基于元认知理论的初中化学教学研究与实践

顾丹丹

[摘   要]文章以“挖掘作用—建立模式—课堂实践”为路径，探讨元认知在初中化学教学中的必要性、程序性和实效性，以增强学生学习的自主性、针对性和科学性，切实达到减负增效的良好效果。

[关键词]元认知;初中化学;必要性;程序性;实效性

[中图分类号]    G633.8        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）32-0066-02

《认知发展》一书重点对“元认知”进行了阐述：元认知就是人在学习的过程中不断地进行自我反省、自我控制和自我调节，从而塑造一个优秀的自己。随着新课程改革的不断深入，课堂教学越来越重视学生的自我认识和提升，元认知在其中的作用越来越大，在培养学生综合素养方面起到了积极的作用。

一、挖掘作用，强调元认知在化学教学中的必要性

心理学家波斯纳曾结合生活实践提出了成长公式：经验+反思=成长。其与元认知理论有异曲同工之妙，即学习的动力源于学生内在的自我成长意愿，自我潜能的挖掘与爆发。基于此，我们可以结合元认知理论，指导学生从自身出发，从“学”的角度寻找化学现象背后的本质，用科学的方法进行引导、开发和完善，调动学生学习的自主性，将“学”的种子种在学生心中，并使其“生根发芽”，从而把“要我学”变成“我要学”“我会学”。表1为笔者所在教研组建立的“元认知与学生反思能力、学习自主性的对应关系表”。

基于元认知与学生反思能力、学习自主性的对应关系不难发现，元认知理论指导下的化学教学，有利于促进学生在知识记忆、理解和问题解决等方面能力的提升，有利于促进学生与自己对话，搭建理论与实际之间的沟通桥梁。通过体验，学生能够主动调用已有知识，自主地进行内容认知与加工，并在不断的自我诊断、评价中进行调控、修复，进而构建系统的知识体系，逐步养成自我反思的良好习惯，实现持续而稳定的学习体验。

二、建立模式，体现元认知在化学教学中的程序性

化学源于生活，又高于生活。在一定的生活情境下，学生积极调用自己原有的知识经验，将当前的情境同化到已有的经验中，在内心进行激烈的辨识之后做出调整和改变，从而将原有的知识经验与当前的问题情境相结合。当然，学生原有的知识经验与所要面对的问题之间也会有一定的差距，但这种差距是学生进步的阶梯，学生会不断地将多方面的相关知识进行激活，并综合起来做一定的推理和转化，逐步跨越一个又一个“差距”，最终在大脑中形成解决当前问题的思路。在思路形成过程中，学生不但深化了对知识的理解，还将知识与经验进行了“串并联”，形成更具整合性、更为融会贯通的新知识体系。表2为元认知指导下的初中化学教学的基本程序。

从表2中不难发现，元认知指导下的初中化学教学主要分为四步：问题的表征，选取合适信息，将分散的信息进行组合，监控与评价。当然，问题分为低水平问题和高水平问题，即封闭性问题和开放性问题，教师要根据学生特点、知识讲授的程度来进行问题解决，低水平问题要求学生回答一些事实性信息;高水平问题要求学生进行更为精细的思考，综合新旧知识进行适当的推理和概括。可见，元认知指导下的初中化学教学，充分发挥了学生自身的力量，让学生在自我反思、自我控制和自我调控中发现更好的自己。

三、课堂实践，发挥元认知在化学教学中的实效性

元认知指导下的初中化学教学，有利于学生在发挥自身能力的过程中实现成长。下面结合“化学方程式的书写”这一教学内容，浅谈元认知理论在初中化学教学中的落实，以有效发挥元认知在化学教学中的实效性。

1.建立情境，温习旧知，宏观表征

化学家约翰斯通认为，学生在学习微观世界之前一定要有一定量的宏观认知，且学生对宏观世界的认知量与其对微观世界的理解成正比。因此，在学生学习化学方程式的书写之前，教师应从生活中寻找一些相关的宏观材料，幫助学生对已有的化学知识进行复习和反思，为下一步微观知识的学习奠定基础。质量守恒定律是化学反应的宏观表征，对其充分进行复习有利于学生对微观符号的理解与掌握。

宏观情境：（1）化学反应具有什么规律？请举出生活中的例子。

（2）下列说法正确且能用质量守恒定律解释的是（）。

A.3g碳和10 g氧气反应后，生成13 g的二氧化碳

B. 5 g水受热变成5 g水蒸气

C.木炭燃烧后，固体质量减少

D.100 mL水加入100 mL酒精，体积等于200 mL

（3）如何证明蔗糖中含有氧元素？请设计实验进行说明。

在分层逐级抛出问题后，教师要鼓励学生独立思考，不要急于讨论总结。学生的大脑中会自动浮现质量守恒定律，学生积极将其应用到问题解决中，并总结应用的注意事项，此时心中逐渐浮现元素符号，从宏观逐步转向微观。课堂建立在元认知的基础上，氛围主动而又激烈，知识推进自然流畅。

2.逐级演化，发现新知，微观表征

宏观的细致化就是微观。学生在宏观表征的刺激下，想要进一步研究的欲望愈加强烈。化学不同于其他学科的关键点是微观与宏观的紧密联系。从宏观表征转向微观表征是学生感性认识到理性认识的飞跃。在学习化学方程式之前，学生已经对分子、原子和离子有了一定的认识，质量守恒定律的学习也为学生理解微观世界奠定了基础。但还需要教师为学生建立一个“可视化”的微观模型，衔接学生的新知识与旧知识，推动元认知向前发展。

微观表征：（1）化学反应是怎么发生的呢？

（2）模拟氯气与碘化氢两种气体混合发生变化的过程（投影展示，如图1所示）。

（3）化学反应的实质是什么？我们该怎么用化学语言进行描述？

问题（1）的提出，促使学生回憶学过的化学式。投影展示化学反应的微观模拟，使学生产生了浓厚的学习兴趣，进而积极观察每个小球的颜色、大小，对比得出前后发生了什么样的变化，明白物质之间发生了什么样的反应。问题（3）的提出，让学生自然想到利用物质符号来表达反应过程，从化学式向化学方程式过渡，化学方程式的雏形在学生的大脑中自然形成。在元认知的推动下，学生对原有认知进行了融合调整，对化学反应的认识又向前推动了一步，对于化学方程式有了更多的向往和期待，都想动手书写，新知识在学生的反思中诞生。

3.反思整合，规范新知，宏微融合

化学符号是化学的“第二语言”，化学方程式更是化学原理的具体表达。学生在没有明白符号代表的宏观和微观含义之前，对化学符号的记忆全靠死记硬背，孤立的符号总是被学生忘记，而将宏观表征、符号表征与微观表征相结合，用化学符号建立宏观和微观的桥梁，使化学符号变得更有意义，似乎在诉说着物质之间发生的一个个故事，让学生越学越轻松。

教师：如何对磷在氧气中燃烧的反应进行表达？

学生：磷+氧气→五氧化二磷或者P+O2→P2O5。

教师：这两种表达式有什么区别？你更喜欢哪一种？第二种规范吗？

至此，教师就要给学生一定的思考空间，让学生进行分组讨论，得出质量守恒定律在化学反应方程式中的体现，归纳总结出化学反应方程式书写应该注意的事项，同时，及时进行相关练习。

练习：利用化学符号写出下列反应的化学反应方程式。

（1）用高锰酸钾制取氧气;（2）电解水;（3）氧化汞受热分解。

在书写化学反应方程式的过程中，学生会出现这样或那样的错误，教师不要急于给出答案，更不要指责学生，而是要鼓励学生通过反思，对自己书写的化学反应方程式进行诊断评价和调节改正，使学生对化学反应方程式的书写有更深刻、更透彻的理解。

总之，元认知指导下的初中化学教学，立足于教会学生“独立行走”，鼓励学生利用个体认知对知识进行反复整合、加工、反思、纠正，符合学生的认知规律，增强了学生学习的自主性、针对性和科学性，切实达到了减负增效的良好效果。

（责任编辑 罗 艳）