李克++譚翠芳

摘 要 針對部分學(xué)生因?yàn)樵J(rèn)知能力缺乏而導(dǎo)致的學(xué)習(xí)效率低下的問題，探討如何在中學(xué)生物教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力，使之在學(xué)習(xí)中化被動為主動，從而獲得高效的學(xué)習(xí)能力和效果。

關(guān)鍵詞 生物學(xué)教學(xué) 元認(rèn)知能力 培養(yǎng)

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

在生物教學(xué)實(shí)踐中，筆者發(fā)現(xiàn)部分在知識基礎(chǔ)、能力層次、勤奮程度、甚至家庭背景均相似的學(xué)生，生物成績卻相差較大。針對這個(gè)現(xiàn)象進(jìn)行了教學(xué)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)影響學(xué)習(xí)成績高低的一個(gè)關(guān)鍵因素，是這些學(xué)生在元認(rèn)知能力方面存在巨大的差異。所謂元認(rèn)知能力是對認(rèn)知的再認(rèn)知能力，通俗來說就是能抽離到學(xué)習(xí)過程之外，并對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行自我反省和調(diào)整反饋的能力。這種能力有利于不斷優(yōu)化生物學(xué)習(xí)過程，從而達(dá)到高效的學(xué)習(xí)效果。一般來說，成績優(yōu)秀的學(xué)生元認(rèn)知能力強(qiáng)，學(xué)習(xí)獨(dú)立性高，依賴教師較少，而成績差的學(xué)生則反之?？鬃诱f：授人予魚，不如授人予漁。教師的職責(zé)不僅是傳授書本知識，更是要教學(xué)生如何獲得元認(rèn)知知識和技能，鼓勵(lì)他們突破現(xiàn)有的學(xué)習(xí)模式去獲得新的、有效的學(xué)習(xí)方法。研究表明，一旦提高元認(rèn)知能力，學(xué)習(xí)者便能在學(xué)習(xí)過程中化被動為主動，獲得一種持續(xù)而高效的學(xué)習(xí)能力，終生受益。

1 認(rèn)識元認(rèn)知理論

元認(rèn)知理論是美國心理學(xué)家弗拉維爾于1976年提出來的，并在《認(rèn)知發(fā)現(xiàn)》一書中對元認(rèn)知進(jìn)行了明確的定義。弗拉維爾認(rèn)為，元認(rèn)知是指認(rèn)知主體對自身認(rèn)知活動的認(rèn)知。具體地說，是認(rèn)知主體對自身的心理狀態(tài)、能力、任務(wù)、目標(biāo)、認(rèn)知策略等多方面因素的認(rèn)知。它以認(rèn)知過程和認(rèn)知結(jié)果為對象，以對認(rèn)知活動的調(diào)節(jié)和監(jiān)控為外在表現(xiàn)，其實(shí)質(zhì)是主體對認(rèn)知活動的自我意識和自我調(diào)節(jié)。根據(jù)弗拉維爾的觀點(diǎn)，元認(rèn)知由元認(rèn)知知識、元認(rèn)知體驗(yàn)、元認(rèn)知監(jiān)控三部分組成。元認(rèn)知知識指的是認(rèn)知的知識，即認(rèn)知主體對影響自己認(rèn)識過程與結(jié)果的各種因素（主體因素、任務(wù)因素、策略因素）等方面的知識。元認(rèn)知體驗(yàn)是指伴隨認(rèn)知活動產(chǎn)生的認(rèn)知體驗(yàn)和情感體驗(yàn)。元認(rèn)知監(jiān)控是指認(rèn)知主體根據(jù)自己的認(rèn)知任務(wù)、目標(biāo)、特點(diǎn)等積極地、自覺地、自如地、不斷地進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，以達(dá)成預(yù)期目標(biāo)，包括選擇、評價(jià)與調(diào)節(jié)認(rèn)知策略，如制定計(jì)劃、實(shí)際控制、檢查結(jié)果、補(bǔ)救修正等。在這三個(gè)組成部分中，元認(rèn)知監(jiān)控是元認(rèn)知中的核心成分，是學(xué)習(xí)成功的關(guān)鍵。在高中生物教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，結(jié)合生物教學(xué)來培養(yǎng)學(xué)生元認(rèn)知能力，不僅降低了培養(yǎng)過程的抽象性，便于元認(rèn)知知識的傳授，而且有效地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效率，使二者呈螺旋式上升、相互促進(jìn)。下面就高中生物必修三第四章第二節(jié)“種群的數(shù)量變化”的教學(xué)實(shí)踐，來談?wù)勅绾闻囵B(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力。

2 在課堂教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力

“種群的數(shù)量變化”一節(jié)內(nèi)容較多，需用2課時(shí)完成，主要內(nèi)容有：① 研究種群數(shù)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(shù)量變化的因素；⑤ 探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。核心內(nèi)容包括數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建以及“J”“S”型曲線模型的解讀等。

為方便元認(rèn)知能力的培養(yǎng)，本課采用問題導(dǎo)學(xué)法開展教學(xué)，每講授一個(gè)知識點(diǎn)前均設(shè)置一個(gè)“問題清單”?！皢栴}清單”是生物學(xué)科元認(rèn)知能力培養(yǎng)中常用的方法之一，指在訓(xùn)練中由教師提供一系列供學(xué)生自我觀察、自我監(jiān)控的問題列成的表單。學(xué)生在學(xué)習(xí)或解題全程中對照表單的問題來監(jiān)控自己的學(xué)習(xí)過程及結(jié)果。學(xué)生和教師圍繞著“問題清單”的內(nèi)容開展教學(xué)過程，通過教師直接指導(dǎo)、交互教學(xué)、合作與討論學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)等教學(xué)模式，層層深入，從中滲透元認(rèn)知的知識和思想。

2.1 教學(xué)片斷一：如何構(gòu)建種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型

教師播放細(xì)菌分裂的錄像，并提出問題：假如現(xiàn)有一種細(xì)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(xì)菌的生殖方式是怎樣的？② 1個(gè)細(xì)菌繁殖1代、2代、3代甚至n代后細(xì)菌數(shù)量是多少？③ 你能總結(jié)出一條簡單的表示細(xì)菌繁殖代數(shù)與其數(shù)量關(guān)系的公式嗎？④ 對細(xì)菌種群數(shù)量增長而言，在什么情況下此公式才成立？⑤ 你能將描述細(xì)菌數(shù)量變化的抽象數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)化為直觀的坐標(biāo)曲線圖嗎？⑥ 你如何檢驗(yàn)自己的答案是否正確？你如何對答案進(jìn)行完善和修正？

學(xué)生根據(jù)問題清單進(jìn)行思考，并獨(dú)立完成以下內(nèi)容。

（1） 請?zhí)顚懕?。

（2） 根據(jù)上表的內(nèi)容推斷用數(shù)學(xué)公式表示n代后細(xì)菌數(shù)量是多少？ 。

（3） 根據(jù)上表的數(shù)據(jù)畫出細(xì)菌的種群增長曲線（以時(shí)間為橫軸，以數(shù)量為縱軸）。

學(xué)生獨(dú)立完成上述問題后，相互交流和討論結(jié)果，對繪制的曲線和得到的數(shù)學(xué)公式進(jìn)行評價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己答案的優(yōu)點(diǎn)和不足，并進(jìn)行修正。

教師巡查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在建構(gòu)上述公式和曲線圖模型過程中，存在的問題，并通過實(shí)物投影儀展示錯(cuò)誤的地方，引導(dǎo)學(xué)生以元認(rèn)知的思考策略及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題所在，及時(shí)進(jìn)行糾正。

教師通過幻燈片展示參考答案，并總結(jié)：大家在剛才的學(xué)習(xí)過程中已經(jīng)完成了細(xì)菌種群數(shù)量變化模型的構(gòu)建。常用的數(shù)學(xué)模型形式包括上述的數(shù)學(xué)公式模型和坐標(biāo)圖模型。下面總結(jié)建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的基本步驟：① 觀察研究對象，提出問題——模型準(zhǔn)備；② 提出合理的假設(shè)——模型假設(shè)；③ 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)——模型建立；④ 通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正模型分析——模型校正。

學(xué)生在建構(gòu)細(xì)菌種群數(shù)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(rèn)知策略。通過此策略，學(xué)生可對自己的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行自省和修正，主動、有效地建構(gòu)知識。

2.2 教學(xué)片斷二：種群數(shù)量增長的兩種數(shù)學(xué)模型比較

種群數(shù)量增長的兩種數(shù)學(xué)模型異同點(diǎn)比較是本節(jié)課的重難點(diǎn)。在完成種群增長的“J”型曲線和“S”型曲線的構(gòu)建兩部分教學(xué)任務(wù)后，為突破重難點(diǎn)，筆者引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用元認(rèn)知的學(xué)習(xí)策略，歸納兩種數(shù)學(xué)模型的知識要點(diǎn)，并進(jìn)行比較，找出二者之間的異同點(diǎn)，從而幫助學(xué)生把握兩個(gè)模型的實(shí)質(zhì)，加深對其的理解和記憶。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題清單：

① 回顧已學(xué)內(nèi)容，應(yīng)該從哪些方面比較“J”型曲線和“S”型曲線異同點(diǎn)？

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(rèn)真、思考不到位或表達(dá)能力差等）

學(xué)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(xué)生的表格，并進(jìn)行糾錯(cuò)點(diǎn)評，請?jiān)搶W(xué)生用元認(rèn)知思維分析自己犯錯(cuò)的原因，從中汲取教訓(xùn)，避免再錯(cuò)。

在教師的引導(dǎo)下，其他學(xué)生對錯(cuò)誤的地方進(jìn)行反思，及時(shí)糾錯(cuò)。

為繼續(xù)深入對“J”型曲線和“S”型曲線的學(xué)習(xí)，教師按圖2所示特意將兩個(gè)曲線模型整合在一起，從而方便更加直觀地進(jìn)行比較，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)的知識，解釋造成兩曲線間存在的陰影部分（環(huán)境阻力）的具體原因。

2.3 教學(xué)片斷三：在解題訓(xùn)練中培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力

解題能力的培養(yǎng)是高中生物教學(xué)中一個(gè)重要的部分，這在一定程度上決定了高考的成敗。解題教學(xué)的目的不是純粹為了解題而解題，而是引導(dǎo)學(xué)生在解題實(shí)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(nèi)化成為學(xué)生的一種元認(rèn)知能力。在習(xí)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(xué)生自己是如何做出每一步?jīng)Q定的，在哪些地方應(yīng)該停下來思考，是如何做出選擇的。學(xué)生會模仿教師的思維方式，逐漸增強(qiáng)學(xué)習(xí)和解題時(shí)的各種意識，并最終培養(yǎng)具有自我觀察、自我意識的元認(rèn)知能力。

在學(xué)生自主解題過程中，筆者重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)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(jìn)行推斷思考？以后做這一類型題目時(shí)應(yīng)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(cuò)誤，教師要指導(dǎo)學(xué)生利用錯(cuò)題本摘抄錯(cuò)題，填寫“錯(cuò)因分析表”，檢查題目出錯(cuò)原因及類型，評價(jià)學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，找出薄弱點(diǎn)，有選擇地加強(qiáng)對知識的鞏固學(xué)習(xí)，以幫助學(xué)生形成自我反思的元認(rèn)知能力。這一方法的實(shí)施效果取決于教師對“錯(cuò)因分析表”設(shè)計(jì)的合理性，如表格中需要學(xué)生填寫出錯(cuò)題題號，然后依次分析該題目考查什么，出錯(cuò)的原因是什么（知識欠缺、思路錯(cuò)誤、心理因素），改正措施，最后寫下考試總結(jié)，積累做題和考試經(jīng)驗(yàn)。

下面就如何引導(dǎo)學(xué)生完成一道典型選擇題的解題過程為例，說明如何培養(yǎng)元認(rèn)知能力。

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

A. 為有效防治蝗災(zāi)，應(yīng)在a點(diǎn)之前及時(shí)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(guān)

C. 利用性引誘劑誘殺雄蟲改變性別比例可防止c點(diǎn)出現(xiàn)

D. 圖中c點(diǎn)代表的種群數(shù)量不能表示為該飛蝗種群的環(huán)境容納量

學(xué)生邊審題邊思考以下問題清單：

① 本題考查了已學(xué)內(nèi)容的哪些知識要點(diǎn)？

② “S”型曲線模型中K值與K/2在實(shí)踐中應(yīng)用的例子嗎？

③ 什么是種群增長率？它和增長速率有區(qū)別嗎？

④ 改變種群的性別比例后會進(jìn)一步影響哪個(gè)種群數(shù)量特征？

⑤ 怎么去定義環(huán)境容納量？它是指種群數(shù)量的最大值嗎？它是一個(gè)固定值嗎？

學(xué)生帶著問題清單的問題，快速回顧前面所學(xué)的內(nèi)容，并審視選項(xiàng)給出的信息，逐步排除選項(xiàng)的干擾，得到正確的答案。

限定解題時(shí)間結(jié)束后，教師抽查學(xué)生的答題情況和學(xué)生分析錯(cuò)答的原因，從中發(fā)現(xiàn)審題思路或基礎(chǔ)知識等方面的漏洞。例如，發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對種群增長率和增長速率、K值與K/2、環(huán)境容納量與環(huán)境中種群數(shù)量最大值的意義混淆不清，那么正好利用本次解題訓(xùn)練將知識漏洞一網(wǎng)打盡。

教師對本題進(jìn)行解題分析，并進(jìn)行知識的回顧和總結(jié)。解析如下：先分析A選項(xiàng)，考查K值與K/2在實(shí)踐中的應(yīng)用。據(jù)圖分析可知，a點(diǎn)種群數(shù)量為K/2，表示東亞飛蝗的種群數(shù)量增速最快，應(yīng)該在a點(diǎn)以前適時(shí)控制種群密度，故A選項(xiàng)正確；東亞飛蝗的增長模式為“S”型增長，增長率與時(shí)間呈負(fù)相關(guān)，又因a點(diǎn)以后種群數(shù)量增加，至b點(diǎn)達(dá)到最大，種群密度隨時(shí)間逐漸增大，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；c點(diǎn)表示種群數(shù)量最大值，用性引誘劑誘殺雄蟲，降低出生率，可防止c點(diǎn)出現(xiàn)，故C選項(xiàng)正確；環(huán)境容納量是指一個(gè)處于動態(tài)平衡的生態(tài)系統(tǒng)中，環(huán)境所能容許的種群數(shù)量的最大值，種群的數(shù)量在環(huán)境容納量水平上下波動，因此種群最大值往往要高于環(huán)境容納量，故D選項(xiàng)正確。本題正確答案為B。

教師引導(dǎo)學(xué)生以此例題為切入口，對本節(jié)課的重難點(diǎn)進(jìn)行深化，反思?xì)w納以下的重要考點(diǎn)：

① K值與K/2應(yīng)用：對于有害的動物如飛蝗或老鼠，要想方設(shè)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(shí)要選擇合適的時(shí)機(jī)，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(shù)量維持在K/2，此時(shí)增殖速度最快，魚的種群數(shù)量會迅速回升，利于持續(xù)捕撈。

② 區(qū)分種群增長率與種群增長速率：種群增長率是指單位數(shù)量的個(gè)體在單位時(shí)間內(nèi)新增加的個(gè)體數(shù)，其計(jì)算公式為：（本次總數(shù)-上次總數(shù)）/上次總數(shù)×100%=增長率。即增長率=出生率-死亡率。如果某種群現(xiàn)有數(shù)量為a，一年后，該種群數(shù)量為b，那么該種群在當(dāng)年的增長率為（b-a）/a×100%。種群增長速率是指單位時(shí)間內(nèi)增長的數(shù)量，其計(jì)算公式為：（本次總數(shù)-上次總數(shù)）/時(shí)間=增長速率。假設(shè)某種群現(xiàn)有數(shù)量為a，一年后，該種群數(shù)量為b，其種群增長速率為：（b-a）/1年。

③ 注意環(huán)境容納量≠種群數(shù)量能達(dá)到的最大值。種群數(shù)量能達(dá)到的最大值是種群數(shù)量在某一時(shí)間點(diǎn)出現(xiàn)的最大值，這個(gè)值存在的時(shí)間很短，大于環(huán)境容納量。另外，K值不是固定的，會受到環(huán)境的影響。在環(huán)境不遭受破壞的情況下，K值會在平均值附近上下波動；當(dāng)種群偏離平均值的時(shí)候，會通過負(fù)反饋機(jī)制使種群密度回到一定范圍內(nèi)，如圖4所示。

3 通過課后反思和整理培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力

培養(yǎng)學(xué)生課后反思和整理習(xí)慣對加深上課內(nèi)容印象，使知識條理化，深入掌握本課重難點(diǎn)至關(guān)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(xué)家霍爾德·卡德納曾說過：“私下的沉思和寫日記會發(fā)展他們的內(nèi)省能力?！睂W(xué)生以日記的形式檢查學(xué)習(xí)活動，以評價(jià)學(xué)習(xí)效果，做到心中有數(shù)。生物反思日記中可包括對整堂生物課的反思，對每一章節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容與結(jié)果的反思和總結(jié)，對自己學(xué)習(xí)計(jì)劃、學(xué)習(xí)方法的反思，對生物習(xí)題中錯(cuò)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(shí)施該方法時(shí)，教師一開始要為學(xué)生提供反思日記的提綱，明確日記中要反思的內(nèi)容。待學(xué)生對反思日記的作用有一定認(rèn)識和理解后，可依自己情況反思、記錄學(xué)習(xí)情況。

如每天生物課后教師要求學(xué)生在日記中寫出：

① 這節(jié)課我學(xué)到什么？利用知識網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行概括性總結(jié)；

② 這節(jié)課的重難點(diǎn)是什么？

③ 這節(jié)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(xué)習(xí)和解題時(shí)的感受和心得。

除此之外，教師也可以指導(dǎo)學(xué)生通過周記或月記的形式對章、專題、甚至全書的內(nèi)容進(jìn)行反思、歸納、總結(jié)。

4 筆者的教學(xué)反思

培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力是一個(gè)學(xué)習(xí)效率和元認(rèn)知能力螺旋式雙向發(fā)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(jiān)定信念，帶領(lǐng)學(xué)生扒開層層迷霧，看清“廬山”真面目，為真正提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力打下堅(jiān)實(shí)根基。

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