化學解題元認知能力的測評與發展研究

丁佐宏 馬宏佳

摘要：以化學解題環節為主線，用問卷調查的方式研究發現，要提高學生的化學問題解決能力，必須提高解題過程的元認知能力水平；學生關于解題過程的元認知能力水平可以用問卷調查的方式進行測量，也可以通過一定形式的訓練加以提高。

關鍵詞：解題過程；元認知能力； 問卷調查

文章編號：1008-0546（201１）０５-00０５-0３中圖分類號：G63３．８文獻標識碼：Ｂ

doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１１．０５．００２

解決問題的過程是知識內化吸收、再外化應用的過程，提高化學問題解決能力是化學學習的重要目標之一。從精神的角度看，解決化學問題就是學生運用化學知識在精神層面進行的一次戰斗。要取得這場戰斗的勝利，首先必須做到知己知彼。知己，除了知道自己掌握了哪些化學知識以外，還需要了解自己對化學解題的元認知能力。知彼，除了全面了解問題信息以外，還要知道解題過程以及各環節應注意的事項。也就是說，化學解題能力的提高既有賴于化學知識的掌握水平的提高，也有賴于解題元認知能力水平的提高。

為了了解學生在解題過程中的元認知能力水平，筆者以化學解題環節為主線，設計了問卷調查表，對學生進行了問卷調查。

一、問卷調查表的設計依據

１．元認知能力

元認知是認知主體對自己的認知過程、結果或與之相關的活動的認識。其實質是主體對自身認知活動的自我意識和自我調控［１］。在具體的解題過程中，元認知的作用主要表現為：選擇有效的解題策略，監控解題的具體過程，不斷獲取和分析反饋信息，評價各種解題策略的可行性和有效性，堅持或改變解決問題的方法和手段，并及時調節自己的思維過程等［２］。

在化學解題過程中，元認知能力主要包括元認知知識和元認知監控兩個方面，它們相互聯系，相互作用，對解題過程進行計劃、監控和調節。 元認知知識是個體關于自身或他人的認知活動、過程、結果、任務和方法等方面的知識。在解題過程中，元認知知識包括三個方面：①對個人因素的認識，即關于個體自身在解題方面的技巧、能力和特點等方面的知識。②對任務和目標因素的認識，即關于個體在解題過程中所涉及的各種有關信息的認識。③對策略因素的認識，即關于個體對于完成解題任務所需要的認知方法等方面的知識，如解題策略的種類、特點、應用的條件、認知策略的有效性等。元認知監控是指個體在解題過程中，將自己正在進行的認知活動作為意識對象，不斷對其進行積極、自覺的監視、控制和調節，以期達到預定目標。按照解題的進展過程，相應的監控策略有四種：①制訂解題計劃，②控制解題過程，③檢查解題結果，④采取補救措施［３］。

２．化學解題的思維過程

化學解題的思維過程一般可分為審題、破題、解答和驗證等幾個環節。

審題是解題的前提。解題時需要判斷的依據、計算的數據等都通過認真、仔細的審題才能得到。審化學題時應當注意以下幾點：①題型；②題目要求；③化學事實與實驗現象；④涉及的化學概念與理論；⑤可能應用的方法等等。

破題是解題的關鍵或突破口。化學題的突破口往往是：某一典型的或特殊的實驗現象；某一特定的或關鍵性的反應；某一隱含的數量關系；某一重要的實驗操作與步驟；某一給定的“新”信息與方法等等。在破題時要善于根據問題的具體情況，審時度勢，隨機應變，及時調整思路，找出解決問題的突破口。

解答既是解題的主要環節，又是解題的表現形式。解答過程的要求主要是：①程序合理：條理清晰、邏輯嚴密；②思路簡捷：思維靈活、方法得當；③敘述規范：表述完整、重點突出。

驗證是解題思維過程的最后一個環節，也是最容易被忽視的一個環節。它是用給出的已知實驗事實與現象或反應原理與數據等，驗證已經得出的結論或數據是否合理，對不合理的結論或數據進行補救和修正。

二、問卷調查表的內容

問卷調查表的具體內容包括１６項，見表１。表中Ａ為“肯定是”，Ｂ為“有時是”，Ｃ為“一般不”。

三、調查統計過程與數據

筆者運用上述問卷調查表對南師大化科院化學教育專業四年級的學生進行了調查研究，調查樣本數為６１人。具體過程為：

第一階段，在學期開始時用該問卷調查表進行問卷調查，計算出Ａ、Ｂ、Ｃ三種選擇所占的百分比，即前測。

第二階段，在開設的“中學化學習題研究”課中，對這些學生進行解題研究和訓練。

第三階段，在學期結束時用該問卷調查表再進行一次問卷調查，計算出Ａ、Ｂ、Ｃ三種選擇所占的百分比，即后測。

調查統計數據見表２。

四、調查統計數據分析

１．審題環節

在元認知知識水平，由第１、２、３項數據可知，絕大部分學生在審題時，無論是學期開始還是結束時，都注意到題型、題目作答要求和題目所給信息。說明學生在審題環節的元認知知識水平較高。

在元認知監控方面，第４項數據表明，部分學生在學期開始時，對有關化學知識的回憶產生一定的困難，只有４１．０％的學生表示肯定能回憶，在學期結束時這一比例上升了２０．７％，說明經過一學期的學習，這方面的能力得到了提高。第５項數據表明，大部分學生在審題后還沒有馬上思考解題方法的意識，即使經過一學期的學習后，這種情況也沒有改變。可能他們認為要等到破題之后才會思考解題的方法。

２．破題環節

在元認知知識方面，第６項數據可知，７２．１％的學生有尋找解題突破口的意識，這一比例在經過解題訓練后有所提高。

在元認知監控方面，第７項將問題與原型匹配的比例，在學期開始時認為“肯定是”的比例只有１６．４％，而認為“一般不”的比例則達到２７．９％。第８項將問題分解為子問題，在學期開始時認為“肯定是”的比例只有３１．１％，而認為“一般不”的比例則達到２４．６％；這說明學生原有的元認知監控能力較差。經過一學期的解題訓練，這兩項的比例都有了比較明顯的改觀，第７項認為“肯定是”的比例提高了１６．４個百分點，認為“一般不”的比例則下降了１６．４個百分點；第８項認為“肯定是”的比例提高了１６．４個百分點，認為“一般不”的比例下降了８．２個百分點；這說明這一學期進行的解題訓練教學取得了比較明顯的效果，學生關于破題環節的元認知監控能力得到了一定程度的提高。

３．答題環節

在元認知知識方面，由第９、１１項數據可知，大部分學生認為答題時條理清楚、推理準確、表達完整、重點突出很重要，這一比例在經過解題訓練后都有所提高。第１０、１２項數據表明，學生在數量意識和創新意識方面的元認知知識水平不高，大部分學生選填了“有時是”，選填“肯定是”的比例均不到一半，其中第１０項只有１８％。經過一學期的解題訓練，這２項中選填“肯定是”的比例均有所提高，但也只有３６．１％，說明學生在這些方面的元認知能力還有待于進一步加強。

在元認知監控方面，由第１３、１４、１５項數據可知，學生在迅速調整解題思路、運用題給信息和提取有關知識方面的能力較差，大部分學生選填了“有時是”，選填“肯定是”的比例均不到一半，最高的第１４項只有４１．０％。經過一學期的解題訓練，這３項中選填“肯定是”的比例均有了較大程度提高，其中第１４項提高了２２．９％，第１５項提高了２６．２％，第１３ 項提高了８．２％。說明學生在這些方面的元認知能力能夠提高。

４．驗證環節

第１６項數據表明，學生對答題后進行驗證的元認知知識水平不高，選填“肯定是”的比例只有３２．８％，還有９．８％的學生選填了“一般不”。經過解題訓練后，選填“肯定是”的比例上升了１４．７％。

五、結論

從實際教學情況看，有些學生的化學解題能力較差的原因，不是對化學知識的掌握程度不夠，而是解題的元認知能力水平較低，表現為思維品質較差，對解題過程的認識不全面，對解題環節的注意點沒有注意等等，最終導致解題的失敗。因此，要提高學生的化學問題解決能力，除了要求學生掌握足夠的化學知識以外，還要提高他們解題的元認知能力。

學生解題的元認知能力，雖然體現在解題過程中，但是并不能通過評分顯示出來。因為試卷評分只是顯示解題的結果，沒有對影響解題結果的諸多因素加以分析和顯現。因此，需要通過其他方式才能測量出學生對解題過程的元認知能力水平。通過上述問卷調查與分析，我們認為：問卷調查可以在一定程度上測評學生解題的元認知能力水平。

與其他認知能力一樣，學生解題的元認知能力水平也可以通過實踐、認識、再實踐、再認識的過程得到提高。上述問卷調查的數據中，后測與前測相比較，選填“肯定是”的數據有１１項明顯增大，說明結合解題有意識的培養和訓練，可以比較明顯地提高學生解題的元認知水平。

參考文獻

［１］張文新，谷傳華．創造力發展心理學［Ｍ］．合肥：安徽教育出版社，２００４：１８３～１８７

［２］林美鳳．談化學教學中元認知能力的培養策略［Ｊ］．化學教育，２００３，（７～８）：２９

［３］嚴業安．化學教學中元認知能力培養的初探［Ｊ］．化學教學，２００６，（１１）：１８