化学问题解决中元认知训练的研究.doc

化学问题解决中元认知训练的研究 上传: 詹晓渊 更新时间：2011-11-9 21:44:42 方红 毕华林摘 要：元认知在化学问题解决中具有重要的作用。在实际教学中，采取自我提问法、相互提问法、讨论法、知识传授法等进行元认知的训练，可有效地提高学生的元认知水平，促进学生问题解决能力的提高。关键词：问题解决；元认知训练 元认知是美国心理学家弗拉维尔于20世纪70年代提出的，它在实践中对开发学生智力，提高学生的学习能力有着十分重要的意义。所谓元认知就是对认知的认知，也就是一个人对自己的认知系统的认知与控制，着重表现在通过元认知知识、元认知体验、元认知监控来调节自己的认知活动，反映的是个体自身的认知活动和情感体验，其实质就是人对认知活动的自我意识、自我监控与自我调节。对于学生的元认知能力训练不能离开教学内容单独进行，宜与具体内容的教学或化学问题的解决相结合。1 化学问题解决中元认知训练的方法1.1 自我提问法自我提问法由美国的波利亚提出。其模式为：向学生提供一系列在问题解决的各个阶段供自我观察、自我监控、自我评价的启发式问题，学生在解题过程中依据这些问题进行自我提问，从而启发自己的思路，并对思维进行监控。第一阶段理解问题。可以向自己提出以下问题：已知条件是什么？未知条件是什么？题目的目标是什么？由已知条件足以导出未知条件吗？已知条件多余还是不足？若多余是不是真的多余？是否隐含什么条件？画个草图，引入适当的符号或标记，把已知条件分成几个不同的部分，你能将它们写下来吗？例如：从含cu2s的铜矿石中冶炼铜可采取以下方法：(1)先将矿石通空气高温焙烧，生成两种氧化物；(2)将焙烧过的矿石加上质量比它约少一半的未经焙烧过的矿石，混合均匀后隔绝空气再进行高温煅烧，结果得到金属铜和一种有刺激性气味的气体。试写出上述反应的化学方程式：(1)_ ；(2)_ 。学生在考虑了上述的问题后，会联想到煅烧硫铁矿的反应：4fes2+11o2=2fe2o3+8so2，cu2s和fes2都是金属硫化物，推知焙烧cu2s的方程式为：2cu2s+3o2=2cu2o+2so2。但有不少学生却推出了cu2s+2o2=2cuo+so2的方程式。原因就在于本题的隐含条件“将焙烧过的矿石加上质量比它的质量约少一半的未经焙烧过的矿石”再高温燃烧，未被利用，若注意了这一关键部分，就可将错误的方程式加以改正。在上述问题的解决过程中，充分体现了元认知对思维的监控作用。而在实际的解决问题过程中，发现许多学生未能得出正确答案，也说明学生在解题过程中对思维的监控能力还比较差。第二阶段拟定计划。可提出如下问题：过去见过这种题吗？若见过是否它以略微不同的方式出现？能否用具有相同或相似未知条件的熟悉问题解答当前的题目？如果不能解决眼前的问题，能否从已知条件中找出关键的部分？是否使用了所有的已知条件呢？例如，有cuo和木炭组成的混合物4.24克，在高温条件下充分反应后，剩余固体混合物呈红色，质量为3.36克；若反应产生的气体全部被过量的澄清石灰水吸收，得沉淀2.00克，试通过计算指出固体产物的组成及质量分数。解决这一问题，首先帮助学生抓住关键词“剩余固体混合物呈红色”、“产生的气体全被过量的澄清石灰水全部吸收”等，然后让他们理清已知条件是什么？要求什么？已知条件是否多余？隐含条件是什么(剩余固体混合物呈红色，除了金属铜外，另一种应为氧化亚铜)？最后让学生思考：应怎样做呢？第三阶段执行计划。向学生提出：你能清楚地认定每一步都是对的吗？第四阶段检查回顾。可以自己推理过程吗？能检验结果的正确性吗？为什么想到这样做？不这样做行不行？还有没有别的方法？这些方法哪个最好？能将这一问题的结论或解决方法应用于其他问题吗？例如：38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后共收集到气体no22.4ml(标准状况)，反应消耗掉的hno3可能为(a)0.001mol (b)0.006mol (c)0.0022mol (d)0.0024mol解答此题，大多数学生能从基本反应去寻求已知和未知的关系铜与浓硝酸及与稀硝酸两个反应建立方程去求解从而得出答案。当学生做完此题，进行回顾和检验时，按上述所列问题可自我提问。一部分学生进一步挖掘了反应的内涵：cucu(no3)2而hno3no、no2，根据质量守恒定律必须存在氮元素守恒，即cu(no3)2中氮+气体中氮=hno3中氮，照此列式得出了答案。还有一些学生则从铜与硝酸反应时全部生成no2或no的两种极端情况下消耗的量分别是选项b和d，而原题数据已否定了两种极端的可能，由此得出居于二者之间的答案c。这样学生从不同角度得出结论，并由此迁移到cu与浓h2so4的反应等题型，使这种方法得以进一步应用。1.2 相互提问法这个方法是把学生每两个人分成一组，给每个人提供一张问题表，列出类似于上述自我提问的问题，要求学生在尝试解决问题的同时根据问题表相互提问并做出回答，研究表明，相互提问法能有效地促进学生的思考与竞争，提高学生的元认知能力。1.3 讨论法该方法是在教学中有意安排一些思考性强，解题方法较丰富的问题，当这些问题提出后，要求学生不要立即埋头解题，而是充分进行如下思考：(1)这个问题涉及哪些知识？(2)解决这个问题可能有哪些思路？(3)准备选择什么思路？(4)为什么选择这种思路？通过这样的讨论，相互交流各自的想法，充分暴露学生的思维过程，有利于提高学生的元认知水平。1.4 知识传授法知识传授法是不同于以上训练的另一种方法。它主要是通过向学生传授有关化学学习理论和学习策略的知识，特别是有关化学解题策略和元认知的知识，使学生认识到元认知在化学学习中的重要性，自觉地将元认知运用于学习中，形成适当的学习策略，提高学习效果。2 元认知训练的实验研究根据中学教学的实际情况，我们采取自然状态下的准实验研究，以检验上述元认知训练方法在提高学生问题能力方面的有效性。2.1 实验对象选择某普通中学高二年级的两个班分别作为实验班和对照班。两个班在学生人数、性别比例以及前测成绩等方面都基本一致，无明显差异。两个班由同一教师任课，在实验过程中两个班同一进度，同一授课时间，布置相同的作业量。2.2 实验内容实验阶段的学习内容为高中有机化学和高考第一轮复习。两部分内容各有特点。有机化学知识结构较完整，内容之间的联系密切，需要识记的内容较多，有利于对学生进行有关学习策略的训练；高考第一轮复习既注重知识基础，又重视通过复习提高学生解决问题的能力，有利于结合具体问题的解决对学生进行元认知的训练。2.3 实验过程实验班每两周从习题课中抽出一课时，用教师自编教案对学生进行元认知训练。对照班按常规教学计划上课。实验班进行元认知训练分为两个阶段：第一阶段结合有机化学内容的学习，侧重向学生介绍有关学习策略和元认知的知识，使学生明确元认知训练的意义和目的。第二阶段结合有机化学内容的复习及高考第一轮复习，对学生进行元认知的具体训练。主要内容包括：(1)给学生印发自我提问表。根据问题表结合具体问题解决过程提供学习的示范和榜样，让学生模仿。(2)让学生出声陈述思维，相互讨论解题的过程和方法，注重反馈，将被动的训练逐步转化为学生自动化的自我监控。(3)制定“元认知自我监控检测卡”，让学生根据检测卡检查自己的学习习惯和自我调节能力，促进元认知水平的提高。2.4 实验结果经过一年的实验后，运用全市统考题对两个班进行统一的测试(试卷满分为150分)，测试成绩见下表。从表中的统计结果看，实验班和对照班在前测时无显著差异，而后测时达到0.05的显著差异。这说明在后测中实验班的平均成绩明显优于对照班。相应地实验班学生解决问题的能力优于对照班。通过训练，不但实验班的成绩得以提高，而且实验班与对照班相比，学生更善于发现问题，更喜欢提出问题。在解决问题时，能提出更多的解题思路、解题方法，也更喜欢与老师和同学辩论解题方法，探讨方法的优劣。特别是在遇到复杂的问题时，越来越多的实验班学生乐于去解决并尝试运用各种策略，同时也更能敏锐地发现自己和别人的错误思维。这证明通过结合具体内容的学习和具体问题的解决，训练学生的元认知能力，不但提高了学生的元认知水平，而且提高了学生解决化学问题的能力。3 元认知训练教学中应注意的问题3.1 元认知训练必须符合学生已有的知识基础学生如果不能从问题解决中体验到成功，就会丧失解决问题的信心，元认知训练也就徒劳无功。所以问题解决中的元认知训练不能脱离学生原有的知识水平，要根据学生的知识水平，设计训练习题，使学生可以依据自身认知特点和学习材料的特点，制订和执行解题计划，顺利解决问题，感受到成功的喜悦。这必将会丰富学生的元认知知识和元认知体验。这一点在实验中从优生和中等生身上得以证实，他们比差生的元认知水平提高较快，也更善于运用具体的方法监控问题解决，这促进了他们问题解决能力的发展，学习成绩也有更大的提高。而差生的元认知水平提高很慢，其一是因为他们的原有的知识基础差，问题解决能力低，即使他们知道了有关问题解决的步骤及元认知监控的具体策略，却不知如何运用；其二是他们的学习动机较弱，即使想到运用元认知策略，也不愿花时间和努力去执行它；其三是用来训练的问题对他们来说常常高于原有的知识水平，他们更多地体验到失败，从而丧失了学习的兴趣。3.2 元认知的训练是一个长期的渐进的过程学生对认知策略和元认知策略的认识是一个渐进的过程，其训练需要长期进行。有些较复杂的策略还须反复训练才能掌握，没有足够的教学时间，