讓錯誤豐富閱歷，提升認知進階
2021-08-14 10:45:50董軍
教學(xué)月刊·中學(xué)版(教學(xué)參考) 2021年8期
董軍
摘? ? 要：學(xué)生的“錯誤”是一種真實的、有價值的課程資源。通過對“錯誤”資源的捕捉和利用，激發(fā)學(xué)生的心理矛盾和問題意識，就能更好地促進學(xué)生的認知發(fā)展。在化學(xué)教學(xué)中，教師要善于對“錯誤”進行歸類，引導(dǎo)學(xué)生分析錯因，并編制一定量的易產(chǎn)生審題性錯誤、知識性錯誤、思維性錯誤、策略性錯誤的習(xí)題，幫助學(xué)生在矯正過程中提升知識進階。
關(guān)鍵詞：錯誤成因;矯正方法;認知進階
一、引言
錯誤是學(xué)習(xí)的必然產(chǎn)物，黑格爾說“錯誤本身乃是達到真理的一個必然環(huán)節(jié)”。因此，只有在“展示錯誤”和“糾正錯誤”的過程中進行，學(xué)科教學(xué)才是鮮活的、有效的。學(xué)生的“錯誤”是一種真實的、有價值的課程資源，教師應(yīng)靈活機智地將其加以捕捉和運用，因勢利導(dǎo)，把 “錯誤”與“糾錯”融入學(xué)科教學(xué)，使其成為有效的課程資源，進而提升學(xué)生的元認知能力，提高學(xué)科教學(xué)的針對性和有效性。
認知進階理論是近幾年美國科學(xué)教育改革中的一個新興概念，引進到國內(nèi)后受到了廣泛的關(guān)注。“認知進階”的定義是：學(xué)生對于某個主題連續(xù)的、更加熟練的思考方式，這些思考方式能隨著學(xué)生對這個主題的學(xué)習(xí)和探究依次連續(xù)發(fā)展 [1]。對于這個定義，筆者有兩點思考：第一，認知進階關(guān)注的是學(xué)生的思考方式，而且通常會關(guān)注學(xué)生的“錯誤思考”，因為錯誤更能有效表明學(xué)生的理解層次在哪一個特定層級;第二，認知進階并非學(xué)生自發(fā)生成的，其發(fā)展需要教師有針對性地進行教學(xué)指導(dǎo)。
下面筆者結(jié)合在具體教學(xué)中對學(xué)生常見錯誤的分析及矯正，談?wù)勌嵘龑W(xué)生認知進階的方法。
二、錯誤類型、成因分析及矯正方法
（一） 矯正審題性錯誤——提升認知進階的前提
由于化學(xué)實際問題通常是復(fù)雜的、多條件的，有些條件還隱含在字里行間，部分學(xué)生在審題時，不能認真閱讀、系統(tǒng)分析，抓不住題干中的關(guān)鍵字詞，忽視隱含條件，就會考慮不全面、分析不透徹，將復(fù)雜問題簡單化，做出錯誤的判斷。
【案例1】下列表述正確的是（? ? ?）
A.用稀硫酸除去銅粉中混有的氧化鐵粉末
B.常溫下，CH3COONH4溶液顯中性，1L該溶液中，由水電離出的n（H+）·n（OH-）>10-14
C.少量NH4HCO3溶液中加入足量Ba（OH）2溶液的離子方程式為：NH4+ +HCO3- +2OH-= NH3↑+2H2O+CO32-
D.Cl2可用于自來水的消毒，因為Cl2具有強氧化性
【錯因分析】認為A選項正確，是因為稀硫酸不與銅粉反應(yīng)，而與氧化鐵粉末反應(yīng)，但學(xué)生沒有深入一步考慮到生成的Fe3+與Cu會發(fā)生反應(yīng)。認為C選項正確，是因為沒有看清楚題目所給的條件是足量的Ba（OH）2，以致忽視了生成的CO32-與Ba2+發(fā)生連續(xù)反應(yīng)而引起誤判。認為D選項正確，是因為學(xué)生只知道Cl2可用于自來水消毒和Cl2具有強氧化性這些事實性知識，但沒有認識到Cl2具有強氧化性并不是Cl2可用于自來水消毒的原因，真正起殺菌消毒作用的物質(zhì)是HClO。常溫下，CH3COONH4水溶液中的c（H+）·c（OH-） =10-14，如果沒有看清楚或不能理解水電離出的c（H+）·c（OH-），那么就會判B選項錯誤。其實在CH3COONH4水溶液中，被CH3COO-結(jié)合的H+和被NH4+結(jié)合的OH-都是由水電離的，所以實際上在1L該溶液中，由水電離出的n（H+）·n（OH-）>10-14是正確的。
【矯正方法】針對審題性錯誤，教師務(wù)必要教會學(xué)生審題的基本方法，讓其養(yǎng)成良好的審題習(xí)慣。審題時要抓住題目要素，基本步驟為：①題給條件與有效信息有哪些→②題給問題是什么→③所給條件、信息與所要解決的問題之間是什么關(guān)系→④某些條件改變時，對所討論的問題有什么影響。
教師要時常編制一些有隱含條件和多條件設(shè)限的課后習(xí)題，對學(xué)生加強訓(xùn)練。通過這種有針對性的訓(xùn)練，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會畫線審題，先將每類題審題要素中的關(guān)鍵字詞和有效信息在題干中做好明顯的標(biāo)記，再結(jié)合問題進行系統(tǒng)分析、理性思考，找到試題與教材的契合點。這樣有針對性地進行題干信息的暗示訓(xùn)練，就能幫助學(xué)生練就火眼金睛，培養(yǎng)學(xué)生仔細觀察的習(xí)慣和全面理性分析的能力，這是促進學(xué)生認知進階的前提。
（二）矯正知識性錯誤——提升認知進階的基礎(chǔ)
由于對化學(xué)常識不了解，對基本概念、基本原理和物質(zhì)性質(zhì)理解不透徹、不全面，知識結(jié)構(gòu)存在缺陷，思維雜亂無序，學(xué)生在解決化學(xué)問題時常會產(chǎn)生知識性錯誤。
【案例2】下列表述正確的是（? ? ?）
【錯因分析】認為A選項正確，是因為學(xué)生受HS-的干擾，想當(dāng)然地認為NaHS是弱電解質(zhì)，所以錯誤地認為NaHS在電離時，其電離方程式應(yīng)寫可逆符號。認為B選項正確，是因為學(xué)生不熟悉用銅電極電解CuSO4溶液，其實質(zhì)就是Cu電極本身失去電子。認為D選項正確的原因可能有兩個：一是沒有提取題干信息：二是沒有理解NH3在水溶液中顯弱堿性的原理，即NH2OH在水溶液中顯弱堿性是因為NH2OH結(jié)合H2O電離出來的H+生成了NH3OH+，從而使體系中的c（OH-）增大。認為C選項錯誤，是因為學(xué)生對鹽的水解實質(zhì)理解不透徹，NH4Cl水解的實質(zhì)是NH4+結(jié)合D2O中的OD-生成弱電解質(zhì)NH3·HDO。
【矯正方法】針對知識性錯誤，較為理想的矯正方法是結(jié)合錯誤進行歸因分析。在正確理解核心概念和相關(guān)知識點的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生構(gòu)建良好的知識體系，并通過系列問題的解決，來提升學(xué)生提取信息、處理信息和輸出信息的能力。學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)與能力結(jié)構(gòu)是相互聯(lián)系、不可分割、相輔相成的。學(xué)生矯正知識性錯誤的過程，就是不斷建構(gòu)良好知識結(jié)構(gòu)和不斷優(yōu)化能力結(jié)構(gòu)的過程。
學(xué)生在概括核心概念與其他概念的過程中，形成了基于“認識思路”的結(jié)構(gòu)化知識，從而提升了化學(xué)核心概念和觀念的結(jié)構(gòu)化水平，發(fā)展了化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。
在化學(xué)習(xí)題講評課中，教師要善于抓住學(xué)生錯誤率高的習(xí)題，借題發(fā)揮，以點帶面，幫助學(xué)生不斷完善知識體系，夯實基礎(chǔ)，促進學(xué)生完成認知進階。
例如，對于強弱電解質(zhì)、電離、電解、水解等易混淆概念，可以采用列表比較法或思維導(dǎo)圖法（如圖1），幫助學(xué)生正確理解相關(guān)概念，形成比較完整合理的知識結(jié)構(gòu)。
（三） 矯正思維性錯誤——提升認知進階的關(guān)鍵
由于學(xué)生通常會以自己常用的、熟悉的思維方式去思考問題，有時即使問題情境與條件發(fā)生了變化，學(xué)生還是會有思維定式，按老方式去處理各種問題，其結(jié)果往往會阻礙新問題的解決。
【案例3】某工業(yè)流程中，進入反應(yīng)塔的混合氣體中NO和O2的物質(zhì)的量分數(shù)分別為0.10和0.06，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)2NO（g）+O2（g），在其他條件相同時，測得實驗數(shù)據(jù)如表1所示：
根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，下列說法正確的是（? ? ）
A.升高溫度，反應(yīng)速率加快
B.增大壓強，反應(yīng)速率變慢
C. 在1.0×105 Pa、90℃條件下，當(dāng)轉(zhuǎn)化率為98%時反應(yīng)已達平衡
D. 若進入反應(yīng)塔的混合氣體為a mol，反應(yīng)速率以v=[Δ]n/[Δ]t表示，則在8.0×105 Pa、30℃條件下，轉(zhuǎn)化率從50%增至90%時NO的反應(yīng)速率為4a/370 mol·s-1
【錯因分析】這是一道高考真題，據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)年該題錯選A的比例達70%。這是因為學(xué)生通常會死記速率理論中“溫度升高，反應(yīng)速率增大”這一常理，根本不去分析題中給出的相關(guān)數(shù)據(jù)，甚至不看這些數(shù)據(jù)，當(dāng)然也談不上尊重實驗事實，一眼瞟過即快速判斷A選項正確。實際上，NO氧化成NO2是分兩步進行的：①2NO（g）
【矯正方法】針對思維性錯誤，較為理想的方法是不斷變換問題情境，改變設(shè)問條件和問題角度，對學(xué)生加強變式思維訓(xùn)練，提升學(xué)生思維的變通性、深刻性與靈活性，培養(yǎng)學(xué)生的求異思維能力，力求讓學(xué)生能深刻、全面地理解化學(xué)核心知識。如此，學(xué)生就可在掌握解決問題所必備的基本方法的前提下，尊重事實，認清問題的實質(zhì)，做到舉一反三、觸類旁通。
在課后作業(yè)中，教師要編制一定數(shù)量的變式題，對學(xué)生加強思維訓(xùn)練。通過針對性訓(xùn)練、變式思維訓(xùn)練，學(xué)生就能比較順暢地處理有關(guān)“認知沖突”的化學(xué)問題，學(xué)會多角度、多層面、多變量思考問題的方法，不斷提升自己的思辨能力。這是提升學(xué)生認知進階的關(guān)鍵。
在習(xí)題講評中，教師還要指導(dǎo)學(xué)生善于從復(fù)雜的化學(xué)現(xiàn)象中去發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)，學(xué)會抓住本質(zhì)拓展知識、建構(gòu)合理的認知模型的方法，并用自己構(gòu)建的模型綜合解釋或解決復(fù)雜的化學(xué)問題。
（四）矯正策略性錯誤——提升認知進階的保障
部分學(xué)生養(yǎng)成了淺表學(xué)習(xí)的習(xí)慣，不善于深度學(xué)習(xí)，喜歡用死記硬背的方式完成各種學(xué)習(xí)任務(wù)，故往往僅善于處理一些直觀的或熟悉的化學(xué)問題，一旦遇到情境陌生、角度較新的問題時，由于所學(xué)知識在大腦中處于無序狀態(tài)，其解題思路就會出現(xiàn)障礙，答題時就“胡思亂寫”，出現(xiàn)策略性錯誤。
【案例4】 25℃時，將a mol/L的氨水與b mol/L的鹽酸等體積混合（混合后溶液體積為混合前兩溶液的體積之和），若混合后的溶液顯中性，則NH3·H2O的電離平衡常數(shù)為? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （用a、b表示）。
【錯因分析】學(xué)生往往習(xí)慣于求單一溶質(zhì)NH3·H2O的電離平衡常數(shù)，而遇到NH4Cl和NH3·H2O的混合溶液，要求NH3·H2O的電離平衡常數(shù)時，就感覺無從下手。其實，只要抓住本質(zhì)知識，即無論是單一溶質(zhì)還是多種溶質(zhì)，只要溶液中含有NH4+、OH-、NH3·H2O這三種微粒，在一定溫度下，c（NH4+）c（OH-）/c（NH3·H2O）就是NH3·H2O的電離平衡常數(shù)，問題便會迎刃而解。由于混合溶液顯中性，則c（H+）=c（OH-）=10-7mol/L，c（NH4+）=c（Cl-）=b/2 mol/L，c（NH3·H2O）=（a-b）/2 mol/L，則K=10-7b/（a-b） mol/L。
【矯正方法】針對策略性錯誤，教師要教會學(xué)生自覺運用轉(zhuǎn)化思想，將陌生的問題轉(zhuǎn)化為熟悉的問題，以便充分利用已有的知識、經(jīng)驗或解題模式，順利地解決各種問題。學(xué)生要逐步學(xué)會全方位、多角度地分析題意，學(xué)會透過現(xiàn)象看本質(zhì)，善于從題目的因果關(guān)系入手，尋求可能的中間環(huán)節(jié)和隱含條件，把原題分解成一組互相聯(lián)系的系列問題。這是實現(xiàn)復(fù)雜問題簡單化的一條重要途徑，也是提升學(xué)生認知進階的有效方法。
在課后作業(yè)中，教師要編制一定比例的“起點高、落點低”的新情境的綜合練習(xí)，對學(xué)生加強訓(xùn)練。通過針對性訓(xùn)練，學(xué)生就可以利用常規(guī)思維去處理各種新情境的問題，不斷優(yōu)化思維品質(zhì)。
當(dāng)然，學(xué)生要矯正各種錯誤，也不是輕而易舉的事情。教師必須尊重遺忘規(guī)律，充分利用錯誤資源，采用科學(xué)的矯正方法指導(dǎo)學(xué)生做好自我矯正;學(xué)生必須經(jīng)歷“整理錯題→分析錯因→補償矯正→形成方法→變式應(yīng)用→反復(fù)糾錯”的過程。教師要清醒地認識到，學(xué)生的任何一處錯誤都不可能只靠一兩次訂正就能糾正。
此外，教師還要通過有效捕捉課堂上學(xué)生出現(xiàn)的錯誤，幫助學(xué)生進一步理解和掌握知識。在錯誤中尋找疑惑點，可以培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，激活其創(chuàng)新思維，激發(fā)其探究欲望，從而達到事半功倍的教育教學(xué)效果。
三、結(jié)論
錯誤是學(xué)習(xí)的必然產(chǎn)物，上述幾類錯誤伴隨化學(xué)教學(xué)過程的始終。從認知發(fā)展的角度來說，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)各種錯誤，是學(xué)生享有的“特殊權(quán)利”。心理學(xué)家蓋耶認為：“誰不考慮嘗試錯誤，不允許學(xué)生犯錯誤，就將錯過最高成效的學(xué)習(xí)時刻?！蔽覀兘處煈?yīng)該以寬容和欣賞的態(tài)度對待學(xué)生的錯誤。在課堂教學(xué)中，教師必須巧妙地引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷尋錯、用錯、議錯、理錯的探究過程，這樣，教與學(xué)的過程才能真正發(fā)揮應(yīng)有的價值。在課內(nèi)，教師要鼓勵學(xué)生敢于表達自己的想法，敢于暴露自己的認知錯誤;在課外，教師要引導(dǎo)學(xué)生不放過作業(yè)中的每一處錯誤，幫助學(xué)生養(yǎng)成遇錯必析、遇錯必改、遇錯必理的習(xí)慣。如此，學(xué)生就能樹立“錯誤是一種資源”的理念，從而讓錯誤成為豐富自己閱歷、促進自己認知進階的最有價值的資源。
參考文獻：
[1]National Research Council. Taking science to school：Learning and teaching science in grades K-8[M]. Washington D.C.：National Academies Press， 2007：168.
[2]鄭原琛，陳瑞，李寶金，顏國英，張雄.基于學(xué)習(xí)進階理論的課堂教學(xué)設(shè)計與實踐[J].物理通報，2019，38（6）：67.
