元認知能力在生物高考問題解決思維中的應(yīng)用

鄭婷婷

【摘 要】 在闡述元認知能力和問題解決的思維的含義基礎(chǔ)上，以近年來的高考生物試題為例分析元認知能力在高考生物科問題解決的思維中的應(yīng)用：利用元認知知識，建立高中生物知識體系，提升問題解決效率；增強元認知體驗，提高知識遷移效率；通過元認知技能，提高“搜集—捕獲—解釋”思維。

【關(guān)鍵詞】元認知 高考生物 問題解決 思維1元認知能力的基本含義

元認知是關(guān)于個體自我認知過程的知識和調(diào)節(jié)這些過程的能力，是對思維和學(xué)習(xí)活動的知識認知的控制。我國心理學(xué)家陳英如（1996）曾指出，“主體元認知知識的豐富性，元認知體驗的深刻性以及元認知技能的能動性，將直接影響主體使用策略的自覺性水平和有效性水平”。一般而言，元認知成分主要包括三個部分：元認知知識、元認知體驗和元認知技能，且三大成分相輔相成，密不可分。

2問題解決的思維的基本含義

思維是人接受信息、存貯信息、加工信息以及輸出信息的活動過程。一個典型的問題解決的思維過程由準備、立題、搜索、捕獲和解釋構(gòu)成。①準備即信息積累階段，為準備解決某個具體問題而有目標(biāo)地積累信息的過程；②立題是思維主體對已接受的基本信息的一個總反映或躍遷、繁衍和深化的表現(xiàn)形式；③搜索是明確目標(biāo)下的思維，是圍繞目標(biāo)進行的有針對性的、全方位的思維，包括問題分解和設(shè)計搜索方案兩個階段；④捕獲即搜索的結(jié)果，例如通過資料查詢、實驗觀察等獲取相關(guān)信息；⑤解決問題的過程隨著搜索——捕獲而逐漸升級，而實行一次對全過程的綜合整理稱為解釋。

新課程高考試題強調(diào)能力立意，學(xué)生解答問題時，是一個問題解決的過程而不僅是回憶知識的過程。學(xué)生須將自己的問題解決過程作為意識對象，積極地加以監(jiān)控并且能夠在必要時采取適當(dāng)?shù)难a救策略來解決解題中出現(xiàn)的障礙。因此問題解決的思維過程既是一個認知活動過程，更是一個元認知活動過程。以下以近年來的高考生物試題為例，分析并總結(jié)元認知能力在高考生物學(xué)科問題解決的思維中的作用。

3 元認知能力在高考生物科問題解決中的應(yīng)用例析

3.1利用元認知知識，建立高中生物知識體系，提升問題解決效率

問題解決的元認知知識包括學(xué)生對自身的解題技巧、能力和特點等的認識；對個體在解題過程中所涉及的各種有關(guān)信息的認識；個體完成解題任務(wù)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(yīng)用的條件、有效性等。教師在教學(xué)中應(yīng)使學(xué)生關(guān)注元認知知識，并對自己的認知活動特點及規(guī)律有所了解。在此基礎(chǔ)上，教師幫助學(xué)生建立適合自己的生物知識體系。使學(xué)生能夠在特定的情境中有效提取相關(guān)知識，并有指向性地解決問題。

[例題1]（2012. 福建，1）下列有關(guān)豌豆的敘述，正確為是（ B ）

A. 萌發(fā)初期，種子的有機物總重量增加

B. 及時排澇，能防止根細胞受酒精毒害

C. 進人夜間，葉肉細胞內(nèi)ATP合成停止

D. 葉片黃化，葉綠體對紅光的吸收增多

淺析：該題以豌豆生命活動現(xiàn)象為背景，具體考查豌豆細胞代謝相關(guān)知識。例題涉及多個知識點。一些學(xué)生由于缺乏元認知知識，無法采取正確的策略，難以具體聯(lián)系豌豆生命活動現(xiàn)象，例如學(xué)生不了解葉子黃化是由于葉綠素水解造成，難以與色素吸收光波的知識點聯(lián)系，缺乏對問題指向性理解，得不出答案。當(dāng)學(xué)生具有適合自己的生物知識體系，看見D選項時，由“葉綠體”“紅光”將問題解決的“立題”定為“捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)”，從而“搜索”相關(guān)知識：葉綠素能夠吸收紅光并使葉片呈現(xiàn)綠色，分布于葉綠體上。由此分析可知，葉片黃化是由葉綠素缺乏引起的，缺乏葉綠素，葉綠體吸收紅光將減少，故排除D選項。

3.2 增強元認知體驗，提高知識遷移效率

問題解決中所涉及的元認知體驗包括了在學(xué)習(xí)相關(guān)知識過程中的元認知體驗和在問題解決的思維中所涉及的元認知體驗。學(xué)習(xí)中的元認知體驗表現(xiàn)為：在學(xué)習(xí)過程中意識到學(xué)習(xí)內(nèi)容的難易程度和自己的掌握情況；在學(xué)習(xí)結(jié)束后產(chǎn)生的成功或失敗的感受。元認知體驗是個體對問題解決的經(jīng)驗總結(jié)。學(xué)生增強元認知體驗，可有效提高對知識獲取的知覺，從而提高對知識的處理能力和遷移能力，在問題解決的思維的立題階段順利實現(xiàn)知識的有效遷移。

[例題2]（2012. 福建，4）將小鼠B 細胞注入家兔體內(nèi)，產(chǎn)生免疫反應(yīng)后，家兔血清能使小鼠T 細胞凝集成細胞集團。而未經(jīng)免疫的家兔血清不能使小鼠T 細胞凝集成團。T 細胞凝集現(xiàn)象的出現(xiàn)是因為（ C ）

A.小鼠B 細胞誘導(dǎo)家兔產(chǎn)生細胞免疫

B.小鼠T 細胞誘導(dǎo)家兔產(chǎn)生體液免疫

C.小鼠B 細胞和小鼠T 細胞有相同抗原

D.小鼠T 細胞和家兔T 細胞有相同抗原

淺析：元認知體驗欠缺的學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識“淋巴B細胞與體液免疫有關(guān)，淋巴T細胞與細胞免疫有關(guān)”時，只是對知識的機械記憶，對知識獲取的知覺不足，未能真正理解引起體液免疫和細胞免疫的分別是生物體本身的淋巴B細胞和淋巴T細胞。元認知體驗強的學(xué)生，知識獲取的知覺較敏銳，知識遷移效率高。例題2中小鼠B細胞注入家兔的體內(nèi)，產(chǎn)生免疫反應(yīng)后，在家兔的血清中可以找到相應(yīng)的抗體，而血清也可以和小鼠T細胞凝集，說明抗體對小鼠T細胞也會起體液免疫反應(yīng)，根據(jù)抗原和抗體之間的特異性結(jié)合特點，通過知識遷移得到：小鼠的B細胞和小鼠T細胞具有相同的抗原。

3.3 通過元認知技能，提高“搜集—捕獲—解釋”思維

在問題解決時，元認知技能表現(xiàn)為學(xué)生在思維過程中將自己正在進行的認知活動作為意識對象，并不斷地對其進行積極地調(diào)節(jié)和控制。在問題解決過程中的元認知技能活動的三個進程是：①根據(jù)問題的特定目標(biāo)，在問題解決之前制訂問題解決計劃、預(yù)測結(jié)果、設(shè)計方案并預(yù)估其有效性；②在問題解決的思維進行的實際過程中，根據(jù)目標(biāo)及時評價，反饋思維活動的結(jié)果和不足，正確估計自己達到問題特定目標(biāo)的程度、水平，根據(jù)有效性標(biāo)準評價各種認知行動和策略的效果；③在監(jiān)視問題解決的思維活動的過程中，根據(jù)反饋信息，及時檢查認知結(jié)果，及時調(diào)整并采取補救措施。元認知技能匱乏的學(xué)生在“搜集—捕獲—解釋”過程中，對自己解題的思維過程不能進行有效地反思與自我監(jiān)控，不能及時轉(zhuǎn)變思路、自我調(diào)節(jié)選擇其他的有效的解決方法，過早草率地得出結(jié)論，從而導(dǎo)致解題錯誤。

[例題3]（2011. 福建，5）火雞的性別決定方式是ZW型（♀ZW，♂ZZ）。曾有人發(fā)現(xiàn)少數(shù)雌火雞（ZW）的卵細胞未與精子結(jié)合，也可以發(fā)育成二倍體后代。遺傳學(xué)家推測，該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能是：卵細胞與其同時產(chǎn)生的三個極體之一結(jié)合，形成二倍體后代（WW的胚胎不能存活）。若該推測成立，理論上這種方式產(chǎn)生后代的雌雄比例是（ D ）

A. 雌∶雄=1∶1 B. 雌∶雄=1∶2

C. 雌∶雄=3∶1 D. 雌∶雄=4∶1

圖1解題思路流程圖

淺析：元認知技能匱乏的學(xué)生在問題解決時缺乏計劃性，學(xué)生依據(jù)自己的推理進行解題，通常只考慮到一種情況，例如只考慮第一種情況得到的結(jié)果是：雌∶雄=2∶1，而并未意識到自己的不足，則不能反饋有效信息以及時檢查認知結(jié)果并作出調(diào)整，而選擇錯誤答案。元認知技能能力強的學(xué)生會有意識地制訂問題解決計劃，首先先得出雌火雞（ZW）的卵細胞和三個極體有兩種情況，然后根據(jù)題目所提供的信息對兩種情況進行具體分析并不斷反饋解題結(jié)果和不足，最后及時檢查認知結(jié)果并調(diào)整后得出正確答案（解題流程如圖1）。

【參考文獻】

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