化学解题元认知能力的测评与发展研究

丁佐宏 马宏佳

摘要：以化学解题环节为主线，用问卷调查的方式研究发现，要提高学生的化学问题解决能力，必须提高解题过程的元认知能力水平；学生关于解题过程的元认知能力水平可以用问卷调查的方式进行测量，也可以通过一定形式的训练加以提高。

关键词：解题过程；元认知能力； 问卷调查

文章编号：1008-0546（201１）０５-00０５-0３中图分类号：G63３．８文献标识码：Ｂ

doi：10.3９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０５４６．２０１１．０５．００２

解决问题的过程是知识内化吸收、再外化应用的过程，提高化学问题解决能力是化学学习的重要目标之一。从精神的角度看，解决化学问题就是学生运用化学知识在精神层面进行的一次战斗。要取得这场战斗的胜利，首先必须做到知己知彼。知己，除了知道自己掌握了哪些化学知识以外，还需要了解自己对化学解题的元认知能力。知彼，除了全面了解问题信息以外，还要知道解题过程以及各环节应注意的事项。也就是说，化学解题能力的提高既有赖于化学知识的掌握水平的提高，也有赖于解题元认知能力水平的提高。

为了了解学生在解题过程中的元认知能力水平，笔者以化学解题环节为主线，设计了问卷调查表，对学生进行了问卷调查。

一、问卷调查表的设计依据

１．元认知能力

元认知是认知主体对自己的认知过程、结果或与之相关的活动的认识。其实质是主体对自身认知活动的自我意识和自我调控［１］。在具体的解题过程中，元认知的作用主要表现为：选择有效的解题策略，监控解题的具体过程，不断获取和分析反馈信息，评价各种解题策略的可行性和有效性，坚持或改变解决问题的方法和手段，并及时调节自己的思维过程等［２］。

在化学解题过程中，元认知能力主要包括元认知知识和元认知监控两个方面，它们相互联系，相互作用，对解题过程进行计划、监控和调节。 元认知知识是个体关于自身或他人的认知活动、过程、结果、任务和方法等方面的知识。在解题过程中，元认知知识包括三个方面：①对个人因素的认识，即关于个体自身在解题方面的技巧、能力和特点等方面的知识。②对任务和目标因素的认识，即关于个体在解题过程中所涉及的各种有关信息的认识。③对策略因素的认识，即关于个体对于完成解题任务所需要的认知方法等方面的知识，如解题策略的种类、特点、应用的条件、认知策略的有效性等。元认知监控是指个体在解题过程中，将自己正在进行的认知活动作为意识对象，不断对其进行积极、自觉的监视、控制和调节，以期达到预定目标。按照解题的进展过程，相应的监控策略有四种：①制订解题计划，②控制解题过程，③检查解题结果，④采取补救措施［３］。

２．化学解题的思维过程

化学解题的思维过程一般可分为审题、破题、解答和验证等几个环节。

审题是解题的前提。解题时需要判断的依据、计算的数据等都通过认真、仔细的审题才能得到。审化学题时应当注意以下几点：①题型；②题目要求；③化学事实与实验现象；④涉及的化学概念与理论；⑤可能应用的方法等等。

破题是解题的关键或突破口。化学题的突破口往往是：某一典型的或特殊的实验现象；某一特定的或关键性的反应；某一隐含的数量关系；某一重要的实验操作与步骤；某一给定的“新”信息与方法等等。在破题时要善于根据问题的具体情况，审时度势，随机应变，及时调整思路，找出解决问题的突破口。

解答既是解题的主要环节，又是解题的表现形式。解答过程的要求主要是：①程序合理：条理清晰、逻辑严密；②思路简捷：思维灵活、方法得当；③叙述规范：表述完整、重点突出。

验证是解题思维过程的最后一个环节，也是最容易被忽视的一个环节。它是用给出的已知实验事实与现象或反应原理与数据等，验证已经得出的结论或数据是否合理，对不合理的结论或数据进行补救和修正。

二、问卷调查表的内容

问卷调查表的具体内容包括１６项，见表１。表中Ａ为“肯定是”，Ｂ为“有时是”，Ｃ为“一般不”。

三、调查统计过程与数据

笔者运用上述问卷调查表对南师大化科院化学教育专业四年级的学生进行了调查研究，调查样本数为６１人。具体过程为：

第一阶段，在学期开始时用该问卷调查表进行问卷调查，计算出Ａ、Ｂ、Ｃ三种选择所占的百分比，即前测。

第二阶段，在开设的“中学化学习题研究”课中，对这些学生进行解题研究和训练。

第三阶段，在学期结束时用该问卷调查表再进行一次问卷调查，计算出Ａ、Ｂ、Ｃ三种选择所占的百分比，即后测。

调查统计数据见表２。

四、调查统计数据分析

１．审题环节

在元认知知识水平，由第１、２、３项数据可知，绝大部分学生在审题时，无论是学期开始还是结束时，都注意到题型、题目作答要求和题目所给信息。说明学生在审题环节的元认知知识水平较高。

在元认知监控方面，第４项数据表明，部分学生在学期开始时，对有关化学知识的回忆产生一定的困难，只有４１．０％的学生表示肯定能回忆，在学期结束时这一比例上升了２０．７％，说明经过一学期的学习，这方面的能力得到了提高。第５项数据表明，大部分学生在审题后还没有马上思考解题方法的意识，即使经过一学期的学习后，这种情况也没有改变。可能他们认为要等到破题之后才会思考解题的方法。

２．破题环节

在元认知知识方面，第６项数据可知，７２．１％的学生有寻找解题突破口的意识，这一比例在经过解题训练后有所提高。

在元认知监控方面，第７项将问题与原型匹配的比例，在学期开始时认为“肯定是”的比例只有１６．４％，而认为“一般不”的比例则达到２７．９％。第８项将问题分解为子问题，在学期开始时认为“肯定是”的比例只有３１．１％，而认为“一般不”的比例则达到２４．６％；这说明学生原有的元认知监控能力较差。经过一学期的解题训练，这两项的比例都有了比较明显的改观，第７项认为“肯定是”的比例提高了１６．４个百分点，认为“一般不”的比例则下降了１６．４个百分点；第８项认为“肯定是”的比例提高了１６．４个百分点，认为“一般不”的比例下降了８．２个百分点；这说明这一学期进行的解题训练教学取得了比较明显的效果，学生关于破题环节的元认知监控能力得到了一定程度的提高。

３．答题环节

在元认知知识方面，由第９、１１项数据可知，大部分学生认为答题时条理清楚、推理准确、表达完整、重点突出很重要，这一比例在经过解题训练后都有所提高。第１０、１２项数据表明，学生在数量意识和创新意识方面的元认知知识水平不高，大部分学生选填了“有时是”，选填“肯定是”的比例均不到一半，其中第１０项只有１８％。经过一学期的解题训练，这２项中选填“肯定是”的比例均有所提高，但也只有３６．１％，说明学生在这些方面的元认知能力还有待于进一步加强。

在元认知监控方面，由第１３、１４、１５项数据可知，学生在迅速调整解题思路、运用题给信息和提取有关知识方面的能力较差，大部分学生选填了“有时是”，选填“肯定是”的比例均不到一半，最高的第１４项只有４１．０％。经过一学期的解题训练，这３项中选填“肯定是”的比例均有了较大程度提高，其中第１４项提高了２２．９％，第１５项提高了２６．２％，第１３ 项提高了８．２％。说明学生在这些方面的元认知能力能够提高。

４．验证环节

第１６项数据表明，学生对答题后进行验证的元认知知识水平不高，选填“肯定是”的比例只有３２．８％，还有９．８％的学生选填了“一般不”。经过解题训练后，选填“肯定是”的比例上升了１４．７％。

五、结论

从实际教学情况看，有些学生的化学解题能力较差的原因，不是对化学知识的掌握程度不够，而是解题的元认知能力水平较低，表现为思维品质较差，对解题过程的认识不全面，对解题环节的注意点没有注意等等，最终导致解题的失败。因此，要提高学生的化学问题解决能力，除了要求学生掌握足够的化学知识以外，还要提高他们解题的元认知能力。

学生解题的元认知能力，虽然体现在解题过程中，但是并不能通过评分显示出来。因为试卷评分只是显示解题的结果，没有对影响解题结果的诸多因素加以分析和显现。因此，需要通过其他方式才能测量出学生对解题过程的元认知能力水平。通过上述问卷调查与分析，我们认为：问卷调查可以在一定程度上测评学生解题的元认知能力水平。

与其他认知能力一样，学生解题的元认知能力水平也可以通过实践、认识、再实践、再认识的过程得到提高。上述问卷调查的数据中，后测与前测相比较，选填“肯定是”的数据有１１项明显增大，说明结合解题有意识的培养和训练，可以比较明显地提高学生解题的元认知水平。

参考文献

［１］张文新，谷传华．创造力发展心理学［Ｍ］．合肥：安徽教育出版社，２００４：１８３～１８７

［２］林美凤．谈化学教学中元认知能力的培养策略［Ｊ］．化学教育，２００３，（７～８）：２９

［３］严业安．化学教学中元认知能力培养的初探［Ｊ］．化学教学，２００６，（１１）：１８