合理調(diào)動(dòng)元認(rèn)知 有效建構(gòu)化學(xué)概念

陸芳靜

摘要：溶解度概念是初中化學(xué)溶液章節(jié)中邏輯嚴(yán)密、表述復(fù)雜的一個(gè)定義性概念。這一概念對(duì)學(xué)生的邏輯抽象能力要求較高，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)有較大困難。本研究借助心理學(xué)的元認(rèn)知理論，運(yùn)用于化學(xué)概念教學(xué)。與傳統(tǒng)的概念講授式的教學(xué)方法相比，作者認(rèn)為此法更能有效實(shí)現(xiàn)化學(xué)科學(xué)概念的建構(gòu)。

關(guān)鍵詞：元認(rèn)知理論;溶解度;概念教學(xué)

文章編號(hào)：1008-0546（2019）02-00012-03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

化學(xué)概念是在化學(xué)科學(xué)研究過程中形成的，不僅是化學(xué)科學(xué)的基礎(chǔ)，也是進(jìn)行化學(xué)思維的工具?；瘜W(xué)概念具有高度的抽象性和概括性。維果茨基認(rèn)為：“概念的直接教授是不可能的，而且也是沒有效果的?！?/p>

“溶解度”概念教學(xué)在溶液教學(xué)中處于重要地位，是教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)，其邏輯嚴(yán)密，表述復(fù)雜，對(duì)學(xué)生能力要求也高。同時(shí)，學(xué)生在正式學(xué)習(xí)一種概念前，有著一定的“前概念”。教師在教學(xué)中必須結(jié)合學(xué)生的已有概念進(jìn)行教學(xué)，如發(fā)現(xiàn)學(xué)生出現(xiàn)迷思概念，則需要進(jìn)一步科學(xué)轉(zhuǎn)化。以上概念教學(xué)的種種困難不得不要求化學(xué)教師不斷尋求有效的概念教學(xué)方式，以期學(xué)生能真正建立起科學(xué)的化學(xué)概念。

然而，國(guó)內(nèi)初中化學(xué)教學(xué)由于受應(yīng)試教育的影響，大部分化學(xué)教師只注重學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，強(qiáng)調(diào)概念的死記硬背，忽視概念教學(xué)與學(xué)生的互動(dòng)，忽視調(diào)動(dòng)學(xué)生的元認(rèn)知。這樣的化學(xué)概念教學(xué)使得學(xué)生不能理解概念的內(nèi)涵與外延，逐漸對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生一定的困惑。為了了解學(xué)生對(duì)于溶解度前概念是否存在迷思，筆者在新課之前對(duì)全校500個(gè)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，收回有效問卷415份，有效問卷率83%。問卷結(jié)果顯示，18.31%的學(xué)生認(rèn)為增加水的質(zhì)量可以提高食鹽的溶解度;20.48%的學(xué)生認(rèn)為攪拌可以增大食鹽的溶解度?？梢?，學(xué)生對(duì)溶解度概念存在較大迷思。

一、元認(rèn)知理論在化學(xué)概念教學(xué)中運(yùn)用的理論分析

近幾年，國(guó)內(nèi)教育學(xué)者將最初屬于心理學(xué)范疇的元認(rèn)知理論運(yùn)用到化學(xué)學(xué)科教學(xué)中，提出了元認(rèn)知理論概念轉(zhuǎn)變教學(xué)策略。元認(rèn)知理論最早是由美國(guó)著名發(fā)展心理學(xué)家弗拉維爾（Flavell）提出的。他認(rèn)為，“元認(rèn)知是人們關(guān)于自身認(rèn)知過程及結(jié)果或與此相關(guān)的一切事物的知識(shí)”。元認(rèn)知的核心意義是對(duì)認(rèn)知的認(rèn)知，是個(gè)體對(duì)自己的認(rèn)知加工過程的自我意識(shí)，自我體驗(yàn)，自我調(diào)節(jié)與自我監(jiān)控。

從元認(rèn)知的構(gòu)成成分來看，它包括元認(rèn)知知識(shí)、元認(rèn)知體驗(yàn)和元認(rèn)知監(jiān)控三種成分。元認(rèn)知知識(shí)是個(gè)體的長(zhǎng)時(shí)記憶中貯存的一些陳述性、程序性及條件性知識(shí)。在實(shí)際認(rèn)知過程中，三者相互聯(lián)系、相互影響、相互制約，三者有機(jī)結(jié)合便構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一整體，即元認(rèn)知。

從元認(rèn)知角度來看，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程是對(duì)所學(xué)材料的識(shí)別、加工和理解的認(rèn)知過程，同時(shí)也是一個(gè)對(duì)該過程進(jìn)行積極監(jiān)控、調(diào)節(jié)的過程。學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性往往取決于學(xué)生自身元認(rèn)知水平的高低。研究表明，具有較高元認(rèn)知水平的學(xué)生，既能清楚運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，也能對(duì)自己的認(rèn)知過程有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí)。

合理調(diào)動(dòng)學(xué)生的元認(rèn)知，可以將枯燥的化學(xué)概念轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主認(rèn)知的一個(gè)過程。這樣的概念教學(xué)方式最大程度突顯出以“生”為本的教育理念，能有效培養(yǎng)初中學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)反思、學(xué)會(huì)評(píng)價(jià)的能力。

二、元認(rèn)知理論在化學(xué)概念教學(xué)中運(yùn)用的實(shí)踐案例

筆者以“溶解度”概念為內(nèi)容，運(yùn)用元認(rèn)知理論進(jìn)行概念教學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用。

1.創(chuàng)設(shè)情景，用積極的元認(rèn)知體驗(yàn)“喚醒”沉睡的元認(rèn)知知識(shí)

新課引入：筆者播放“冰凍星球”攝制的一段南極“死亡冰柱”視頻，展示給學(xué)生們一個(gè)前所未見的世界：當(dāng)海水溫度降低到一定程度后，海水里的鹽分析出，海水發(fā)生結(jié)冰并呈柱狀向海底延伸，所到之處，海洋生物被凍死。教師指出：這一奇妙的自然現(xiàn)象與課題“溶解度”概念有關(guān)。

創(chuàng)設(shè)情景：教學(xué)中教師聯(lián)系已有知識(shí)，回顧相關(guān)的“溶解性及其影響因素”，然后向?qū)W生提出問題：不同的物質(zhì)的溶解性該怎么比較？如何定性比較？教師給每組提供相同的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，請(qǐng)學(xué)生比較：室溫（20℃），食盆和蔗糖的溶解性強(qiáng)弱。教師要求：小組內(nèi)討論，并設(shè)計(jì)出合理方案。

為什么會(huì)出現(xiàn)“死亡冰柱”的神奇現(xiàn)象？什么是物質(zhì)的“溶解度”？在學(xué)生們茫然之時(shí)，教師需要及時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的元認(rèn)知體驗(yàn)，“喚醒”“沉睡”的元認(rèn)知知識(shí)。元認(rèn)知知識(shí)只有被“激活”才能為個(gè)體所用。而元認(rèn)知體驗(yàn)正可以“喚醒”“沉睡”的元認(rèn)知知識(shí)，使元認(rèn)知知識(shí)出現(xiàn)在學(xué)生的記憶中，從而能夠被用于調(diào)節(jié)活動(dòng)提供指導(dǎo)。

教師聯(lián)系“溶解性及其影響因素”，巧妙借助實(shí)驗(yàn)比較室溫下食鹽和蔗糖的溶解性強(qiáng)弱，讓學(xué)生意識(shí)到當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容，產(chǎn)生的認(rèn)知和情感體驗(yàn)。積極元認(rèn)知體驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知熱情，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知潛能，可以提高認(rèn)知加工速度和有效性。當(dāng)小組成員把生活中常見的食鹽和蔗糖作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象時(shí)，積極的元認(rèn)知體驗(yàn)不斷促使他們產(chǎn)生各種方案，產(chǎn)生激烈司論。

2.小組交流，用激烈的同伴思辨“啟動(dòng)”有效的元認(rèn)知監(jiān)控

小組匯報(bào)：不同的小組設(shè)計(jì)出不同的實(shí)驗(yàn)方案，最后得出了實(shí)驗(yàn)結(jié)論：室溫（20℃）下，蔗糖在水中的溶解性大于食鹽在水中的溶解性。但是在組間交流時(shí)出現(xiàn)了“溝通障礙”，即不同的小組在溶解食盆和蔗糖時(shí)使用了不同體積的水，導(dǎo)致溶解食鹽和蔗糖的質(zhì)量也不同，無(wú)法僅僅通過比較組間溶解食鹽和蔗糖的質(zhì)量來定性比較兩者的溶解性大小。還有的小組由于水取用太多，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)給定的全部質(zhì)量的食鹽和蔗糖加入后都無(wú)法達(dá)到飽和狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)無(wú)法得出結(jié)論。教師在一旁稍加點(diǎn)撥，如果人為控制溶劑（水）的質(zhì)量為100克，在比較不同固體溶解性強(qiáng)弱時(shí)就可以直接比較在相同溫度下達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)溶解的溶質(zhì)質(zhì)量即可。這個(gè)就是固體物質(zhì)溶解度概念的由來。

溶解度是人們?yōu)榱私鉀Q怎樣用具體的數(shù)字精確表達(dá)物質(zhì)溶解性的大小人為確定形成的概念。學(xué)生小組在設(shè)計(jì)方案時(shí)往往只考慮溫度對(duì)物質(zhì)溶解性的影響，忽略了實(shí)際應(yīng)用中溶劑的質(zhì)量影響溶質(zhì)的質(zhì)量，在推廣交流使用中會(huì)遇到麻煩。

元認(rèn)知理論概念教學(xué)經(jīng)常使用小組合作的教學(xué)方式。小組合作模式可以最大限度地調(diào)動(dòng)每個(gè)學(xué)生的認(rèn)知過程。小組內(nèi)和小組間的交流討論是一種思維碰撞的過程。這一思維碰撞過程實(shí)際是還原了人們最初引入溶解度概念的認(rèn)知過程。整個(gè)認(rèn)知過程的不斷修正與完善，也是學(xué)生個(gè)體自主或不自主進(jìn)行著元認(rèn)知監(jiān)控活動(dòng)，不斷對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行積極而自覺地控制和調(diào)節(jié)。

3.師生實(shí)驗(yàn)，用真實(shí)的數(shù)據(jù)建構(gòu)抽象的概念

通過上述討論與分組實(shí)驗(yàn)，學(xué)生明白溶解度是溶解性的定性表示。為了使用方便，我們可以人為地控制某些因素不變，如一定溫度、一定量的溶劑（100g），此時(shí)溶質(zhì)最大的溶解量就能體現(xiàn)該物質(zhì)的溶解能力。當(dāng)所有物質(zhì)在同一標(biāo)準(zhǔn)下得出最大溶解量的值，就可以比較出不同物質(zhì)的溶解性強(qiáng)弱。由此得出固體物質(zhì)溶解度的概念，即“一定溫度下，該物質(zhì)在100g溶劑（通常溶劑為水）中達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)所溶解的質(zhì)里]致。

師生齊心合作完成實(shí)驗(yàn)：在兩個(gè)裝有室溫（20℃）100g水的燒杯中分別加入食盆和蔗糖并用玻璃棒不斷攪拌至飽和狀態(tài)，蔗糖需要203.98，食鹽只需36g.即20℃時(shí)，蔗糖的溶解度是203.98，食鹽是36g。

概念內(nèi)涵外延的考查：在了解溶解度的由來與定義后，教師需要趁熱打鐵，及時(shí)用判斷題對(duì)學(xué)生進(jìn)行概念的考查。教學(xué)研究時(shí)制定一份溶解度試題測(cè)試卷，用于實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班的測(cè)試。

傳統(tǒng)的溶解度概念教學(xué)一般是教師引入概念的定義，引導(dǎo)學(xué)生從四個(gè)關(guān)鍵字：“溫度”、“100g溶劑”、“飽和狀態(tài)”、“單位”去理解。學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中往往丟三落四，總是掌握不了概念的實(shí)質(zhì)。以上運(yùn)用實(shí)驗(yàn)，通過具體數(shù)據(jù)與物質(zhì)，學(xué)生可以直觀看到“溶解度”概念是如何一步步建立的。這個(gè)過程有助于學(xué)生深刻地理解概念的內(nèi)涵和外延。在實(shí)際應(yīng)用中通常會(huì)圍繞溶解度概念本身進(jìn)行概念辨析，也會(huì)出現(xiàn)溶解度含義的外延考查，如通過溶解度曲線判斷某溫度下一定量物質(zhì)在水中的溶解量，所得溶液是否是飽和狀態(tài)，溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)等。這些在歷年中考要求中都以B或C等級(jí)形式考查，對(duì)學(xué)生來說有一定的難度。

4.繪制概念圖，用網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu)豐富多維度的概念

繪制概念圖：學(xué)完溶解度概念，并完成相關(guān)練習(xí)后，作為課堂總結(jié)反饋，教師通常引導(dǎo)學(xué)生從溶解度的影響因素、概念四要素、溶解度與溶解性的關(guān)系等方面完成溶解度的概念圖繪制（圖1）。

概念圖的繪制有助于完善新概念的建構(gòu)，還有利于學(xué)生發(fā)展認(rèn)知能力和創(chuàng)新能力。繪制概念圖要求學(xué)生做到有條有理、清晰合理，重點(diǎn)突出。初中生往往缺乏一定的邏輯性和嚴(yán)謹(jǐn)性，教師可以利用小組互助模式予以補(bǔ)充完善。

概念圖制作過程是學(xué)生對(duì)概念的再次認(rèn)知，也是教師對(duì)概念教學(xué)的及時(shí)反饋評(píng)價(jià)。學(xué)生們經(jīng)歷了由害怕到嘗試，再由欣喜到滿足的心理狀態(tài)，豐富了認(rèn)知情感體驗(yàn)。

元認(rèn)知體驗(yàn)有助于學(xué)生確定新目標(biāo)，元認(rèn)知監(jiān)控有助于學(xué)生累積新的關(guān)于認(rèn)知活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)元認(rèn)知知識(shí)進(jìn)行補(bǔ)充或修改。三者相互作用，共同促進(jìn)溶解度概念的科學(xué)建構(gòu)。

三、元認(rèn)知理論在化學(xué)概念教學(xué)中運(yùn)用的有效性分析

為了研究元認(rèn)知理論概念教學(xué)對(duì)于溶解度概念教學(xué)的有效性，筆者在同質(zhì)對(duì)照班中采用傳統(tǒng)的講授法概念教學(xué)。溶解度概念教學(xué)結(jié)束后筆者立即在實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班進(jìn)行溶解度試題測(cè)試，并將成績(jī)運(yùn)用SPSS21軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)。結(jié)果表明：實(shí)驗(yàn)班和對(duì)照班的溶解度概念測(cè)試成績(jī)存在方差齊性不顯著（P>0.05），教學(xué)效果有顯著性差異（t=-5.680，df=81，P<0.05），即用元認(rèn)知理論概念教學(xué)建構(gòu)溶解度概念效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)講授法概念教學(xué)。

化學(xué)概念教學(xué)強(qiáng)調(diào)建立完善的認(rèn)知體系，注重化學(xué)科學(xué)思想和化學(xué)概念的聯(lián)系，突出化學(xué)科學(xué)研究方法和價(jià)值觀的重要作用。初中化學(xué)課程中化學(xué)用語(yǔ)和化學(xué)基本概念是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的開始，也是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。本研究嘗試借助心理學(xué)上的元認(rèn)知理論，課堂上隨時(shí)做到充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自身的元認(rèn)知，用學(xué)生積極的元認(rèn)知體驗(yàn)連接“動(dòng)”與“靜”，使元認(rèn)知監(jiān)控與元認(rèn)知知識(shí)互相調(diào)節(jié)，三者共同促進(jìn)新的化學(xué)概念如行云流水般有效建構(gòu)于學(xué)生的化學(xué)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中。力求在元認(rèn)知理論的推動(dòng)下，化學(xué)概念教學(xué)不僅能使學(xué)生熟練掌握概念的內(nèi)涵與外延，更能使學(xué)生養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)、勤于反思、悅納自我的人生習(xí)慣。

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