劉錦圳 張賢金

摘要：以“'化'說汽水”主題教學(xué)為例，對運(yùn)用認(rèn)知沖突促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的教學(xué)活動設(shè)計和主要教學(xué)策略進(jìn)行了探討，在教學(xué)實(shí)踐中構(gòu)建起理念有數(shù)、素養(yǎng)有培、流程有效、評價有為的“四有”課堂教學(xué)模式，為核心素養(yǎng)的落地生根提供了有效的路徑。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知沖突;“四有”課堂;核心素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2021）05-0068-04中圖分類號：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.05.018

習(xí)近平總書記關(guān)于教育的重要論述中提出“堅持把立德樹人作為根本任務(wù)”，這與新課程改革所強(qiáng)調(diào)的“以素養(yǎng)發(fā)展為目標(biāo)”不謀而合。12018年細(xì)化并明確了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)以來，構(gòu)建以“素養(yǎng)為本”的課堂成為了當(dāng)下熱門話題和探索方向。“四有”課堂的教學(xué)模式由此孕育而生，以理念有數(shù)、素養(yǎng)有培、流程有效和評價有為審視課堂教學(xué)的落實(shí)情況⑴，讓核心素養(yǎng)的踐行有據(jù)可依。

認(rèn)知沖突，最早出現(xiàn)于皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論。研究表明，學(xué)生認(rèn)知的發(fā)展是通過打破舊的認(rèn)知平衡，以同化或順應(yīng)方式建立起新的認(rèn)知平衡⑵。在課堂教學(xué)中通過預(yù)設(shè)能產(chǎn)生認(rèn)知沖突的問題，能幫助學(xué)生更好、更快地越過認(rèn)知的“能壘”，對學(xué)生建構(gòu)知識、提升能力、發(fā)展素養(yǎng)起到了關(guān)鍵作用。本文以“'化'說汽水”的教學(xué)為例，闡述運(yùn)用認(rèn)知沖突策略優(yōu)化課堂教學(xué)，構(gòu)建以素養(yǎng)為本的“四有”課堂。

一、教學(xué)內(nèi)容與分析

1.教材處理時出現(xiàn)的困惑

滬教版初中教科書《化學(xué)（上冊）》第2章第2節(jié)“奇妙的二氧化碳”，教學(xué)建議中安排了2課時（見表1、表2）。

教師在處理該節(jié)課教學(xué)內(nèi)容時普遍感到不適，存在諸多困惑：

困惑一：按建議中課時1的學(xué)習(xí)任務(wù)教學(xué)，會出現(xiàn)二氧化碳的性質(zhì)被割裂開來，不便于學(xué)生系統(tǒng)認(rèn)識和掌握二氧化碳的性質(zhì)。

困惑二：將建議中課時2有關(guān)二氧化碳性質(zhì)的學(xué)習(xí)任務(wù)安排到課時1，又會造成課時1的任務(wù)不能有效落實(shí)。

困惑三：按建議實(shí)施教學(xué)，還會出現(xiàn)情境素材繁雜，不同情境知識又存在交叉，導(dǎo)致學(xué)生知識建構(gòu)出現(xiàn)碎片化和重復(fù)性，削弱了學(xué)生對重點(diǎn)知識的關(guān)注。

困惑四：上一節(jié)的教學(xué)內(nèi)容是“性質(zhì)活潑的氧氣”，通過可燃物在空氣和氧氣中燃燒實(shí)驗的對比，能很好地體現(xiàn)氧氣的“活潑”。如何根據(jù)本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)呈現(xiàn)二氧化碳的“奇妙”，也是很多教師的困惑所在。

2.困惑解決中產(chǎn)生的想法

建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在一定的情境下，基于原有的知識經(jīng)驗并借助教師或?qū)W習(xí)伙伴的幫助，實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu)的過程。學(xué)習(xí)者新舊知識經(jīng)驗在沖突和沖突解決的過程中，將帶來認(rèn)知結(jié)構(gòu)的重組⑶?；趯?gòu)主義理論的理解，筆者試圖圍繞某一真實(shí)的簡單情境來搭建知識概念框架，化解教師在處理教材時產(chǎn)生的困惑。學(xué)生通過自身真實(shí)的情感體驗和教師提供的問題支架，使自我的認(rèn)知由“生疑”轉(zhuǎn)入“釋疑”再到“質(zhì)疑”并實(shí)現(xiàn)“化疑”，將知識內(nèi)化到自己的智能結(jié)構(gòu)中，促成意識的轉(zhuǎn)變、素養(yǎng)的提升和智慧的升華。

二、教學(xué)設(shè)計與過程

1.教學(xué)設(shè)計的思路

本文以第1課時“'化'說汽水”教學(xué)為例，明“談”汽水，暗“探”二氧化碳，力求呈現(xiàn)二氧化碳的“奇變”和“妙用”。借助學(xué)生在實(shí)驗中的意外發(fā)現(xiàn)、猜想與事實(shí)間的矛盾等認(rèn)知上的沖突，實(shí)現(xiàn)了情境、知識、活動和素養(yǎng)目標(biāo)的融合，打造出以素養(yǎng)為本的“四有”課堂。教學(xué)程序規(guī)劃如圖1。

在教學(xué)實(shí)施的過程中，教師把握最佳教學(xué)時機(jī)原則，充分利用認(rèn)知沖突策略適時拋出能喚醒學(xué)生認(rèn)知需求的情境問題。學(xué)生通過解決學(xué)科、生活情境問題的活動，強(qiáng)化了對重要化學(xué)事實(shí)、概念及思想方法的理解。

2.教學(xué)過程的實(shí)施

活動一：汽水的“前世今生”

[師]播放錄制的“抖音”微視頻——汽水的“前世今生”：1767年，經(jīng)常到啤酒廠進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗的英國化學(xué)家普里斯特利，發(fā)現(xiàn)啤酒發(fā)酵桶上方存在一種不供給呼吸的氣體。為研究該氣體與水的作用情況，他無意中發(fā)現(xiàn)碗里的水味道不錯且有一種令人愉快的酸味。這就是最初的“汽水”又被喚作“碳酸水”，在歷經(jīng)多人的研制并通過添加果汁和人工香料成為了我們現(xiàn)在所熟知的“碳酸飲料”。

[師]啤酒發(fā)酵桶上方的氣體，以及我們熟知的“汽水”中存在的氣體成分是什么？如何加以驗證？

[生]氣體是二氧化碳，可以將氣體導(dǎo)入澄清石灰水中觀察是否變渾濁來驗證。

[師]根據(jù)學(xué)生提供的方案進(jìn)行實(shí)驗：打開汽水瓶蓋塞上帶導(dǎo)管的橡皮塞，導(dǎo)管另一端伸入裝有澄清石灰水的試管中。振蕩汽水瓶，觀察石灰水的變化情況。

設(shè)計意圖：以觀看學(xué)生感興趣的“抖音”流媒體方式導(dǎo)入新課，較快地集中學(xué)生的注意力。通過情境問題的創(chuàng)設(shè)，快速“調(diào)熱”學(xué)生的求知欲，為師生、生生的交流討論搭建好平臺。在整個學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生不僅能感受到化學(xué)與生活息息相關(guān)，而且能得到問題意識、證據(jù)推理和科學(xué)態(tài)度的培育。

活動二：自制一瓶“紫色汽水”

[師]下面我們也來模仿普里斯特利的操作，自制一瓶“汽水”。

[生]分組實(shí)驗：向盛滿CO2的軟塑料瓶中加入1/3容積的水，蓋好瓶蓋后充分振蕩，觀察現(xiàn)象。

[師]振蕩后發(fā)現(xiàn)軟塑料瓶由“水桶腰”變?yōu)椤八哐?。這是什么原因?qū)е碌?，從中你能推測出CO？有什么性質(zhì)？對比自制的和市售的汽水，你又有什么發(fā)現(xiàn)？

[生]說明CO2能溶于水（l：l）o打開市售汽水瓶能感受到瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小、氣體逸出，說明壓強(qiáng)的減小

會降低CO2在水中的溶解量。

[師]德國的瑞士人施韋普看到了“汽水”的商機(jī)， 采用往“汽水”中添加果汁和人工香料來改善口感，由此出現(xiàn)了有色飲料。化學(xué)實(shí)驗室有一種叫“石蕊”的紫色試劑，請同學(xué)們用它來配制一瓶紫色“汽水”。

[生]往自制好的“汽水”瓶中加入適量紫色石蕊試液，觀察現(xiàn)象。

[師]自制的“紫色汽水”反而呈紅色，瓶中到底發(fā)生了什么變化？（演示實(shí)驗：往裝有醋酸的試管中滴入幾滴紫色石蕊試液，觀察現(xiàn)象）自制“汽水”中存在什么物質(zhì)使紫色石蕊變紅？如何驗證你的猜想？

[生]討論并作出猜想“可能是水或二氧化碳”。分組實(shí)驗：用鑲子分別夾取兩張干燥石蕊試紙，一張滴上水另一張直接放入裝滿CO2的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。

[師]自制“汽水”中的水、二氧化碳各自均無法使石蕊變紅，說明使石蕊變紅“另有其人”。這個神秘的“第三者”是誰？它是怎么出現(xiàn)在“汽水”中？

[生]汽水又叫碳酸水，使石蕊變紅的酸性物質(zhì)可能就是碳酸，來自于二氧化碳和水反應(yīng)生成。實(shí)驗：用鑲子夾取一張干燥的石蕊試紙，一端滴上水后伸入裝滿CO2的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。

[生]得出新結(jié)論：CO2不僅能溶于水，還會與水反應(yīng)生成碳酸;碳酸有酸性，能使紫色石蕊試液變紅色。

設(shè)計意圖：通過任務(wù)驅(qū)動的方式創(chuàng)設(shè)學(xué)生動手自制“汽水”的活動，讓課堂變得更鮮活，使學(xué)生在環(huán)環(huán)相扣、層層推進(jìn)的情境問題中獲取知識、提升技能并感受化學(xué)的奇妙。該活動中的實(shí)驗看似平常無奇、操作簡單，卻是要營造“意外發(fā)現(xiàn)”帶來認(rèn)知上的強(qiáng)烈沖突，以凸顯CO2在變化上的“奇”，培養(yǎng)起學(xué)生觀察實(shí)驗、發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。學(xué)生在知識建構(gòu)的過程中經(jīng)歷“生疑—釋疑—質(zhì)疑—化疑”，在看待事物上的證據(jù)推理、變化觀念等批判性思維都能得到全方位的發(fā)展。

活動三：喝汽水為何會打嗝

[師]雪碧的廣告詞“雪碧透心涼”有什么科學(xué)依據(jù)？我們在喝碳酸飲料時常會出現(xiàn)打嗝的現(xiàn)象，這又該如何解釋？（引導(dǎo)學(xué)生了解打嗝和釋放的大量氣體有關(guān)）

[師]在體內(nèi)，體溫引起碳酸飲料釋放出大量 CO2。請同學(xué)們根據(jù)自制“汽水”中所含物質(zhì)，猜測CO2釋放的可能原因并進(jìn)行驗證。

[生]作出猜想：①可能是溫度升高，降低了CO2的溶解量;

②可能是溫度升高，引起含有碳元素的碳酸分解產(chǎn)生了CO2

分組實(shí)驗：取少量自制的紅色“汽水”于試管中加熱，觀察現(xiàn)象。

得出結(jié)論：碳酸不穩(wěn)定，受熱會發(fā)生分解并生成CO2

[師]天氣炎熱時，喝碳酸飲料在體內(nèi)會釋放出大量CO2，從而帶走人體內(nèi)的熱量。青少年應(yīng)少喝碳酸飲料，以防出現(xiàn)鈣質(zhì)的流失影響身體發(fā)育。

設(shè)計意圖：對“打嗝”現(xiàn)象的探討，體現(xiàn)了化學(xué)源于生活又服務(wù)于生活。CO2和壓0的反應(yīng)無明顯現(xiàn)象，是本節(jié)課學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，解決這一難點(diǎn)的關(guān)鍵物質(zhì)是碳酸。碳酸的熱分解是對CO2和壓0反應(yīng)的逆向演繹和補(bǔ)充，能幫助學(xué)生建立起化學(xué)反應(yīng)可以調(diào)控的變化觀念。

活動四：扒一扒汽水的妙用

[師]北京市豐臺區(qū)消防支隊曾在人民健康網(wǎng)發(fā)表文章，寫道“在家中不慎由紙板和木頭等引起了火災(zāi)，手邊又沒有滅火器，可以用碳酸飲料來滅火”。碳酸飲料能充當(dāng)滅火器進(jìn)行滅火，有何科學(xué)依據(jù)？演示實(shí)驗：如圖2所示，往燒杯中傾倒CO2氣體，觀察現(xiàn)象。

[生]交流討論，得出結(jié)論：在實(shí)驗中觀察到蠟燭由低到高依次熄滅，說明CO2的密度大于空氣、本身不燃燒也不支持燃燒。

[師]汽水不僅是我們熟悉的飲料，還有很多你意想不到的用途。同學(xué)們課后可以上網(wǎng)搜索“汽水的妙用”，試著從化學(xué)角度去探尋用途背后的科學(xué)依據(jù)。通過今天的學(xué)習(xí)，同學(xué)們對二氧化碳有哪些全新的認(rèn)識？對探究物質(zhì)的變化和性質(zhì)有什么新的體會？

設(shè)計意圖：以“汽水”為情境貫穿課堂，借助同學(xué)們意想不到的“汽水滅火”，呈現(xiàn)CO2在應(yīng)用上的“妙”，體現(xiàn)化學(xué)的學(xué)科價值。最后，通過評價性的問題引導(dǎo)學(xué)生梳理CO2的變化和性質(zhì)，總結(jié)出研究物質(zhì)的角度和方法，建立起系統(tǒng)化的認(rèn)知思維框架。

三、教學(xué)評價與反思

1.教學(xué)實(shí)施效果

（1）解決了教學(xué)中的困惑

大道至簡，至簡才能明晰過程、突出重點(diǎn)。本文以“汽水”為情境貫穿課堂，巧妙地將二氧化碳的變化、性質(zhì)以及用途等知識融入情境問題中。學(xué)生通過一次次的意外發(fā)現(xiàn)和收獲，感受到二氧化碳的奇妙， 有效排解了教師在教學(xué)中產(chǎn)生的困惑。

（2）落實(shí)了“四有”課堂目標(biāo)

本課例以素養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)為導(dǎo)向進(jìn)行情境線、知識線和活動線的設(shè)計，關(guān)注學(xué)生在真實(shí)的問題情境中進(jìn)行知識的建構(gòu)、解構(gòu)和再造。注重學(xué)生立足學(xué)科基礎(chǔ)，上升到學(xué)科問題解決，最終獲得學(xué)科思維的提升， 集中體現(xiàn)了學(xué)科育人的價值。“四有”課堂的目標(biāo)構(gòu)建到位，不僅落實(shí)了素養(yǎng)為本的“教”和關(guān)注學(xué)生為主體的“學(xué)”，而且又有對探究過程和結(jié)果的“評”。

（3）發(fā)揮了認(rèn)知沖突效益

俗話說“聽過不如看過，看過不如做過，做過不如錯過”。本課例設(shè)計了自制紫色“汽水”時出現(xiàn)的一系列意外發(fā)現(xiàn)和失敗、汽水竟能充當(dāng)滅火器使用等造成學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)失衡的問題情境，使學(xué)生處于“憤俳”的學(xué)習(xí)狀態(tài)，激發(fā)學(xué)生再次尋找新證據(jù)來解決沖突⑷。學(xué)生通過重構(gòu)已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，建立起新的認(rèn)知平衡，形成正確的價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。

2.教學(xué)反思與改進(jìn)

核心素養(yǎng)是對真實(shí)復(fù)雜情境的認(rèn)知、辨別、頓悟， 以及知識、能力、態(tài)度的綜合體現(xiàn)。本課例從學(xué)生已有的認(rèn)知經(jīng)驗出發(fā)，以“汽水”作為境脈展開教學(xué)，有助于學(xué)生根據(jù)認(rèn)知發(fā)展規(guī)律來建構(gòu)知識，但情境偏簡單了些。如何通過真實(shí)復(fù)雜情境實(shí)現(xiàn)核心素養(yǎng)的落地生根，對本課例的重構(gòu)提出了更高的要求。當(dāng)下， “互聯(lián)網(wǎng)+”成為了教育改革推進(jìn)的方向。如何在課堂教學(xué)中融入“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)構(gòu)建“四有”模式的化學(xué)智慧課堂，對本課例的重構(gòu)提出了優(yōu)化的方向。

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