂上集中注意力，而让学生思考的部分较少。当学生听课注意力相近时，学业水平较低的学生同样在课堂上能记住许多要点。因此，利用直接教学法对于学业水平较低的学生较为有效。
通过上述的数据分析处理，本研究得到以下结论：（1）化学教学方法（认知冲突法和直接教学法）对不同学业水平的学生的影响有差异；（2）化学教学中，认知冲突法有利于学业水平较高的学生；（3）直接教学法有利于学业水平较低的学生。
本研究通过教学实验研究得到研究结论，但是也还有进一步研究的空间。第一，由于资源有限，所以本研究只是选了一节课的内容进行干预，后继研究可以进行更长时间的干预来检验效果。第二，本研究得出了一系列的结论，而对于造成此结果的原因，文中虽略有讨论，但仍需在后续研究中深入探讨。第三，学生学业水平的差异会影响教学方法的效果，但这很可能并不是唯一因素，比如教学内容也可能是影响因素，对此还可以做进一步的实证研究。
参考文献：
[1] Piaget， J.. The Equilibration of Cognitive Structures[M]. Chicago： University of Chicago Press， 1985.
[2]车文博.当代西方心理学新词典[M].长春：吉林人民出版社，2001：299.
[3] Kang， S.， Scharmann， L. C.， Noh， T. & Koh， H.. Cognitive Conflict and Situational Interest as Factors Influencing Conceptual Change [J]. International Journal of Environmental and Science Education， 2010， 5（4）： 384～405.
[4] Limón， M.. On the Cognitive Conflict as an Instructional Strategy for Conceptual Change： A Critical Appraisal [J]. Learning and Instruction， 2001， （11）： 357～380.
[5]赵军志.前概念对化学概念的影响及其转变策略的研究[D].武汉：华中师范大学硕士学位论文，2007：28～29.
[6] Chan， C.， Burtis， J. & Bereiter， C.. Knowledge Building as a Mediator of Conflict in Conceptual Change [J]. Cognition and Instruction， 1997， 15（1）： 1～40.
[7] Druyan， S.. A Comparison of Four Types of Cognitive Conflict and their Effect on Cognitive Development[J]. International Journal of Behavioral Development， 2001， 25（3）： 226～236.
[8]陈玉乔.巧设认知冲突提升化学教学有效性[J].化学教学，2012，（1）：18～20.
[9]沈峥.“认知冲突法”在化学教学中的应用[J].化学教学，2007，（10）：1～3.
[10]罗美玲.认知冲突策略在概念转变中的应用研究[J].化学教育，2014，（5）：34～36.
[11]苏春林.认知冲突教学策略在中学化学教学中的应用研究[D].福州：福建师范大学硕士学位论文，2014：61.
[12]于素红.论直接教学[J]外国教育研究，2013，（11）：4.
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更新时间：2025/3/15 1:33:45