创设认知冲突情境 开展生物概念教学

    张祥

    [摘? ?要]认知冲突是一个重要的心理学概念，课堂教学就是要适度引发学生的认知冲突。在生物概念教学过程中，要善于从生活经验、生产实际、科学实验、科学史料、自然现场以及教师语言等方面创设教学情境，引发学生产生认知冲突，激发学生学习兴趣，促进学生主动探究、发展思维，从而培养学生生物学科核心素养。

    [关键词]概念教学;认知冲突;教学情境

    通常，学生在学习生物课程之前，已经具备一些关于生物科学问题的知识或观念，即前科学概念。这些概念是学生在自己的日常生活、实践体验、人际交往等亲身经历过程中形成的。其中有些与科学概念相悖，是错误概念。当学生在生物课堂上学习新的知识与概念时，往往与头脑中已建立的认知结构产生冲突，从而激发好奇心和质疑，产生自主探索的意识和行为，学习新知识、新概念。可见，课堂教学适度引发学生的认知冲突是激发学生学习兴趣、引导学生主动学习和探究学习的有效途径与手段，也是生物概念教学的重要策略。

    一、利用生活经验引发认知冲突

    中学生具有一定的生活经验，有些是正确的，有些是错误的。无论经验正确与否，都可以用来创设隐含认知冲突的教学情境。例如学习“染色体变异”时，教师可以利用生活中常见的无籽水果来创设情境，从而使新知识与学生头脑中已有的认知结构产生冲突，激发学生的学习兴趣，并通过交流讨论、教师讲解，使学生建立新的正确的稳定的认知结构。

    二、利用生产实际引发认知冲突

    生物科学与工业、农业等联系紧密，生物课应尽量结合工农业生产实际来创设教学情境，让学生以生产现场为背景、以问题解决为目的开展学习。例如，在开展教学“基因工程及其应用”一课时，可以借助下面的资料（配以图片）为新课设置教学情境。

    （1）蜘蛛丝是自然界最奇特的物质之一，具有极强的韧度（好过钢材）。但蜘蛛不能像家蚕那样家养，而且蜘蛛有相互蚕食的习性，所以不便于大规模养殖。因此，科学家一直希望能找到其他生物制造蜘蛛丝的办法。

    （2）目前全球的氮肥生产要耗费世界总电力的3%～4%，而施到土壤的氮肥又只有约10%能被农作物吸收，所以容易造成土壤和水体的大面积污染。那么，能不能找到一种方法，让农作物自己直接固定空气中的氮呢？这样，就解决了耗电低效与污染的问题。

    这样的教学情境为学生的学习设置了认知冲突，打破了学生原来认为不同物种间存在生殖隔离，它们的基因也不能在其他物种体内表达的观念，从而激发了学生的求知欲。

    三、利用科学实验引发认知冲突

    克里克中心法则得以补充和修正，就是因为实验显示的事实与传统中心法则之间存在冲突。生物实验具有直观性和情境性，非常适合用来创设认知冲突情境。实验所展示的生命世界的神奇变化与鲜明直观的生物现场，是学生对生物课产生兴趣的重要源泉，它能有效地提供激起矛盾的新刺激。因此，利用生物实验设置认知冲突，更容易使学生进入学习情境。例如，在“植物蒸腾作用演示实验”中，当插在红墨水中的枝条上的叶片叶脉变红时，可以引导学生思考：为什么叶脉先变红？请猜测一下，红墨水是通过茎的什么部位运送到叶脉中？在学生作出回答后，教师再用茎横切面来检验学生的猜测是否正确。这项实验教学设计，可能诱发两次认知冲突：前一个问题可能引发实验现象与原有认知结构之间的认知冲突;后一个问题可能引发学生猜测的结果与茎横切面所显示的实际结果之间的认知冲突。这样的认知冲突创设，能使学生对蒸腾作用的概念产生更清晰的认知与更深刻的理解。

    四、利用科学史料引发认知冲突

    生物新课程加强了对生物科学史的挖掘。生物科学史揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程，展示了生命科学各个学科形成的历史以及各个学科之间的联系，讲述了在知识探究过程中科学家之间的合作以及所持观点之间的碰撞与论争。例如，在酶的本质探索历程中，学生首先会初步建立“酶是活细胞产生”“酶具有催化作用”“酶是蛋白质”的认识结构;后来进一步了解到美国科学家切赫（T.R.Cech）和奥特曼（S.Altman）发现少数RNA也有催化作用，这时就出现了认知冲突。学生需要修改原先的认知，建立一个新的认知结构：酶是由活细胞产生的具有催化作用的一类特殊有机物。此外，還有细胞学说的建立、朊病毒的发现、生物膜结构的揭示、光合作用的探究历程等，都适合通过科学史料创设认知冲突的教学情境。

    五、利用自然现场引发认知冲突

    教师可以利用教科书或学生持有的解释模型与不能被这种模型解释的自然情境之间的矛盾，来创设认知冲突情境。例如，“生物与环境”在初中和高中生物课程中都是重要的教学内容。在讲到生态系统、种群密度和生态演替等内容时，可以选择到自然绿地开展教学，这样学生会发现自然界远比教材所讲的复杂和丰富，从而促进学生对现实生态系统复杂性的理解。此外，教师也可以通过影像技术来反映真实现场。比如，用DV或相机将诸如堆满生活垃圾的河流、冒着浓烟的烟囱、沙漠化的草原、干旱的农田等真实现场拍摄下来，用于相关内容的课堂教学，为学生带来视觉刺激和认知冲突，从而激发学生的学习欲望。

    六、利用语言直观引发认知冲突

    语言表达是教师教学的一项重要基本功，优秀的教师能够通过自己生动有趣、诙谐幽默的表达和描述，让学生脑海中浮现出一幅幅生动的画面，通过与学生熟悉的实物类比，创设教学情境。例如，在解释生物的性状是如何遗传给下一代的问题时，教师可以将这一过程形象化为“电视台演播厅现场演出—转化成无线电波中的电信号—翻译成电视中的图像”，从而帮助学生深刻理解这一问题。

    总之，课堂教学要激发学生的学习兴趣，吸引学生的注意力，引导学生主动参与思考与建构知识，通过创设合理的教学情境，适度引发学生的认知冲突，引起学生学习需求的不平衡，从而激活学生的思维，让学生乐于学习，主动参与课堂探索，主动获取解决问题的方法。这也是在核心素养培育背景下生物课堂教学转型必须要重视和落实的问题。

    （责任编辑? ?姚力宁）