基于元認知理論的初中化學教學研究與實踐

顧丹丹

[摘? ?要]文章以“挖掘作用—建立模式—課堂實踐”為路徑，探討元認知在初中化學教學中的必要性、程序性和實效性，以增強學生學習的自主性、針對性和科學性，切實達到減負增效的良好效果。

[關鍵詞]元認知;初中化學;必要性;程序性;實效性

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）32-0066-02

《認知發展》一書重點對“元認知”進行了闡述：元認知就是人在學習的過程中不斷地進行自我反省、自我控制和自我調節，從而塑造一個優秀的自己。隨著新課程改革的不斷深入，課堂教學越來越重視學生的自我認識和提升，元認知在其中的作用越來越大，在培養學生綜合素養方面起到了積極的作用。

一、挖掘作用，強調元認知在化學教學中的必要性

心理學家波斯納曾結合生活實踐提出了成長公式：經驗+反思=成長。其與元認知理論有異曲同工之妙，即學習的動力源于學生內在的自我成長意愿，自我潛能的挖掘與爆發。基于此，我們可以結合元認知理論，指導學生從自身出發，從“學”的角度尋找化學現象背后的本質，用科學的方法進行引導、開發和完善，調動學生學習的自主性，將“學”的種子種在學生心中，并使其“生根發芽”，從而把“要我學”變成“我要學”“我會學”。表1為筆者所在教研組建立的“元認知與學生反思能力、學習自主性的對應關系表”。

基于元認知與學生反思能力、學習自主性的對應關系不難發現，元認知理論指導下的化學教學，有利于促進學生在知識記憶、理解和問題解決等方面能力的提升，有利于促進學生與自己對話，搭建理論與實際之間的溝通橋梁。通過體驗，學生能夠主動調用已有知識，自主地進行內容認知與加工，并在不斷的自我診斷、評價中進行調控、修復，進而構建系統的知識體系，逐步養成自我反思的良好習慣，實現持續而穩定的學習體驗。

二、建立模式，體現元認知在化學教學中的程序性

化學源于生活，又高于生活。在一定的生活情境下，學生積極調用自己原有的知識經驗，將當前的情境同化到已有的經驗中，在內心進行激烈的辨識之后做出調整和改變，從而將原有的知識經驗與當前的問題情境相結合。當然，學生原有的知識經驗與所要面對的問題之間也會有一定的差距，但這種差距是學生進步的階梯，學生會不斷地將多方面的相關知識進行激活，并綜合起來做一定的推理和轉化，逐步跨越一個又一個“差距”，最終在大腦中形成解決當前問題的思路。在思路形成過程中，學生不但深化了對知識的理解，還將知識與經驗進行了“串并聯”，形成更具整合性、更為融會貫通的新知識體系。表2為元認知指導下的初中化學教學的基本程序。

從表2中不難發現，元認知指導下的初中化學教學主要分為四步：問題的表征，選取合適信息，將分散的信息進行組合，監控與評價。當然，問題分為低水平問題和高水平問題，即封閉性問題和開放性問題，教師要根據學生特點、知識講授的程度來進行問題解決，低水平問題要求學生回答一些事實性信息;高水平問題要求學生進行更為精細的思考，綜合新舊知識進行適當的推理和概括。可見，元認知指導下的初中化學教學，充分發揮了學生自身的力量，讓學生在自我反思、自我控制和自我調控中發現更好的自己。

三、課堂實踐，發揮元認知在化學教學中的實效性

元認知指導下的初中化學教學，有利于學生在發揮自身能力的過程中實現成長。下面結合“化學方程式的書寫”這一教學內容，淺談元認知理論在初中化學教學中的落實，以有效發揮元認知在化學教學中的實效性。

1.建立情境，溫習舊知，宏觀表征

化學家約翰斯通認為，學生在學習微觀世界之前一定要有一定量的宏觀認知，且學生對宏觀世界的認知量與其對微觀世界的理解成正比。因此，在學生學習化學方程式的書寫之前，教師應從生活中尋找一些相關的宏觀材料，幫助學生對已有的化學知識進行復習和反思，為下一步微觀知識的學習奠定基礎。質量守恒定律是化學反應的宏觀表征，對其充分進行復習有利于學生對微觀符號的理解與掌握。

宏觀情境：（1）化學反應具有什么規律？請舉出生活中的例子。

（2）下列說法正確且能用質量守恒定律解釋的是（）。

A.3g碳和10 g氧氣反應后，生成13 g的二氧化碳

B. 5 g水受熱變成5 g水蒸氣

C.木炭燃燒后，固體質量減少

D.100 mL水加入100 mL酒精，體積等于200 mL

（3）如何證明蔗糖中含有氧元素？請設計實驗進行說明。

在分層逐級拋出問題后，教師要鼓勵學生獨立思考，不要急于討論總結。學生的大腦中會自動浮現質量守恒定律，學生積極將其應用到問題解決中，并總結應用的注意事項，此時心中逐漸浮現元素符號，從宏觀逐步轉向微觀。課堂建立在元認知的基礎上，氛圍主動而又激烈，知識推進自然流暢。

2.逐級演化，發現新知，微觀表征

宏觀的細致化就是微觀。學生在宏觀表征的刺激下，想要進一步研究的欲望愈加強烈。化學不同于其他學科的關鍵點是微觀與宏觀的緊密聯系。從宏觀表征轉向微觀表征是學生感性認識到理性認識的飛躍。在學習化學方程式之前，學生已經對分子、原子和離子有了一定的認識，質量守恒定律的學習也為學生理解微觀世界奠定了基礎。但還需要教師為學生建立一個“可視化”的微觀模型，銜接學生的新知識與舊知識，推動元認知向前發展。

微觀表征：（1）化學反應是怎么發生的呢？

（2）模擬氯氣與碘化氫兩種氣體混合發生變化的過程（投影展示，如圖1所示）。

（3）化學反應的實質是什么？我們該怎么用化學語言進行描述？

問題（1）的提出，促使學生回憶學過的化學式。投影展示化學反應的微觀模擬，使學生產生了濃厚的學習興趣，進而積極觀察每個小球的顏色、大小，對比得出前后發生了什么樣的變化，明白物質之間發生了什么樣的反應。問題（3）的提出，讓學生自然想到利用物質符號來表達反應過程，從化學式向化學方程式過渡，化學方程式的雛形在學生的大腦中自然形成。在元認知的推動下，學生對原有認知進行了融合調整，對化學反應的認識又向前推動了一步，對于化學方程式有了更多的向往和期待，都想動手書寫，新知識在學生的反思中誕生。

3.反思整合，規范新知，宏微融合

化學符號是化學的“第二語言”，化學方程式更是化學原理的具體表達。學生在沒有明白符號代表的宏觀和微觀含義之前，對化學符號的記憶全靠死記硬背，孤立的符號總是被學生忘記，而將宏觀表征、符號表征與微觀表征相結合，用化學符號建立宏觀和微觀的橋梁，使化學符號變得更有意義，似乎在訴說著物質之間發生的一個個故事，讓學生越學越輕松。

教師：如何對磷在氧氣中燃燒的反應進行表達？

學生：磷+氧氣→五氧化二磷或者P+O2→P2O5。

教師：這兩種表達式有什么區別？你更喜歡哪一種？第二種規范嗎？

至此，教師就要給學生一定的思考空間，讓學生進行分組討論，得出質量守恒定律在化學反應方程式中的體現，歸納總結出化學反應方程式書寫應該注意的事項，同時，及時進行相關練習。

練習：利用化學符號寫出下列反應的化學反應方程式。

（1）用高錳酸鉀制取氧氣;（2）電解水;（3）氧化汞受熱分解。

在書寫化學反應方程式的過程中，學生會出現這樣或那樣的錯誤，教師不要急于給出答案，更不要指責學生，而是要鼓勵學生通過反思，對自己書寫的化學反應方程式進行診斷評價和調節改正，使學生對化學反應方程式的書寫有更深刻、更透徹的理解。

總之，元認知指導下的初中化學教學，立足于教會學生“獨立行走”，鼓勵學生利用個體認知對知識進行反復整合、加工、反思、糾正，符合學生的認知規律，增強了學生學習的自主性、針對性和科學性，切實達到了減負增效的良好效果。

（責任編輯 羅 艷）