二、认知冲突的意义探寻
(一)从学习的角度看,认知冲突能促进学习主体在求变时产生“愤”“悱”状态
前苏联教育论专家MA达尼洛夫指出:“教学过程的动力在于教学过程所推出的学习和实践性任务与学生已具备的知识、技能和智力发展水平之间的矛盾;教学要求的思想结构与儿童习惯的思维方法之间的矛盾以及科学体的矛盾。”具体说就是教学中的客观要求与儿童已有经验与学科结构之间的矛盾。这些矛盾的解决是教学过程发展的内在力量。“不愤不启,不悱不发”,当学生的思维平衡被打破后,就会激发学生弥补“心理缺口”的动力,在求知若渴的状态中引起最强烈的思考动机和最佳的思维定向,在迫切地求变求通中竭力从浅层次突围,从而经历“愤悱”的困苦,“生”数学之情,“入”数学之境。
(二)从知识的角度看,认知冲突能促进学习主体知识系统结构的重组与优化
现代认知心理学派认为,学习是认知结构的组织与重新组织。既强调已有认知结构和经验的作用,也强调学习材料本身内在的逻辑结构,即知识结构。学生在学习数学的过程中,总是不断地利用原有的认知结构对外部信息进行选择和加工。当新知识与其认知结构发生作用后,原有的数学认知结构得到丰富、扩大和改组,发生了量或质的变化,形成新的认知结构。学生用经验建构自己的理解,而新知识的进入使原有认知结构发生调整和改变,新旧经验的冲突会引发原有观念的转变和解体,最后完成认知结构的重组与优化。
(三)从学生的角度看,认知冲突可以促进学习主体生命活力的焕发与涌动
学生是鲜活的生命体,蕴含着不可估量的活力和潜能。产生冲突的课堂是学生数学能力培育的摇篮。学生经历着矛盾冲突时的“心潮激荡”,更有问题解决时的“峰回路转”,于是,教学过程真正成为师生双方相互敞开、接纳的思维共享过程,学生的个性得到舒展和张扬,创造性灵感得到淋漓尽致的发挥,课堂弥漫着恒久的思维魅力。这样的数学课堂起伏跌宕、摇曳多姿,呈现出迷人的艺术魅力,焕发出生命的活力。
三、认知冲突的教学实践策略
(一)链接新知生长点,循序渐进,在“冲突”中让未知变已知
新知如“新枝”。在新知生长点处引发冲突,可以唤醒学生潜在的、无意识的生活经验,产生主动寻求策略解决问题的心理趋向,使学生对新知掌握得更牢固。因此,教师应分析学生已有的知识结构、经验和教学内容,利用新旧知识的差异,找准知识生长点,巧妙制造认知冲突,使学生处于心欲求而不得,口欲言而不能的“愤悱”状态,引发积极的思维碰撞和主动探究。
例如,“认识整万数”的教学,由于学生认知结构中原有的知识(万以内数的认识)与新学习的知识( 整万数的认识)彼此相似而又不完全相同,当一个数出现万级后,不再沿袭原有的读数方法,而改之以“分级计数”的方法,这是读数方法的一次飞跃。对于一个只具备“认识万以内数”经验的四年级学生而言,“整万数的认识”仅仅凭借原有的认知结构已无法实现对新知的同化,需要借助知识结构的顺应,在重构中完成对新知的理解与掌握。教师为每个学生准备一个计数器,计数器只有个、十、百、千四个数位,师生共同完成拨数游戏,依次拨出3、30、300和3000。学生很快发现其中的规律,并快速地拨数。这时,教师抓住这一知识的生长点顺势而问:“既然大家已经找到规律,猜猜看,第五个数该拨谁了?怎么拨?”在教师的引导下,当同桌两个同学通过合作,想出“将两个小计数器合并成一个大计数器”时,这里不仅仅是一个问题解决的过程,更是学生知识结构的一次拓展。在强烈的认知冲突中,学生以一种直观、形象的方式构造出“级”的雏形,建立了对分级计数方法的深刻理解与感悟,为随后进一步感悟并理解“分级计数”的数学模型奠定了基础。
(二)剖析问题关键点,追根溯源,在“冲突”中让知道变理解
德国教育家鲍勒诺夫曾强调:“教育者只能以儿童的先天素质为起点,按其内在法则,帮助儿童成长。”教学中有很多关键点,对这些关键点简单告知很难让学生对知识本质实现真正的理解。教师如果能遵循学生学习的内在法则,从知识的源头开始,诱导学生产生认知冲突,让学生在探索过程中获得结论,学生才能形成自己的认识,真正地理解新知。
例如,“角的度量”是学生学习的一个难点。如何让学生既能学习相关知识技能,又能深入理解知识的本质?强震球老师执教《角的度量》一课时,找到了量角器创造的“根”,大胆地退到了原点,还原了量角器设计者的思考轨迹,不断地凸现种种认知冲突,打破学生认知平衡,引导学生经历了量角器“再创造”的过程。他先让学生用活动角来比较两个角的大小,当得出∠2比∠1大后,紧接着问“那∠2比∠1大多少呢”,学生苦思冥想不得其解。教师不失时机地出示10°的小角,通过操作比较出∠2比∠1大一个小角。“一个一个小角是零散的,操作起来很麻烦。能不能想个办法,既保留用小角来比非常精确的优点,又改进操作起来麻烦的缺点,让这些小角用起来方便些呢?”在强烈的认知冲突下,学生产生了许多有创意的设想:“连起来,拼起来!”教师引导学生用18等份的半圆工具度量三个角的大小,当量到∠3时冲突又产生了:“这多出来的一点点不满这么大的一个小角,到底是多少呢?”引发学生得出“要将每一个小角分得更加小一些”,角的计量单位“度”自然地浮出水面。“如何让大家一眼就能读出一个角的度数?”一个极有价值的数学问题再次引发学生的认知冲突,在冲突中教师引进两圈刻度,学生在从数角到读刻度这一策略优化的过程中,思维获得实质性的提升。整节课,学生在种种冲突中完成了对量角工具的再创造,较好地把握了量角器的原理,最终理解和掌握了“量角器的本质”与“量角方法的本质”。
(三)捕捉知识易错点,诱发争议,在“冲突”中让错误变醒悟
郑毓信教授说过:“我们不能期望单纯依靠下面的示范和反复练习来纠正学生的错误,毋宁说,这主要是一个‘自我否定’的过程,并以主体内在的‘观念冲突’为必要前提。” 学生学习中的错误或问题是不可避免的,怎样将错误变成有价值的教学资源,关键是教师要在易错点为学生制造认知冲突,让学生在思维碰撞与质疑争议中纠错,达到建构知识的目的。巧妙地制造“认知冲突”,能够给学生提供思维的动力,激发解决问题的愿望,创造在争辩中修正错误的机会,体会矛盾解决品尝胜利的快感,使数学课堂彰显跌宕起伏的美感。
例如,某教师执教《轴对称图形》一课,当学生认识“轴对称图形”的特征后,教师出示三角形、五边形、梯形、平行四边形、圆形五种图形,让学生判断这些图形是否是轴对称图形。在交流过程中,针对“平行四边形是不是轴对称图形”,有的学生认为是轴对称图形,理由是从中间画一条线,可以把平行四边形分成形状大小完全一样的两个小平行四边形。有的学生认为不是,理由是对折之后,两边的图形没有完全重合。这时,教师没有直接下结论,而是围绕这一矛盾冲突点,诱发争议:左右两边形状大小一样就一定对称吗?看一个图形是不是轴对称图形,关键看什么?在争议中,学生逐渐把握了轴对称图形概念的关键:“对折”和“完全重合”。
平行四边形是不是轴对称图形,恰恰是学生的易错点,形成错误的原因有三方面:一是学生的思维水平较低,容易受视觉的影响,二是受长方形、正方形这些与之相似的四边形的干扰,三是学生对轴对称图形的本质特征认识不清晰,关注的重点偏向于“两边形状一样”,忽略了“对折”这一行为特征。当两种意见僵持不下时,教师的高明之处不是简单提醒或直接告诉,而是引导学生进行思考和辩论,充分暴露思维过程。在激烈的认知冲突中,学生对轴对称图形的本质形成了新的认识。
(四)触摸思维临界点,推波助澜,在“冲突”中让模糊变融通
学生感知教材后,开始进入思维状态,面临认知困惑往往会处于紧张而郁闷的胶着状态,但一时又难以突破,这是思维的临界点。思维临界点的出现与学生的年龄特点、已有的知识储备以及教师的有效引领密切相关。耗散结构理论认为:思维临界点被激沸后,产生了新的宏观量级的涨落,因和外部信息交换而趋于稳定。教师应善于制造认知冲突,引导学生在思维的临界点发生质的飞跃,使思维从模糊走向融通。
例如,“三角形的三边关系”一课,教师在引导学生探究出“三角形任意两边的和大于第三边”这一规律后,为了深化学生对新知的认识,问:“从小明家到学校,有三种走法(如下图),你能马上说出哪种走法最近?为什么?”
学生一眼就看出是中间那一条,但是一时又不能说清原因,陷入“愤悱”的泥沼。教师适时引导:“你能用今天所学的数学知识来解释吗?”学生想到运用三角形三边关系来解释这一生活中的现象。教师接着问:“如果用a+b>c这一算式来表示,除了上学路线,你觉得实际生活中还有哪些地方也能用这个算式来代表?”这样强烈的冲突如同思维的导火索,引导学生将知识外化的同时赋予它更新的意义。在用字母式表达的这一数学模型解释实际问题的过程中,学生重构了三角形三边关系与实际应用之间的本质联系,对三角形三边关系所反映的性质、规律以及与其他要素之间的内在联系达到了比较深刻的理解。