聚焦认知冲突，优化高中生物课堂教学

吴莹

摘要：认知冲突是指认知主体在原有认知结构无法包容新知识时出现的思维活动。在高中生物教学中，学生所学新知和原有认知结构相矛盾，试图用原有的认知结构去解释、同化新知识。如果不能解释、同化新知识，则产生认知冲突。教师要聚焦学生认知冲突，抓住契机，优化教学，从而优化高中生物课堂教学。

关键词：认知冲突 高中生物 课堂教学

引言

认知冲突是高中课堂教学中常见的状态，如学生与教材观点和教师观点的冲突、学生对课本内容的怀疑等，认知冲突会使课堂教学进入真正的“学习”状态，因此教师要合理分析认知冲突产生的根源，以有效的方式应对学生的认知冲突，促进有效教学。从某种角度来看，认知冲突的产生源于学生对问题有自己的独立思考，并提出不同的观点。教师要有效、善于将认知冲突策略运用于教学中，在导入情境中、问题探究中和习题讲评中充分激活学生的思维冲突，引导学生自主思考，让学生在独立分析和解决问题的过程中优化认知结构，提升课堂教学效率，发展高中学生生物学科关键能力，塑造学生有学科特色的思维品格。

一、在课堂导入中诱发学生认知冲突

认知情境是课堂导入的前奏曲，教师要基于教学内容创设情境，从而激发学生的认知动机和学习兴趣。在引入新知识时，教师的教学方法可以用“问题式引入”“趣味式引入”等，诱发学生产生认知矛盾或冲突。例如，在教学人教版新教材必修一《分子与细胞》第2章《组成细胞的分子》时，教师首先可以提问学生：“我们在生活中都吃过糖类物质，那么大家可知道红糖、白糖、蔗糖等糖类物质是什么味道呢？”学生异口同声地回答：“甜的。”接着，教师可以说：“其实我们所使用的课桌、课本，其主要成分也是糖类物质。”学生摸了摸头脑，疑问道：“可是课桌和课本它们都不甜啊，怎么会含有糖类物质呢？”从而产生认知冲突。此时，教师可以据此认知冲突引入本节的教学内容，对学生说道：“那么它们为什么会属于糖类物质呢？接下来让我们学习本节课的内容。”其实，在生活中学生所吃到的糖都是甜的，所以在学生的认知里糖类物质都是甜的，但这只是表象而已。教师通过引入“糖类物质不一定都是甜的”这一概念，引起学生的认知冲突，提高学生的学习专注力，激发他们的求知欲，从而导入新课的教学。

可见，在导入情境中引发学生的认知冲突，有利于激活学生的“前认知”，诱发学生主动求知的思维，并不断激发学生的内驱力，让课堂导入有意思且有意义。

二、在问题探究中聚焦学生认知冲突

问题是认知冲突的“导火索”。在问题探究中，应用认知冲突策略有利于拓展学生的思维，提升学生思维的逻辑性、批判性和创造性，发展学生的学科思维能力。

苏联教育家维果茨基的最近发展区理论告诉我们，教师要通过设置一些问题探究活动，基于学生的既有认知结构，引发学生的认知冲突，使学生的认知由已知区走向最近发展区，从而将学生的认知能力和认知潜能最大化地发挥出来。例如，教师在教学高中生物人教版必修一第五章第4节《影响光合作用的因素》内容时，教师首先引入光照、温度以及二氧化碳对光合作用的影响。接着，教师给出相关的生物事实。如在夏季晴朗的白天，植物的光合作用强度随时间发生变化，在6至10点光合作用强度不断上升，10至12点光合作用强度不断下降，12至14点光合作用强度又不断上升，14至18点光合作用强度又不断下降，教师可以让学生解释这一天植物光合作用曲线变化的原因。学生根据已掌握的知识，快速地利用光照和温度对光合作用的影响解释6至10点光合作用强度的上升，以及14至18点光合作用强度的下降。但是学生存在一个疑问：中午光照更强、气温更高，为什么在10至14点光合作用强度会有下降的情况？学生甚至质疑这不可能，这引起了学生的认知冲突。此时，教师要聚焦学生的认知冲突加以引导，以拓展学生的创新思维，促进教学效果的提高。孔子说：“不愤不启，不悱不发。”教师可以借此时机给学生答疑解惑。在晴朗夏季中午，为何植物光合作用的强度出现下降？生物学形象地将其解释为“光合午休”，学生笑问：“植物也需要午休吗？”教师回答：“虽然中午的光照和温度都适合光合作用，但是还有其他因素在影响植物的光合作用，如植物叶片的蒸腾作用会造成植物大量流失水分，如果植物水分出现散失过多的状况，为减少水分消耗，植物会产生一个保护性机制，即关闭气孔。”接着，教师进一步追问道：“既然植物叶片的气孔被关闭，那水蒸气消耗也会减少，这会产生什么影响？”有同学就会想到：“气孔关闭会使气体无法进入叶片，植物叶片对二氧化碳的吸收就会减少，二氧化碳吸收少了，光合作用就会降低。”教师在解惑中不断启发和点拨学生，培养学生思维的敏捷性。可见，有效地解决认知冲突问题，发展了学生的学科认知能力，同时也培养了学生的学习兴趣，在学生的心里种下了科学探究的种子。

三、在习题讲评中激发学生认知冲突

教师在习题讲评中，要注意激发学生认知冲突，并引导认知冲突的发展方向，让学生多元化思考习题，从而提高习题讲评课的质量。不同的解题思路会引发学生间的认知冲突，提高学生的思考能力。有些解题思路表面看来很合理，实际上在仔细思考下，其认知逻辑却存在着一定的问题。例如，杂交子（Aa）自交，所产生的隐性个体（aa）会死亡而淘汰掉，问自交兩次所产生的子二代中，纯合子所占比例。两名同学各有不同的解法。同学A的解法为，假设每代隐性个体仍然存在，则每代各基因型比例在F2中，AA所占比例为14+12×14=38，Aa所占比例为12×12=14。若考虑隐性个体aa被淘汰，则在F2（AA、Aa）中，纯合子AA所占比例为38÷38+14=35。同学B的解法为，在F1中，aa被淘汰后，AA占13，Aa占23。F1中Aa自交产生的后代中，aa被淘汰后，又是AA占13，Aa占23。最后，AA所占比例为13+23+13=59。在两名学生展示着两种解法时，绝大部分学生觉得这两种解法都很有道理，但是得出的结果却不一样，究竟哪种解法有错呢？出错的步骤又在哪儿？不同的答案激发了学生的认知冲突。学生在思考、交流后，得出的结果是：同学A的错误在于aa已经淘汰了，那么就不能当它们存在;同学B的错误在于，在F2中淘汰了aa基因型，那么F1中的Aa就占不到23。教师通过展示两名学生不同的解题思路，激发了学生的认知冲突，并经过自己独立思考和同学间的讨论，得出正确的解法。

可见，在习题讲评中，教师应用认知冲突策略教学方法，调动学生思维，让学生在“愤悱”状态下循序渐进地思考问题，这体现了“以学习者为中心”的当代先进教学理念，从而促进学生认知的飞跃和提升，学生也会在认识冲突和认识提升等思维活动中获益匪浅。

结语

综上所述，在高中生物教学中，应用认知冲突策略是很有必要的。为培养学生发展高中生物学科特有的思维品质，教师要灵活运用认知冲突策略于教学中，从实践中不断改进教学方法，探索出一条适合认知冲突策略应用的发展道路。教师在实践中重视认知冲突策略在生物教学中的作用，积极应用认知冲突策略来教学，这对提升课堂教学实效、发展学生的学科素养也具有深远的现实意义。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]史甜甜.高中生物教学中运用认知冲突策略的研究[D].温州：温州大学，2019.

[3]唐晓春.“认知冲突”情境教学法在高中生物教学中的应用[J].中学生物教学，2015（11）：1012.

责任编辑：黄大灿