以鈉與水反應為例談學生元認知的培養策略

劉祥娜

摘要：《普通高中化學課程標準（實驗）》的課程目標指出，要使高中生通過化學課程的學習達到“能對自己的化學學習過程進行計劃、反思、評價和調控”，實際上就是指對學生元認知能力的培養。本文以鈉與水反應為例，通過在授課過程中出現的問題，從元認知理論的角度分析學生化學學習出現問題的原因，進而找出可行的解決策略。

關鍵詞：元認知；出現的問題；分析原因；解決策略

元認知是人類智力的核心成份，它是調控人類思維運作主要的管理者和組織者。元認知概念最早由美國發展心理學家Flavell提出，Flavell（1976）認為“元認知是個體對自身認知過程的知識和意識”。國內學者認為“元認知是對認知的認知 ”，主要包括元認知知識、元認知體驗、元認知監控三個方面，其本質是人對自己的認知活動的自我覺察、自我調節、自我管理、自我監控和自我反思。研究表明：學生學習能力的差異與學業成績的好壞都與學生的元認知能力發展有關，在教學活動中，教師忽視學生元認知能力的發展，淡化對學生元認知能力的培養，使學生對自己、對學習任務、對學習策略沒有明確的認識，在學習過程中缺乏情感體驗，以致于對學習沒能進行有效監控，成為后續學習的障礙，影響學業發展。本文以鈉與水反應為例來談學生元認知缺失對化學學習的影響，詳析學生掌握知識、獲得情感體驗及自我反思中問題的原因，提出解決策略。

一、鈉與水反應的教學案例及學生學習中出現的問題

課例：

引入：水能滅火，難道還能點火嗎？今天我來變個小魔術—“滴水點燈”，用水來引燃酒精燈，同學們仔細觀察該魔術，請同學們從化學的視角來猜猜看發生這種現象的原因是什么？

演示實驗：將事先準備好的燈芯里埋有金屬鈉的酒精燈放在試驗臺上，用膠頭滴管吸取少量蒸餾水，向酒精燈燈芯滴入2到3滴蒸餾水，酒精燈被引燃。

小組討論：學生每4人為一組，進行討論。

講解：是因為在酒精燈的燈芯上添加了金屬鈉。金屬鈉與水反應放出大量的熱，達到酒精的著火點，進而引燃酒精燈。

問題：鈉與水反應生成了那些物質呢，分小組進行探究實驗。

實驗過程：在大燒杯中裝入三分之二的水，滴入幾滴酚酞試液，切割黃豆粒大小的鈉投入到水中，觀察現象。

實驗現象及分析：鈉浮在水面上，并與水發生劇烈反應融化成閃亮的小球，在水面上急速轉動，發出嘶嘶的響聲，小球逐漸縮小，最后完全消失，溶液變紅。

簡單總結為：浮、熔、游、紅、鳴

浮：鈉的密度比水小

熔：反應放熱，且鈉的熔點較低

游：反應很劇烈，反應在各個方向上不均勻，產生的氣體推力在各個方向上的大小不同

紅：有堿生成，使酚酞試液變紅

鳴：反應劇烈，有氣體產生

板書：現象：浮、熔、游、紅、鳴 諧音為“芙蓉”“游鴻明”

問題：通過實驗現象已經知道產生了堿和氣體，堿為氫氧化鈉，那么氣體到底是什么呢？下面我們繼續探究。

實驗探究：在小試管中加入綠豆大小的金屬鈉，再加入少量水，反應一段時間，用拇指堵住試管口，管口向上，移到酒精燈火焰處，松開大拇指。

現象及分析：聽到爆鳴聲，說明是氫氣。

總結板書：2Na + 2H2O == 2NaOH + H2

（讓學生自己寫出方程式，得出結論）

歸納總結：鈉的化學性質包括：1.鈉的化學性質非常活潑，與金屬活動順序表相一致；2.鈉與水的反應中，化合價由0價變為+1價，這是由于鈉原子的最外層只有一個電子的緣故，因此鈉在化學反應中容易失電子，具有還原性，是一種強還原劑。3.鈉與水反應是典型的氧化還原反應

課堂練習：

1、鈉與水反應的現象所對應的性質具體為：浮： 熔： 紅： 。

2、在鈉與水反應中，轉移2mol電子時，生成氣體在標準狀況下的體積是多少？

3、請同學們根據鈉與水的反應猜測一下金屬鎂與水反應的產物及現象。

然而，在本節課堂練習中，學生所呈現的結果并不理想，在教師提問與講解過程中發現了很多問題，具體如下：其一，學生對鈉與水反應的現象記憶很清楚，但在做練習1時多數學生未能給出準確答案，對反應的物理性質和化學性質并不清楚。其二，在做練習2時，很多學生放棄作答，自稱“沒思路”“不會”，教師適當引導后仍不能給出準確的解題辦法。教師以物質的量與物質質量、微觀粒子數以及氣體體積之間的轉化公式進行，當教師講完該題后，學生方“恍然大悟”，聯系中出現明顯的元認知策略缺少。其三，學生能夠準確說出鈉與水反應的現象及產物，而對于同為金屬元素的鎂，與水反應卻不能用鈉與水反應的原理推出其產物及現象。造成學生化學學習出現問題的因素是多方面的，元認知缺失就是其中一項主要的因素。因此，本文將從元認知缺失的表現及引起化學學習出現問題的原因，結合具體實例加以闡述。

二、化學學習出現問題的元認知成因

元認知知識、元認知體驗及元認知監控三個方面任何一方面的缺失都會對學生的化學學習造成困難。下面將從這三個方面進行分析：

1、元認知知識缺失，造成學生化學學習的“無序、機械、盲目”

元認知知識是關于什么因素和變量以什么方式影響認知行為的過程和結果的知識，這些因素或變量主要包括人、任務和策略，即個人變量知識、任務變量知識和策略變量知識。元認知知識缺失具體表現為：

（1）個人變量知識缺失，引發無序性學習

這類知識缺失的學生所具備的化學知識本身就是零散的、低效的，學生對化學學科的整個知識體系和結構體系的認識非常模糊，學習新知時難以將新舊知識間建立聯結，在化學學習中缺乏邏輯性，學習效率較低。如學生在練習題2中不能將以往的化學計量公式應用于當前的實際問題，知識掌握零散不成系統的框架的無序性學習。

（2）任務變量知識缺失，引發盲目性學習

缺失了這類知識，學生認知過程中的認知目標、認知要求及任務不清，表現出盲目性。如：學習鈉與水反應時，前期準備活動中、學習過程中和復習鞏固中明顯的目標不明確，不能把握學習的重點、難點，也不知道這節課的要求及任務。即便課上認真聽講，仔細做筆記，課后仍不能總結的盲目性學習。

（3）策略變量知識缺失，引發機械性學習

缺乏了這類知識的學生，在認知活動中不會選擇恰當的認知策略、不會制定合適的認知計劃、不能掌握認知路徑，盡管學習很努力、很刻苦，但收效甚微，學業成績也并不理想。這類就是由策略變量知識的缺失，而引發的機械性學習。2、元認知體驗欠缺，造成學生化學學習的“慣性應付”

元認知體驗是隨著認知活動的進行而產生的認知體驗或情感體驗。缺乏元認知體驗的學生，在發現、探索、解決問題的學習過程中，主動參與意識不強，對認知活動的意義、作用及后果的認識不深刻，而且缺少對認知活動過程中所滲透的情感態度價值觀的體驗，學習的責任感不強，易出現盲目順從、內化順從、半主動到積極主動的水平順序發展。處于順從水平的學生對認知活動的意義、作用與后果的認識處于淺顯階段，對信息的處理能力和知識的遷移能力較弱，容易脫離正常的課堂教學進度，做不到真正的學以致用。總體來看，學生缺乏元認知體驗有兩方面明顯的表現：即對待“教育者”的態度上順從，對待學習知識的態度上習慣性地忽略過程。學生長期缺乏元認知體驗，直接接受結論或解決策略，典型的“一步到位”學習法，在創新思維和創造能力方面受到遏制，逐漸失去對所學化學知識的實踐應用能力。

3、元認知監控匱乏，造成學生化學學習的“片面、短缺”

元認知監控是主體在進行認知活動的過程中，將自己正在進行的認知活動作為意識對象，不斷地對其進行積極、自覺的監視、控制、調節。學生的元認知主要由他控到自控、不自覺經自覺到自動化、單維到多維、局部到整體地發展。在他控或不自覺階段學生不能察覺到學習中的錯誤，需要別人指出，別人指出后便瞬間頓悟，正像學生在做練習題2時那樣，老師指出解題思路后，學生才恍然大悟。在單維或局部階段學生主要停留在對化學學習內容的一般性描述、識記和機械重復水平，不能及時反饋和自我調節，因此所掌握的化學知識和技能較為片面，造成知識儲備短缺，在解決實際問題時往往顧此失彼、錯誤頻繁。

三、提高學生元認知能力的策略

由于中學生的元認知水平低下，導致學生在化學學習中表現出機械性、無序性、盲目性以及缺失性等等不良的學業表現，導致化學學習困難。元認知能力并非先天遺傳所得，主要靠后天的培養與訓練習得并不斷優化提高。因此提高學生的元認知水平是學生學會學習的有效途徑。

1、優先發展教師的元認知能力，先“會教”才能“會學”

繼第八次課程改革之后，教師的職業角色和職能發生了很大轉變，教師實現課程的設計者、開發者、研究者、教學活動的評價者和執行者角色轉變，必須提高自身的能力，元認知能力必須優先獲得發展。只有教師會運用元認知理論去教，學生才能在學習過程中得到提高。教師以其自身的思維方式和教學方法示范，學生模仿教師解決問題的思路、步驟、方法等，養成良好的思維習慣，學會對自己的認知活動作出積極地監控和評價。

2、在化學教學中，滲透元認知知識

元認知知識是學生的認知能力得以發展的基本條件和前提，教師將本節課的內容與元認知知識相結合，在整個教學活動中滲透元認知思想精髓。首先，通過制定學期學習計劃正確認識自己的興趣、能力以及學習特點，滲透個人變量知識。其次，通過教師設計導學案幫助學生自主學習，滲透任務變量知識。最后，教師可采用出聲思維法向學生滲透策略變量知識。如：在習題課中，教師說出自己的解題思路與策略，有意識地展示歸納、分析、概括等解題方法，展示一題多解法或同一策略解多題，達到觸類旁通的目的。學生模仿教師的解題策略并探索新方案、新方法，學會恰當選擇合適策略來有效地解決問題。

3、在化學教學中，豐富元認知體驗

元認知體驗主要包括知的體驗與不知的體驗。教師常以課堂提問方式豐富學生的元認知體驗，讓學生在化學問題解決的過程中，講出所依據的原理和規律，陳述問題的目標及自己的達標計劃，讓學生敘述并評價自己解答問題時的思考過程及選擇策略的優缺點等等。這樣學生就可以檢測到自己的思維漏洞，清楚自己知識掌握情況和解決問題能力狀況，從而查缺補漏及時調整學習角度、解題策略，優化學習和解題思維，參與認知活動中獲得積極的情感體驗。

4、在化學教學中，加強元認知監控

元認知監控是發展學生元認知能力的核心，主要可以通過以下兩種方法來提高學生的自我覺察、自我調節、自我監控能力。其一是撰寫反思日記，實現自我反思。哈佛著名的心理學家霍德爾 卡德納曾說：“私下的沉思和寫日記會發展他們的內省能力。”反思日記目前成為促進學生元認知監控發展方面使用最廣泛的一種方法。化學反思日記中可包括對整學期化學課的反思，也可是對每一章或是每一節課的學習內容的反思，還可以對習題中的易錯題和不會題的反思，以及對解題思路和解題策略的反思等等。其二是提供反饋平臺，促進自我評價。

教師僅憑“優良中差”這種靜態的反饋不足以促進學生元認知全面發展的，因此還要給予適當的動態反饋來培養學生的自我監控能力。如：積極找出并肯定學生的優點，感受源自于教師的尊重以激發學習興趣、強化學習的進取心。再如：引導學生進行積極歸因。在平等友好的環境和輕松愉悅的氛圍下，鼓勵學生說出想法，教師在困惑出現時恰當引導積極的歸因，激發他們的學習動機，以評價獲得積極反饋，從而監控自己的行為，調整自己的認知策略。

總之，教會學生學習一直都是教育界所要達到教學目標，實現這一目標的核心就是元認知能力的培養，在化學學科教學中注重學生元認知能力培養，以觸類旁通之效達到“教是為了不教”的目的。

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