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摘要：本文结合生物新课程教学实践案例，从课堂教学中设置认知冲突的必要性和生物课堂设置合理认知冲突的方法两个方面探讨了如何在课堂教学中巧妙设置矛盾，引发认知冲突，有效实现学生认知结构构建的问题。
关键词：教育管理；学科教学；生物课堂；认知冲突；引发策略
认知冲突是指人们意识到认知结构与外在信息或者认知结构各个成分之间存在矛盾的一种知觉状态。建构主义学习理论认为，学生的学习过程实际上是在与周围环境的相互作用过程中，通过同化和顺应，逐步建构起关于外部世界知识，从而使自身的认知结构得以发展的过程。在这一过程中，如果在新知识与原有的认知结构之间产生无法包容的矛盾，即存在认知冲突，将会引起学生认知结构上的不平衡，从而激起学生强烈的探索愿望和学习兴趣，促使他们对认知结构进行同化和顺应，以达到新的平衡。因此在教学中注意激发学生的认知冲突，有利于激发学生的认知需要，使学生的学习内驱力达到高峰，促进学生主动思维，实现认知结构的有效构建。
一、课堂教学中设置认知冲突的必要性
1.形成悬念，激发思维，新知识导入顺理成章。
认知心理学家研究发现：设置认知冲突可以强化学生注意，促使头脑保持一般警觉和知觉的集中。在课堂教学中设置认知冲突可以形成悬念，使学生产生企盼、渴知、欲答不能、欲罢不忍的心理状态，由此激发学生的求知欲和内驱力，引发学生的积极思维，从而使新概念新模型的导入自然顺畅。
2.强化注意，聚焦思维，增强课堂有效性。
认知心理学家认为：当学习者发现不能用头脑中已有的知识来解释一个新问题或发现新知识与头脑中已有的知识相悖时，就会产生“认知失衡”，因为人有保持认知平衡的倾向，所以认知失衡会导致“紧张感”。为了消除这种紧张的不舒服感觉，就会产生认知需要（内驱力），努力求知，萌发探索未知领域的强烈愿望。在学生努力求知，变“失衡”为“平衡”的过程中，学习的主体活动得到了有效体现，思维得到了发展，解决问题的能力得到了提高。课堂教学中教师有意设置认知冲突，可以调节学生的注意焦点和紧张度，形成认知结构的节点，使学生的思维节节攀升，整堂课犹如一首起伏跌宕的乐章，彰显蓬勃的生命力。反之，没有认知冲突的课堂教学就象一潭没有涟漪的静水，气氛平淡，没有教学高潮，学生的思维松弛，大脑皮层出于惰性状态，认知兴趣无法维持。
3.激发矛盾，引起内需，保持学习的主动性。
没有认知冲突的学习过程，学生对所学内容不会有深刻印象，所学知识容易遗忘。在教学中合理设置认知冲突，可以形成悬念，引起学生的注意，使学生明确学习的任务和方向。当学生发现用已有的经验不能解释当前的问题，就会产生失衡。失衡会激起认知的内驱力和探究欲望。所以通过设置矛盾情境，让学生意识到原有认知是无法解决当下问题的，从而放弃原有认知，通过内化和顺应，构建新的认知。在这样的矛盾冲突中，学生能自觉地对原有认知进行批评和反思。
二、生物课堂设置合理认知冲突的方法
1.利用前后知识矛盾，激发认知冲突
（１）案例1：生长素的生理作用。在了解生长素的发现过程后，学生已经把“生长素是促进生长的一种植物激素”的概念深刻地纳入自己的认知结构中，这时教师呈现植物生长与生长素的浓度之间的关系曲线以及植物的顶端优势图片，学生就会大惑不解，前后知识明显相互矛盾，难道说生长素还能抑制植物生长？看着学生们一个个从双眉紧锁到略有所思，笔者知道他们已经在顺应新的变化，企求重构认知结构了。
（２）案例2：摩尔根的连锁互换定律。学生已有了基因的分离定律和自由组合定律，也就是说学生已经把这两个定律纳入他们的认知结构。所以当教师呈现纯种的灰身长翅和黑身残翅杂交，学生很熟练地写成F1的基因型和表现型（灰身长翅）。当教师让学生预测FI和双隐性个体测交时，学生异口同声地说出了测交后代的表现型和比例：灰身长翅 : 灰身残翅 : 黑身长翅 : 黑身残翅=1 : 1 : 1 : 1。此时，教师可马上用多媒体演示测交结果，学生们惊讶不已，为什么不象他们预测的那样呢？他们对这样前后矛盾的事实非常感兴趣，迫不及待地想要知道原因何在，想让教师带领着去探索、推测、验证。
２.利用探索性实验，制造认知冲突。
探索性实验是指在教师的鼓励、启发、引导下，让学生在实验材料、实验试剂、实验方法等方面进行探究，自主实验，发现问题，积极探索。这类实验有利于学生主体性的发挥和创新精神的培养。
案例：演示萤火虫发光器的ATP实验。把萤火虫发光器的干粉分别放入两试管，再在两试管中放入等量ATP和葡萄糖，把两试管置于暗处，不久，放入ATP的试管出现荧光。看到这些现象学生们普遍惊讶不已，教师引入“ATP和葡萄糖哪个是直接能源物质”，从而在学生强烈需求下导入新课。
3.利用前科学概念，创设认知冲突。
前科学概念即前概念，是指通过日常生活中感性认识积累起来的一些概念。有些前概念与科学概念一致，但更多的是貌似正确，其实是错误的或是不严谨的，这会阻碍科学概念的形成。教师可以利用学生的前科学概念，设置矛盾冲突，从而改变错误概念。
案例：生态系统的能量流动。课后有一道基础题，题目中给出了两张传统农业和生态农业的图片，要求学生画出相应的能量流动图解。由于有了能量流动的理论知识，学生没有太多迟疑，熟练地绘制起来。笔者四周巡视，发现了一个共同的错误：学生都在牲畜粪便与农作物之间画上了箭头，而且理直气壮地表白，因为农作物要施肥，是吃肥料长大的。这就是前科学概念的影响。笔者顺势抛出三个问题：植物是通过什么方式进行同化作用获得能量的？有机肥中的能量去了哪里？有机肥为植物提供了什么营养？学生进行讨论，终于澄清了“植物吃肥料长大的”这一错误概念，对能量流动的本质有了更深刻的理解。
4.利用科学史实，诱发认知冲突。
每一部科学史话，既是科学家艰苦努力、敢于创新、不屈不饶的探究历程，又是科学方法、科学思维的凝聚。通过科学史实的生动叙述，可以从中引出问题，激发认知冲突。
案例：光合作用的发现过程。普利斯特里把60公斤的土壤放在木桶内，种植了一棵2公斤中的柳枝，连续5年只浇水。5年后，树重达60公斤，增加了58公斤，而土壤只减少了57克。学生听完以后，顿时疑惑。根据生活经验，这树增加的重量来自土壤，但土壤几乎没有变化，那么植物消耗了什么呢？它增加的重量又来自何处？这自然引发了问题情境，导致了认知冲突，使学生对新知识的学习充满了渴望。
5.制造“陷阱”，暗设认知冲突。
在设计“温度对酶活性的影响”的实验方案时，笔者故意提供了两套实验材料：淀粉和淀粉酶溶液，过氧化氢和新鲜的肝脏研磨液，菲林试剂，碘液等。学生们不加思索，随机选择，便开始了实验程序的编排。完成实验设计后，笔者并没有做出评价，直接让学生进行分组实验。实验结果居然得到了不同的结论，有的小组认为酶的活性受到温度的影响，有的小组却发现不同温度下反应速度无差异性。问题出在哪儿呢？这时学生的主动探究意识极其高涨，然后迫不及待地和老师一起探讨，对实验试剂的选择、实验的顺序进行仔细分析，发现了实验设计中的陷阱，从而对探究实验的设计有了深刻的感性认识。这种效果是只通过教师详细准确的讲解，学生设计出一丝不苟的实验步骤所不及的。
可以看出，整个教学环节通过设置悬念、庠谬，形成冲突，从而激发学生的学习兴趣和好奇心，且教学过程中充分体现动手、动脑、探索、研究，把传统的知识接受、重复、占有转变为尝试、探索、体验，把学习过程看作对知识学习的选择、批判、加工和改造，使学习真正成为体验、探索、发现过程。因此，教师作为知识构建的指导者、促进者，应认真审视教学内容、教学对象、教学资源、教学目标等等，积极巧妙地创设问题情境，适时适度地引发认知冲突，以促进生物课堂的灵活动态生成。
【作者简介】王梅丽，苏州大学教育学院2008级教育管理硕士。
关键词：教育管理；学科教学；生物课堂；认知冲突；引发策略
认知冲突是指人们意识到认知结构与外在信息或者认知结构各个成分之间存在矛盾的一种知觉状态。建构主义学习理论认为，学生的学习过程实际上是在与周围环境的相互作用过程中，通过同化和顺应，逐步建构起关于外部世界知识，从而使自身的认知结构得以发展的过程。在这一过程中，如果在新知识与原有的认知结构之间产生无法包容的矛盾，即存在认知冲突，将会引起学生认知结构上的不平衡，从而激起学生强烈的探索愿望和学习兴趣，促使他们对认知结构进行同化和顺应，以达到新的平衡。因此在教学中注意激发学生的认知冲突，有利于激发学生的认知需要，使学生的学习内驱力达到高峰，促进学生主动思维，实现认知结构的有效构建。
一、课堂教学中设置认知冲突的必要性
1.形成悬念，激发思维，新知识导入顺理成章。
认知心理学家研究发现：设置认知冲突可以强化学生注意，促使头脑保持一般警觉和知觉的集中。在课堂教学中设置认知冲突可以形成悬念，使学生产生企盼、渴知、欲答不能、欲罢不忍的心理状态，由此激发学生的求知欲和内驱力，引发学生的积极思维，从而使新概念新模型的导入自然顺畅。
2.强化注意，聚焦思维，增强课堂有效性。
认知心理学家认为：当学习者发现不能用头脑中已有的知识来解释一个新问题或发现新知识与头脑中已有的知识相悖时，就会产生“认知失衡”，因为人有保持认知平衡的倾向，所以认知失衡会导致“紧张感”。为了消除这种紧张的不舒服感觉，就会产生认知需要（内驱力），努力求知，萌发探索未知领域的强烈愿望。在学生努力求知，变“失衡”为“平衡”的过程中，学习的主体活动得到了有效体现，思维得到了发展，解决问题的能力得到了提高。课堂教学中教师有意设置认知冲突，可以调节学生的注意焦点和紧张度，形成认知结构的节点，使学生的思维节节攀升，整堂课犹如一首起伏跌宕的乐章，彰显蓬勃的生命力。反之，没有认知冲突的课堂教学就象一潭没有涟漪的静水，气氛平淡，没有教学高潮，学生的思维松弛，大脑皮层出于惰性状态，认知兴趣无法维持。
3.激发矛盾，引起内需，保持学习的主动性。
没有认知冲突的学习过程，学生对所学内容不会有深刻印象，所学知识容易遗忘。在教学中合理设置认知冲突，可以形成悬念，引起学生的注意，使学生明确学习的任务和方向。当学生发现用已有的经验不能解释当前的问题，就会产生失衡。失衡会激起认知的内驱力和探究欲望。所以通过设置矛盾情境，让学生意识到原有认知是无法解决当下问题的，从而放弃原有认知，通过内化和顺应，构建新的认知。在这样的矛盾冲突中，学生能自觉地对原有认知进行批评和反思。
二、生物课堂设置合理认知冲突的方法
1.利用前后知识矛盾，激发认知冲突
（１）案例1：生长素的生理作用。在了解生长素的发现过程后，学生已经把“生长素是促进生长的一种植物激素”的概念深刻地纳入自己的认知结构中，这时教师呈现植物生长与生长素的浓度之间的关系曲线以及植物的顶端优势图片，学生就会大惑不解，前后知识明显相互矛盾，难道说生长素还能抑制植物生长？看着学生们一个个从双眉紧锁到略有所思，笔者知道他们已经在顺应新的变化，企求重构认知结构了。
（２）案例2：摩尔根的连锁互换定律。学生已有了基因的分离定律和自由组合定律，也就是说学生已经把这两个定律纳入他们的认知结构。所以当教师呈现纯种的灰身长翅和黑身残翅杂交，学生很熟练地写成F1的基因型和表现型（灰身长翅）。当教师让学生预测FI和双隐性个体测交时，学生异口同声地说出了测交后代的表现型和比例：灰身长翅 : 灰身残翅 : 黑身长翅 : 黑身残翅=1 : 1 : 1 : 1。此时，教师可马上用多媒体演示测交结果，学生们惊讶不已，为什么不象他们预测的那样呢？他们对这样前后矛盾的事实非常感兴趣，迫不及待地想要知道原因何在，想让教师带领着去探索、推测、验证。
２.利用探索性实验，制造认知冲突。
探索性实验是指在教师的鼓励、启发、引导下，让学生在实验材料、实验试剂、实验方法等方面进行探究，自主实验，发现问题，积极探索。这类实验有利于学生主体性的发挥和创新精神的培养。
案例：演示萤火虫发光器的ATP实验。把萤火虫发光器的干粉分别放入两试管，再在两试管中放入等量ATP和葡萄糖，把两试管置于暗处，不久，放入ATP的试管出现荧光。看到这些现象学生们普遍惊讶不已，教师引入“ATP和葡萄糖哪个是直接能源物质”，从而在学生强烈需求下导入新课。
3.利用前科学概念，创设认知冲突。
前科学概念即前概念，是指通过日常生活中感性认识积累起来的一些概念。有些前概念与科学概念一致，但更多的是貌似正确，其实是错误的或是不严谨的，这会阻碍科学概念的形成。教师可以利用学生的前科学概念，设置矛盾冲突，从而改变错误概念。
案例：生态系统的能量流动。课后有一道基础题，题目中给出了两张传统农业和生态农业的图片，要求学生画出相应的能量流动图解。由于有了能量流动的理论知识，学生没有太多迟疑，熟练地绘制起来。笔者四周巡视，发现了一个共同的错误：学生都在牲畜粪便与农作物之间画上了箭头，而且理直气壮地表白，因为农作物要施肥，是吃肥料长大的。这就是前科学概念的影响。笔者顺势抛出三个问题：植物是通过什么方式进行同化作用获得能量的？有机肥中的能量去了哪里？有机肥为植物提供了什么营养？学生进行讨论，终于澄清了“植物吃肥料长大的”这一错误概念，对能量流动的本质有了更深刻的理解。
4.利用科学史实，诱发认知冲突。
每一部科学史话，既是科学家艰苦努力、敢于创新、不屈不饶的探究历程，又是科学方法、科学思维的凝聚。通过科学史实的生动叙述，可以从中引出问题，激发认知冲突。
案例：光合作用的发现过程。普利斯特里把60公斤的土壤放在木桶内，种植了一棵2公斤中的柳枝，连续5年只浇水。5年后，树重达60公斤，增加了58公斤，而土壤只减少了57克。学生听完以后，顿时疑惑。根据生活经验，这树增加的重量来自土壤，但土壤几乎没有变化，那么植物消耗了什么呢？它增加的重量又来自何处？这自然引发了问题情境，导致了认知冲突，使学生对新知识的学习充满了渴望。
5.制造“陷阱”，暗设认知冲突。
在设计“温度对酶活性的影响”的实验方案时，笔者故意提供了两套实验材料：淀粉和淀粉酶溶液，过氧化氢和新鲜的肝脏研磨液，菲林试剂，碘液等。学生们不加思索，随机选择，便开始了实验程序的编排。完成实验设计后，笔者并没有做出评价，直接让学生进行分组实验。实验结果居然得到了不同的结论，有的小组认为酶的活性受到温度的影响，有的小组却发现不同温度下反应速度无差异性。问题出在哪儿呢？这时学生的主动探究意识极其高涨，然后迫不及待地和老师一起探讨，对实验试剂的选择、实验的顺序进行仔细分析，发现了实验设计中的陷阱，从而对探究实验的设计有了深刻的感性认识。这种效果是只通过教师详细准确的讲解，学生设计出一丝不苟的实验步骤所不及的。
可以看出，整个教学环节通过设置悬念、庠谬，形成冲突，从而激发学生的学习兴趣和好奇心，且教学过程中充分体现动手、动脑、探索、研究，把传统的知识接受、重复、占有转变为尝试、探索、体验，把学习过程看作对知识学习的选择、批判、加工和改造，使学习真正成为体验、探索、发现过程。因此，教师作为知识构建的指导者、促进者，应认真审视教学内容、教学对象、教学资源、教学目标等等，积极巧妙地创设问题情境，适时适度地引发认知冲突，以促进生物课堂的灵活动态生成。
【作者简介】王梅丽，苏州大学教育学院2008级教育管理硕士。