李 克

(廣東省鶴山市鶴華中學(xué) 529700) 譚翠芳 (廣東省江門市陳白沙中學(xué) 529000)

1 認識元認知理論

元認知理論是美國心理學(xué)家弗拉維爾于1976年提出來的，指認知主體對自身認知活動的認知。具體地說，是認知主體對自身的心理狀態(tài)、能力、任務(wù)、目標(biāo)、認知策略等多方面因素的認知。它以認知過程和認知結(jié)果為對象，以對認知活動的調(diào)節(jié)和監(jiān)控為外在表現(xiàn)，其實質(zhì)是主體對認知活動的自我意識和自我調(diào)節(jié)。通俗來說是指能抽離到學(xué)習(xí)過程之外，并對學(xué)習(xí)過程進行自我反省和調(diào)整反饋的能力。教師在教學(xué)中通過提高學(xué)生獲得元認知能力，將會使他們終生受益。根據(jù)弗拉維爾的觀點，元認知由三部分組成：元認知知識、元認知體驗、元認知監(jiān)控。其中，元認知監(jiān)控是元認知中的核心成分，是指認知主體根據(jù)自己的認知任務(wù)、目標(biāo)、特點等積極地、自覺地、自如地、不斷地進行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，以達成預(yù)期目標(biāo)，它包括選擇、評價與調(diào)節(jié)認知策略，如制定計劃、實際控制、檢查結(jié)果、補救修正等，是學(xué)習(xí)成功的關(guān)鍵。筆者在高中生物學(xué)教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，結(jié)合教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生元認知能力不僅可降低培養(yǎng)過程的抽象性，便于元認知知識的傳授，而且能提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率，使兩者呈螺旋式雙向發(fā)展、相互促進。本文以高中生物學(xué)教材中“種群的數(shù)量變化”的教學(xué)實踐來談?wù)勅绾闻囵B(yǎng)學(xué)生的元認知能力。

2 在課堂教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的元認知能力

“種群的數(shù)量變化”一節(jié)需用兩課時完成，采用問題導(dǎo)學(xué)法開展教學(xué)，每講授一個知識點前均設(shè)置一個“問題清單”?！皢栴}清單”是生物學(xué)科元認知能力培養(yǎng)中常用的方法之一，指在訓(xùn)練中由教師提供一系列供學(xué)生自我觀察、自我監(jiān)控的問題列成的表單，學(xué)生在學(xué)習(xí)全程中對照表單的問題來監(jiān)控自己的學(xué)習(xí)過程及結(jié)果。學(xué)生和教師圍繞著“問題清單”的內(nèi)容開展教學(xué)過程，通過教師直接指導(dǎo)、交互教學(xué)、合作與討論學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)等教學(xué)模式，層層深入，從中滲透元認知的知識和思想。

2.1 如何構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型 課件插播細菌分裂的錄像并提出問題: 假如現(xiàn)有一種細菌，在食物、空間等充裕的條件下，每20 min通過分裂繁殖一代。

學(xué)生思考問題：①細菌的生殖方式是怎樣的? ②一個細菌繁殖1代、2代、3代甚至n代后細菌數(shù)量是多少? ③你能總結(jié)出一條簡單的表示細菌繁殖代數(shù)與其數(shù)量關(guān)系的公式嗎？④對細菌種群數(shù)量增長而言，在什么情況下此公式才成立?⑤你能將描述細菌數(shù)量變化的抽象數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)化為直觀的坐標(biāo)曲線圖嗎?⑥你如何檢驗自己的答案是否正確？你如何對答案進行完善和修正？隨后請學(xué)生根據(jù)思考結(jié)果完成以下內(nèi)容：①填寫表1；②你能根據(jù)表1的內(nèi)容寫出表示繁殖n代后細菌數(shù)量的數(shù)學(xué)公式嗎？③根據(jù)表1的數(shù)據(jù)畫出細菌的種群增長曲線圖。

表1 細菌數(shù)量增長記錄表

獨立完成上述問題后，小組交流和討論結(jié)果，對繪制的曲線和得到的數(shù)學(xué)公式進行評價，及時發(fā)現(xiàn)自身完成的答案的優(yōu)點和不足，并進行修正。

教師進行巡查，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在建構(gòu)公式模型和曲線圖模型過程中存在的問題，通過實物投影儀展示錯誤的地方，引導(dǎo)學(xué)生以元認知的思考策略及時發(fā)現(xiàn)問題所在，及時進行糾正，并通過課件展示標(biāo)準(zhǔn)答案。并聯(lián)系常用的數(shù)學(xué)模型，和學(xué)生一起總結(jié)建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的基本步驟: ①觀察研究對象，提出問題——模型準(zhǔn)備；②提出合理的假設(shè)——模型假設(shè)；③根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進行表達——模型建立；④通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正模型分析——模型校正。提醒學(xué)生在建構(gòu)細菌種群數(shù)量變化模型過程中所采用的反思、討論和修正策略就是元認知策略，通過此策略可對自己學(xué)習(xí)過程進行自省和修正，主動、有效地建構(gòu)知識。

2.2 種群數(shù)量增長的兩種數(shù)學(xué)模型比較 種群數(shù)量增長的兩種數(shù)學(xué)模型異同點比較是本節(jié)課的重難點。在完成種群增長的“J”型曲線和“S”型曲線的構(gòu)建兩部分教學(xué)任務(wù)后，為突破重難點，引導(dǎo)學(xué)生運用元認知的學(xué)習(xí)策略，歸納兩種數(shù)學(xué)模型的知識要點，并進行比較，找出兩者之間的異同點，幫助學(xué)生把握兩個模型的實質(zhì)，加深對模型的理解和記憶。

引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：①回顧已學(xué)內(nèi)容，可以從哪些方面比較“J”型曲線和“S”型曲線的異同點？②能夠用精確的語言符號(文字、圖示、公式)具體書寫出來嗎？③如果沒有頭緒，思考原因是什么？完成表2的填寫，并相互交換、討論答案。

表2 “J”型曲線和“S”型曲線比較表

教師通過展示臺投影兩份典型的學(xué)生答案，并對答案進行糾錯點評，請學(xué)生用元認知思維分析自己犯錯的原因，從中汲取教訓(xùn)，避免再錯。在教師的引導(dǎo)下，其他學(xué)生對自己錯誤的地方進行反思，及時進行糾錯。為繼續(xù)深入對“J”型曲線和“S”型曲線的理解，教師將兩個曲線模型整合在一起(圖1)，方便學(xué)生更加直觀地進行比較，引導(dǎo)學(xué)生運用已學(xué)的知識，解釋兩曲線間存在的陰影部分(環(huán)境阻力)可能是哪些具體原因造成的。

圖1 “J”型曲線和“S”型曲線圖

2.3 在解題訓(xùn)練中培養(yǎng)學(xué)生的元認知能力 解題能力的培養(yǎng)是高中生物學(xué)教學(xué)很重要的一環(huán)，主要是引導(dǎo)學(xué)生在解題實踐中做到舉一反三，從中提煉和升華生物解題模式和思想方法，最終內(nèi)化成為學(xué)生的一種元認知能力。在學(xué)生自主解題過程中重點引導(dǎo)學(xué)生走出題外，用俯視的角度思考以下問題：本題的命題意圖是什么，命題者到底想考察哪些知識和能力或思維方法，解題的突破口在哪里，要用怎樣的思路進行推斷思考， 以后做這一類型題目時應(yīng)該建立怎樣的解題模式幫助快速解題。學(xué)生在反思內(nèi)省過程中，逐漸增強學(xué)習(xí)和解題時的各種意識，并最終形成自我觀察、自我意識的元認知能力。下面就如何引導(dǎo)學(xué)生完成一道典型選擇題的解題過程為例說明如何培養(yǎng)元認知能力。

例1 圖2為某地東亞飛蝗種群數(shù)量變化示意圖，下列敘述錯誤的是( )

A.為有效防治蝗災(zāi)，應(yīng)在a點之前及時控制種群密度

B.a～b段，該種群的增長率與種群密度之間呈正相關(guān)

C.利用性引誘劑誘殺雄蟲改變性別比例可防止c點出現(xiàn)

D.圖中c點代表的種群數(shù)量不能表示為該飛蝗種群的環(huán)境容納量

圖2 某地東亞飛蝗種群數(shù)量變化示意圖

請學(xué)生邊審題邊思考以下問題：①本題考查了已學(xué)內(nèi)容的哪些知識要點？②還記得“S”型曲線模型中K值與K/2在實踐中應(yīng)用的例子嗎？③什么是種群增長率？它和增長速率有區(qū)別嗎？④改變種群的性別比例后會進一步影響哪個種群數(shù)量特征？⑤怎么去定義環(huán)境容納量？它是指種群數(shù)量的最大值嗎？它是一個固定值嗎？學(xué)生帶著問題快速回顧前面所學(xué)的內(nèi)容，并審視選項給出的信息，逐步排除選項的干擾，得到正確的答案。在限定解題時間到后，教師抽查學(xué)生的答題情況，和學(xué)生分析錯答的原因，從中發(fā)現(xiàn)審題思路或基礎(chǔ)知識等方面的漏洞。對本題進行解題分析：先分析A選項，考查K/2值在實踐中的應(yīng)用。據(jù)圖分析可知，a點種群數(shù)量為K/2，表示東亞飛蝗的種群數(shù)量增速最快，故應(yīng)該在a點以前就要適時控制種群密度，故A正確；再看B選項，東亞飛蝗的增長模式為“S”型增長，增長率與時間呈負相關(guān)，又因a點以后種群數(shù)量增加，至b點達到最大，種群密度隨時間逐漸增大，故B錯誤；看C選項，c點表示種群數(shù)量最大值，用性引誘劑誘殺雄蟲，降低出生率，可防止c點出現(xiàn)，故C正確；最后看D選項，環(huán)境容納量是指一個處于動態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)中，環(huán)境所能容許的種群數(shù)量的最大值，種群的數(shù)量在環(huán)境容納量水平上下波動，因此種群最大值往往要高于環(huán)境容納量。故D正確。本題正確答案選B。

解題分析完畢后，引導(dǎo)學(xué)生以此例題為切入口，利用元認知的思維策略，對本節(jié)課的重難點知識進行反思、歸納和整理。例如，很多學(xué)生對種群增長率和增長速率、K值與K/2、環(huán)境容納量與環(huán)境中種群數(shù)量最大值的意義混淆不清，利用本次解題訓(xùn)練將知識進行梳理和提升。

3 通過課后反思培養(yǎng)學(xué)生的元認知能力

教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)學(xué)生課后的反思和整理習(xí)慣對加深上課內(nèi)容印象，使知識條理化，深入掌握本課重難點至關(guān)重要。哈佛心理學(xué)家霍爾德·卡德納曾說過：“私下的沉思和寫日記會發(fā)展他們的內(nèi)省能力。”學(xué)生以日記的形式檢查學(xué)習(xí)活動，以評價學(xué)習(xí)效果，做到心中有數(shù)。反思日記中可包括對整堂生物課的反思，對每一章節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容與結(jié)果的反思和總結(jié)，對自己學(xué)習(xí)計劃、學(xué)習(xí)方法的反思，對生物習(xí)題中錯題和不會題的反思，對解題過程以及解題策略的反思等。實施該方法時，教師一開始可為學(xué)生提供反思日記的提綱，明確日記中要反思哪些內(nèi)容，如：①這節(jié)課我學(xué)到什么? 利用知識網(wǎng)絡(luò)圖進行概括性總結(jié)。②這節(jié)課的重難點是什么？③這節(jié)課還有什么不懂，將之記錄下來并盡快弄清楚；④今天老師講了哪些解題方法?⑤寫下自己在學(xué)習(xí)和解題時的感受和心得。待學(xué)生對反思日記的作用有一定認識和理解后，可依自己情況反思、記錄學(xué)習(xí)情況。也可以指導(dǎo)學(xué)生通過周記或月記的形式對章、專題、甚至全書的內(nèi)容進行反思、歸納、總結(jié)。