【摘要】文章以人教版高中化學必修第一冊的第二章第一節(jié)“鈉及其化合物”為例，通過記錄真實情境下的教學實例，闡述認知沖突教學法在實際教學中的應(yīng)用。筆者通過構(gòu)建認知沖突，嘗試點燃學生的探究欲望，促使學生積極解決問題，以期樹立學生的實證思維，達成教學目標，完成化學學科核心素養(yǎng)的滲透。

【關(guān)鍵詞】真實情境；認知沖突；單元教學；核心素養(yǎng)

作者簡介：楊亞賢（1980—），女，江蘇省南京市南京師范大學附屬揚子中學。

一、案例背景

怎樣的課堂教學有助于發(fā)展學生的化學學科核心素養(yǎng)？《論語》有云，“不憤不啟，不悱不發(fā)”，這其中的“憤”和“悱”精準地描繪出了學生在面對認知沖突時，原有認知結(jié)構(gòu)與新知識、新情境之間無法融合的學習狀態(tài)［1］。認知沖突能幫助學生快速開啟自我矛盾系統(tǒng)的大門，聚焦學生認知上的矛盾，激發(fā)學生主動思考，喚起學生解決問題的緊迫性，促進學生思維的發(fā)展，進而促使有效學習的發(fā)生。于是，筆者在已有研究成果的基礎(chǔ)上，對人教版高中化學必修第一冊第二章第一節(jié)“鈉及其化合物”的教學進行大膽改革，試圖讓學生在精心設(shè)計的教學情境中真實地體驗矛盾經(jīng)歷，促進學生在不斷的認知調(diào)整中完成對新知識的建構(gòu)，并親身體驗科學探索之美。

二、案例分析

1.教學價值

元素化合物是高中化學課堂的主干知識，其種類繁且多，知識雜而碎，不可能一一進行探究。因此，考慮到學生在初中階段已經(jīng)學習過氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉等含鈉化合物的部分性質(zhì)，人教版高中化學教材將“鈉及其化合物”作為元素化合物的開篇內(nèi)容。這對于第一次接觸以元素為核心的無機化合物知識的學生而言，無疑降低了難度，有利于幫助學生明晰學習金屬及其化合物的思路，為后續(xù)的學習奠定基礎(chǔ)。此外，基于真實情境視域下的認知沖突來解決問題，能快速提升學生面對真實問題時的分析和推理能力，培養(yǎng)學生的科學探索精神，發(fā)展學生的化學核心素養(yǎng)。

2.教學思想與創(chuàng)新

《普通高中化學課程標準（2017年版）》提倡“引導(dǎo)學生創(chuàng)設(shè)真實且富有價值的問題情境，進而促進學生化學學科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展”［2］。本節(jié)課，筆者通過創(chuàng)設(shè)真實的情境，圍繞“鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)”“過氧化鈉和水反應(yīng)”“侯氏制堿法”這幾個實驗，結(jié)合本節(jié)課核心知識點和考點開展教學，旨在讓學生體驗發(fā)現(xiàn)問題—提出猜想—收集證據(jù)—實驗驗證—得出結(jié)論的真實的科學研究歷程，從而使學生能夠基于大量的感性認識，形成利用科學方法解決真實問題的能力，最終完成從簡單的學習知識到能力提升的梯度式跨越，多維度發(fā)展化學核心素養(yǎng)。

三、教學過程

教學片段1：基于新舊知識的關(guān)聯(lián)點創(chuàng)設(shè)認知沖突

［情境創(chuàng)設(shè)］“以曾青涂鐵，鐵赤色如銅”（圖1），我國在西漢時，就掌握了濕法煉銅技術(shù)，請同學們思考，鈉與硫酸銅溶液能發(fā)生反應(yīng)嗎？如果能，請預(yù)測可觀察到什么現(xiàn)象？生成什么物質(zhì)？

［生1］有紫紅色的金屬銅產(chǎn)生：2Na（s）+CuSO4（s）= Na2SO4（s）+Cu（s）。

［生2］有藍色絮狀沉淀生成：CuSO4+2Na+2H2O= Cu（OH）2↓+Na2SO4+H2↑。

設(shè)計意圖：從學生熟悉的濕法煉銅這一生活實例導(dǎo)入，結(jié)合銅離子的氧化性比氫離子強等知識，對比鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)現(xiàn)象，基于新舊知識的關(guān)聯(lián)點引發(fā)認知沖突，激發(fā)學生的好奇心，提高學生的學習熱情。在教師一步一步的引導(dǎo)下，學生通過小組合作和探討，不斷地在提出質(zhì)疑、解決質(zhì)疑的過程中將探究引向深入，讓學生從一個旁觀者變?yōu)樘剿髡撸膳浣亲兂芍魅?，進入一個“怦然心動、浮想聯(lián)翩、豁然開朗”的境界［3］。

教學片段2：基于學生思維的障礙點引發(fā)認知沖突

［情境創(chuàng)設(shè)］滴水生火（圖2）：用膠頭滴管往放在石棉網(wǎng)上用脫脂棉包裹的少量過氧化鈉粉末滴幾滴水，脫脂棉劇烈燃燒。

［產(chǎn)生認知沖突］水不是用來滅火的嗎，為什么能使脫脂棉燃燒起來？

［引導(dǎo)］我們可以從燃燒的角度分析，滴水生火的原理是什么？

［生1］有氧氣生成，反應(yīng)放熱。

［生2］根據(jù)元素守恒定律：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑。

［追問］如何驗證反應(yīng)放熱的產(chǎn)物是氫氧化鈉還是氧氣？

［生3］驗證反應(yīng)放熱可用手觸摸試管外壁，驗證氧氣常用帶火星的木條，驗證氫氧化鈉用酚酞試液。

［小組實驗］取一只大試管，先加約3gNa2O2，再加約7mL水，觀察實驗現(xiàn)象。

［學生觀察體驗匯報1］試管外壁發(fā)熱，有大量氣泡生成，將一支帶火星的木條插入試管內(nèi)部，木條復(fù)燃。（滴水生火的原因得以證實）

［學生觀察體驗匯報2］向反應(yīng)后的溶液里滴幾滴酚酞試液，溶液變紅色，再振蕩試管，溶液褪色。

［產(chǎn)生認知再沖突］溶液為什么會褪色？產(chǎn)物是NaOH和O2，我們學習過NaOH和O2都不能使酚酞褪色。

［引導(dǎo)］請同學們重新實驗，仔細觀察。

［小組討論匯報］發(fā)現(xiàn)過氧化鈉消失后，生成的氣泡并沒有很快消失，而是持續(xù)了很長時間，可能生成了一種能分解生成氧氣的新物質(zhì)H2O2。

［小組討論展示驗證方案］在反應(yīng)后的溶液中加入二氧化錳，再滴加酚酞，觀察現(xiàn)象。

［現(xiàn)象］往反應(yīng)后的溶液加入MnO2，產(chǎn)生大量能使帶火星的木條復(fù)燃的氣體，再滴加酚酞，酚酞試液不褪色。

［結(jié)論］對于2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑這個反應(yīng)，課本上的方程式不夠完善，實際上需要分兩步進行：（1）Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2；（2） 2H2O2=2H2O+O2↑。

設(shè)計意圖：對實驗滴水生火和對過氧化鈉與水反應(yīng)產(chǎn)物的分析，引發(fā)了“水能滅火”和“堿使酚酞溶液變紅”相矛盾的認知沖突，在學生思維上設(shè)置障礙點，讓學生在真實情境下掌握針對疑問進行自主猜想、實驗設(shè)計與探究的科學方法，培養(yǎng)學生獨立的動手能力，調(diào)動學生的學習熱情，使學生在體驗中逐漸養(yǎng)成能用辯證唯物主義觀點看待問題，敢于質(zhì)疑、樂于參與、勤于思考和勇于探索的學習習慣，提高學生的科學意識。

教學片段3：基于新舊知識的矛盾點創(chuàng)設(shè)認知沖突

［科學史話］我國著名化學家侯德榜首創(chuàng)的聯(lián)合制堿法（又稱為“侯氏制堿法”），在國際堿界享有盛譽。該法生產(chǎn)的“紅三角”牌純堿顏色與質(zhì)量均為上乘，而且價格低廉，其原理如下。

（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3

（2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓（NaCl（aq）飽和）

［學生認知］第二個反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)。

［學生再認知］所有的鈉鹽都是可溶的，不滿足復(fù)分解反應(yīng)的條件。

［產(chǎn)生認知沖突］為什么第二個反應(yīng)能發(fā)生？

［引導(dǎo)］請大家結(jié)合表2展開思考。

［小組討論匯報］因為氯化鈉是飽和溶液，而且同溫度時NaHCO3溶解度比NH4HCO3、NaCl、NH4Cl低得多，所以，在生產(chǎn)中只要不斷地添加原料使氯化鈉溶液達到飽和，就會有碳酸氫鈉的析出，物質(zhì)的析出也可看成是有沉淀物質(zhì)的生成。

設(shè)計意圖：人教版2019年高中化學必修第一冊只在“科學史話”中對侯氏制堿法做了簡單介紹，但是歷年來高考題中高頻出現(xiàn)有關(guān)侯氏制堿法的題目，因此研究為什么能產(chǎn)生NaHCO3沉淀至關(guān)重要。結(jié)合學生初中所學的“所有鈉鹽都可溶”口訣和復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件，教師使學生內(nèi)心產(chǎn)生矛盾和糾結(jié)，再指導(dǎo)學生動手查閱有關(guān)資料，能讓學生在無意識中開拓思維。同時，基于溶解度在侯氏制堿法中的偉大應(yīng)用，教師幫助學生建構(gòu)起對化學反應(yīng)發(fā)生條件的認知，激發(fā)學生的求知欲望，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。

四、教學反思

1.真實情境視域下認知沖突教學法的優(yōu)點

《中國高考評價體系》提出：“創(chuàng)設(shè)真實合理的情境，設(shè)置新穎的試題呈現(xiàn)和設(shè)問方式，要求即將進入高等學府的學生，在新穎的、陌生的情境中積極主動地去思考?！保?］也就是說，在課堂上巧妙地設(shè)置認知沖突，一方面可以讓學生在真實的情境中發(fā)現(xiàn)問題，進而引發(fā)改進、總結(jié)、反思問題的連鎖效應(yīng)。同時在教師的引導(dǎo)下，學生在此過程中自然形成解決問題的能力，思維能力實現(xiàn)梯階式上升。另一方面，能夠有效吸引學生的注意力，提升學生的專注力，提高學生的參與度，讓課堂教學充滿活力，最終實現(xiàn)新課標指向的“立德樹人、學科育人”，將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落到實處。

在教學中設(shè)置基于真實情境的認知沖突，無疑是發(fā)展學生創(chuàng)新能力和開拓學生思維的最佳方式。在課堂上利用樸實的設(shè)計留白延伸教學內(nèi)容，能夠啟發(fā)學生的思維，在認知沖突中為學生增加營養(yǎng)，有利于學生的個性化發(fā)展，從而為學生的未來發(fā)展夯實基礎(chǔ)。

2.局限性

認知沖突教學法是一種讓學生的思維與已經(jīng)形成的舊有認知產(chǎn)生碰撞，使其處于失衡狀態(tài)，從而高效調(diào)動學生的探究欲望，最終達到新的認知平衡的教學方式，這對學生的悟性提出了較高的要求。

因此，教師在教學中設(shè)置認知沖突時不能流于形式，且知識跨度不能太大。教師要花大量時間解讀和深度理解教材，下功夫研究學情，結(jié)合學生的學業(yè)水平能力，仔細斟酌，精心設(shè)置與學生已有知識相符的認知沖突。

綜上所述，基于真實情境視域下實施認知沖突教學法須基于教材，改進教法，為學生拾級而上搭梯建臺，以達到滲透化學核心素養(yǎng)的初衷。

【參考文獻】

［1］趙國慶，熊雅雯，王曉玲.思維發(fā)展型課堂的概念、要素與設(shè)計［J］.中國電化教育，2018（07）：7-15.

［2］朱鵬飛，陳敏，孫逸明.化學學科核心素養(yǎng)導(dǎo)向的教學設(shè)計：以“元素周期律”為例［J］.化學教學，2019（10）：37-42.

［3］石宏慧.簡談高中歷史學習中的認知沖突［J］.新課程學習（上），2012（11）：194.

［4］教育部考試中心.中國高考評價體系說明［M］.北京：人民教育出版社，2019.