不識廬山真面目，只緣身在此山中

李克++譚翠芳

摘 要 針對部分學生因為元認知能力缺乏而導致的學習效率低下的問題，探討如何在中學生物教學過程中培養學生的元認知能力，使之在學習中化被動為主動，從而獲得高效的學習能力和效果。

關鍵詞 生物學教學 元認知能力 培養

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

在生物教學實踐中，筆者發現部分在知識基礎、能力層次、勤奮程度、甚至家庭背景均相似的學生，生物成績卻相差較大。針對這個現象進行了教學調查，發現影響學習成績高低的一個關鍵因素，是這些學生在元認知能力方面存在巨大的差異。所謂元認知能力是對認知的再認知能力，通俗來說就是能抽離到學習過程之外，并對學習過程進行自我反省和調整反饋的能力。這種能力有利于不斷優化生物學習過程，從而達到高效的學習效果。一般來說，成績優秀的學生元認知能力強，學習獨立性高，依賴教師較少，而成績差的學生則反之。孔子說：授人予魚，不如授人予漁。教師的職責不僅是傳授書本知識，更是要教學生如何獲得元認知知識和技能，鼓勵他們突破現有的學習模式去獲得新的、有效的學習方法。研究表明，一旦提高元認知能力，學習者便能在學習過程中化被動為主動，獲得一種持續而高效的學習能力，終生受益。

1 認識元認知理論

元認知理論是美國心理學家弗拉維爾于1976年提出來的，并在《認知發現》一書中對元認知進行了明確的定義。弗拉維爾認為，元認知是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、能力、任務、目標、認知策略等多方面因素的認知。它以認知過程和認知結果為對象，以對認知活動的調節和監控為外在表現，其實質是主體對認知活動的自我意識和自我調節。根據弗拉維爾的觀點，元認知由元認知知識、元認知體驗、元認知監控三部分組成。元認知知識指的是認知的知識，即認知主體對影響自己認識過程與結果的各種因素（主體因素、任務因素、策略因素）等方面的知識。元認知體驗是指伴隨認知活動產生的認知體驗和情感體驗。元認知監控是指認知主體根據自己的認知任務、目標、特點等積極地、自覺地、自如地、不斷地進行監控和調節，以達成預期目標，包括選擇、評價與調節認知策略，如制定計劃、實際控制、檢查結果、補救修正等。在這三個組成部分中，元認知監控是元認知中的核心成分，是學習成功的關鍵。在高中生物教學實踐中發現，結合生物教學來培養學生元認知能力，不僅降低了培養過程的抽象性，便于元認知知識的傳授，而且有效地提高了學生學習效率，使二者呈螺旋式上升、相互促進。下面就高中生物必修三第四章第二節“種群的數量變化”的教學實踐，來談談如何培養學生的元認知能力。

2 在課堂教學過程中培養學生的元認知能力

“種群的數量變化”一節內容較多，需用2課時完成，主要內容有：① 研究種群數量變化的方法；② 種群增長的“J”型曲線；③ 種群增長的“S”型曲線；④ 影響種群數量變化的因素；⑤ 探究培養液中酵母菌種群數量的變化。核心內容包括數學模型的構建以及“J”“S”型曲線模型的解讀等。

為方便元認知能力的培養，本課采用問題導學法開展教學，每講授一個知識點前均設置一個“問題清單”。“問題清單”是生物學科元認知能力培養中常用的方法之一，指在訓練中由教師提供一系列供學生自我觀察、自我監控的問題列成的表單。學生在學習或解題全程中對照表單的問題來監控自己的學習過程及結果。學生和教師圍繞著“問題清單”的內容開展教學過程，通過教師直接指導、交互教學、合作與討論學習、自主學習等教學模式，層層深入，從中滲透元認知的知識和思想。

2.1 教學片斷一：如何構建種群數量變化的數學模型

教師播放細菌分裂的錄像，并提出問題：假如現有一種細菌，在食物、空間等充裕的條件下，每20 min通過分裂繁殖一代。教師展示思考問題清單：① 細菌的生殖方式是怎樣的？② 1個細菌繁殖1代、2代、3代甚至n代后細菌數量是多少？③ 你能總結出一條簡單的表示細菌繁殖代數與其數量關系的公式嗎？④ 對細菌種群數量增長而言，在什么情況下此公式才成立？⑤ 你能將描述細菌數量變化的抽象數學公式轉化為直觀的坐標曲線圖嗎？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？

學生根據問題清單進行思考，并獨立完成以下內容。

（1） 請填寫表1。

（2） 根據上表的內容推斷用數學公式表示n代后細菌數量是多少？ 。

（3） 根據上表的數據畫出細菌的種群增長曲線（以時間為橫軸，以數量為縱軸）。

學生獨立完成上述問題后，相互交流和討論結果，對繪制的曲線和得到的數學公式進行評價，及時發現自己答案的優點和不足，并進行修正。

教師巡查，及時發現學生在建構上述公式和曲線圖模型過程中，存在的問題，并通過實物投影儀展示錯誤的地方，引導學生以元認知的思考策略及時發現問題所在，及時進行糾正。

教師通過幻燈片展示參考答案，并總結：大家在剛才的學習過程中已經完成了細菌種群數量變化模型的構建。常用的數學模型形式包括上述的數學公式模型和坐標圖模型。下面總結建構數學模型的基本步驟：① 觀察研究對象，提出問題——模型準備；② 提出合理的假設——模型假設；③ 根據實驗數據，用適當的數學形式對事物的性質進行表達——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。

學生在建構細菌種群數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，學生可對自己的學習過程進行自省和修正，主動、有效地建構知識。

2.2 教學片斷二：種群數量增長的兩種數學模型比較

種群數量增長的兩種數學模型異同點比較是本節課的重難點。在完成種群增長的“J”型曲線和“S”型曲線的構建兩部分教學任務后，為突破重難點，筆者引導學生運用元認知的學習策略，歸納兩種數學模型的知識要點，并進行比較，找出二者之間的異同點，從而幫助學生把握兩個模型的實質，加深對其的理解和記憶。

教師引導學生思考以下問題清單：

① 回顧已學內容，應該從哪些方面比較“J”型曲線和“S”型曲線異同點？

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 如果不能獲取正確答案，思考其原因是什么？（聽課不認真、思考不到位或表達能力差等）

學生完成表2的填寫，并相互交流、討論答案。

教師通過展示臺投影一位學生的表格，并進行糾錯點評，請該學生用元認知思維分析自己犯錯的原因，從中汲取教訓，避免再錯。

在教師的引導下，其他學生對錯誤的地方進行反思，及時糾錯。

為繼續深入對“J”型曲線和“S”型曲線的學習，教師按圖2所示特意將兩個曲線模型整合在一起，從而方便更加直觀地進行比較，引導學生運用已學的知識，解釋造成兩曲線間存在的陰影部分（環境阻力）的具體原因。

2.3 教學片斷三：在解題訓練中培養學生的元認知能力

解題能力的培養是高中生物教學中一個重要的部分，這在一定程度上決定了高考的成敗。解題教學的目的不是純粹為了解題而解題，而是引導學生在解題實踐中做到舉一反三，能夠“既看到樹木，又見到森林”，從中提煉和升華生物解題模式和思想方法，最終內化成為學生的一種元認知能力。在習題講評課中，筆者往往用第一人稱“我”來描述解題的思路及解題策略，提示學生自己是如何做出每一步決定的，在哪些地方應該停下來思考，是如何做出選擇的。學生會模仿教師的思維方式，逐漸增強學習和解題時的各種意識，并最終培養具有自我觀察、自我意識的元認知能力。

在學生自主解題過程中，筆者重點引導學生從命題思考以下問題：本題的命題意圖是什么？命題者到底想考查哪些知識和能力或思維方法？解題的突破口在哪里？我要用怎樣的思路進行推斷思考？以后做這一類型題目時應該建立怎樣的解題模式，幫助快速解題？

解題完成后，如果解題錯誤，教師要指導學生利用錯題本摘抄錯題，填寫“錯因分析表”，檢查題目出錯原因及類型，評價學習現狀，找出薄弱點，有選擇地加強對知識的鞏固學習，以幫助學生形成自我反思的元認知能力。這一方法的實施效果取決于教師對“錯因分析表”設計的合理性，如表格中需要學生填寫出錯題題號，然后依次分析該題目考查什么，出錯的原因是什么（知識欠缺、思路錯誤、心理因素），改正措施，最后寫下考試總結，積累做題和考試經驗。

下面就如何引導學生完成一道典型選擇題的解題過程為例，說明如何培養元認知能力。

（重慶高考題改編）圖3為某地東亞飛蝗種群數量變化示意圖，下列敘述錯誤的是（ ）

A. 為有效防治蝗災，應在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

C. 利用性引誘劑誘殺雄蟲改變性別比例可防止c點出現

D. 圖中c點代表的種群數量不能表示為該飛蝗種群的環境容納量

學生邊審題邊思考以下問題清單：

① 本題考查了已學內容的哪些知識要點？

② “S”型曲線模型中K值與K/2在實踐中應用的例子嗎？

③ 什么是種群增長率？它和增長速率有區別嗎？

④ 改變種群的性別比例后會進一步影響哪個種群數量特征？

⑤ 怎么去定義環境容納量？它是指種群數量的最大值嗎？它是一個固定值嗎？

學生帶著問題清單的問題，快速回顧前面所學的內容，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。

限定解題時間結束后，教師抽查學生的答題情況和學生分析錯答的原因，從中發現審題思路或基礎知識等方面的漏洞。例如，發現部分學生對種群增長率和增長速率、K值與K/2、環境容納量與環境中種群數量最大值的意義混淆不清，那么正好利用本次解題訓練將知識漏洞一網打盡。

教師對本題進行解題分析，并進行知識的回顧和總結。解析如下：先分析A選項，考查K值與K/2在實踐中的應用。據圖分析可知，a點種群數量為K/2，表示東亞飛蝗的種群數量增速最快，應該在a點以前適時控制種群密度，故A選項正確；東亞飛蝗的增長模式為“S”型增長，增長率與時間呈負相關，又因a點以后種群數量增加，至b點達到最大，種群密度隨時間逐漸增大，故B選項錯誤；c點表示種群數量最大值，用性引誘劑誘殺雄蟲，降低出生率，可防止c點出現，故C選項正確；環境容納量是指一個處于動態平衡的生態系統中，環境所能容許的種群數量的最大值，種群的數量在環境容納量水平上下波動，因此種群最大值往往要高于環境容納量，故D選項正確。本題正確答案為B。

教師引導學生以此例題為切入口，對本節課的重難點進行深化，反思歸納以下的重要考點：

① K值與K/2應用：對于有害的動物如飛蝗或老鼠，要想方設法降低K值，例如可以通過引入天敵、斷絕食物來源、破壞棲息空間等。捕殺時要選擇合適的時機，K/2前就要捕殺；對于魚等有益動物來說，要提高其K值，捕撈后要使魚的種群數量維持在K/2，此時增殖速度最快，魚的種群數量會迅速回升，利于持續捕撈。

② 區分種群增長率與種群增長速率：種群增長率是指單位數量的個體在單位時間內新增加的個體數，其計算公式為：（本次總數-上次總數）/上次總數×100%=增長率。即增長率=出生率-死亡率。如果某種群現有數量為a，一年后，該種群數量為b，那么該種群在當年的增長率為（b-a）/a×100%。種群增長速率是指單位時間內增長的數量，其計算公式為：（本次總數-上次總數）/時間=增長速率。假設某種群現有數量為a，一年后，該種群數量為b，其種群增長速率為：（b-a）/1年。

③ 注意環境容納量≠種群數量能達到的最大值。種群數量能達到的最大值是種群數量在某一時間點出現的最大值，這個值存在的時間很短，大于環境容納量。另外，K值不是固定的，會受到環境的影響。在環境不遭受破壞的情況下，K值會在平均值附近上下波動；當種群偏離平均值的時候，會通過負反饋機制使種群密度回到一定范圍內，如圖4所示。

3 通過課后反思和整理培養學生的元認知能力

培養學生課后反思和整理習慣對加深上課內容印象，使知識條理化，深入掌握本課重難點至關重要。寫反思日記是目前使用最廣泛的一種整理方法。哈佛心理學家霍爾德·卡德納曾說過：“私下的沉思和寫日記會發展他們的內省能力。”學生以日記的形式檢查學習活動，以評價學習效果，做到心中有數。生物反思日記中可包括對整堂生物課的反思，對每一章節學習內容與結果的反思和總結，對自己學習計劃、學習方法的反思，對生物習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等。實施該方法時，教師一開始要為學生提供反思日記的提綱，明確日記中要反思的內容。待學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、記錄學習情況。

如每天生物課后教師要求學生在日記中寫出：

① 這節課我學到什么？利用知識網絡圖進行概括性總結；

② 這節課的重難點是什么？

③ 這節課還有什么不懂？記錄下來并盡快弄清楚。

④ 今天老師講了哪些解題方法？

⑤ 寫下自己在學習和解題時的感受和心得。

除此之外，教師也可以指導學生通過周記或月記的形式對章、專題、甚至全書的內容進行反思、歸納、總結。

4 筆者的教學反思

培養學生的元認知能力是一個學習效率和元認知能力螺旋式雙向發展的過程，此過程不可一蹴而就，也可能存在止步不前的瓶頸。教師要堅定信念，帶領學生扒開層層迷霧，看清“廬山”真面目，為真正提升學生的學習能力打下堅實根基。

參考文獻：

[1] 趙玉青，苗玉輝.培養元認知水平 提高學生學習能力[J].吉林省教育學院學報，2008（6）：102-103.

[2] 邵小潔.應用元認知策略提高學生生物解題能力[J].中學生物學，2013（12）：41-42.