以钠与水反应为例谈学生元认知的培养策略

刘祥娜

摘要：《普通高中化学课程标准（实验）》的课程目标指出，要使高中生通过化学课程的学习达到“能对自己的化学学习过程进行计划、反思、评价和调控”，实际上就是指对学生元认知能力的培养。本文以钠与水反应为例，通过在授课过程中出现的问题，从元认知理论的角度分析学生化学学习出现问题的原因，进而找出可行的解决策略。

关键词：元认知；出现的问题；分析原因；解决策略

元认知是人类智力的核心成份，它是调控人类思维运作主要的管理者和组织者。元认知概念最早由美国发展心理学家Flavell提出，Flavell（1976）认为“元认知是个体对自身认知过程的知识和意识”。国内学者认为“元认知是对认知的认知 ”，主要包括元认知知识、元认知体验、元认知监控三个方面，其本质是人对自己的认知活动的自我觉察、自我调节、自我管理、自我监控和自我反思。研究表明：学生学习能力的差异与学业成绩的好坏都与学生的元认知能力发展有关，在教学活动中，教师忽视学生元认知能力的发展，淡化对学生元认知能力的培养，使学生对自己、对学习任务、对学习策略没有明确的认识，在学习过程中缺乏情感体验，以致于对学习没能进行有效监控，成为后续学习的障碍，影响学业发展。本文以钠与水反应为例来谈学生元认知缺失对化学学习的影响，详析学生掌握知识、获得情感体验及自我反思中问题的原因，提出解决策略。

一、钠与水反应的教学案例及学生学习中出现的问题

课例：

引入：水能灭火，难道还能点火吗？今天我来变个小魔术—“滴水点灯”，用水来引燃酒精灯，同学们仔细观察该魔术，请同学们从化学的视角来猜猜看发生这种现象的原因是什么？

演示实验：将事先准备好的灯芯里埋有金属钠的酒精灯放在试验台上，用胶头滴管吸取少量蒸馏水，向酒精灯灯芯滴入2到3滴蒸馏水，酒精灯被引燃。

小组讨论：学生每4人为一组，进行讨论。

讲解：是因为在酒精灯的灯芯上添加了金属钠。金属钠与水反应放出大量的热，达到酒精的着火点，进而引燃酒精灯。

问题：钠与水反应生成了那些物质呢，分小组进行探究实验。

实验过程：在大烧杯中装入三分之二的水，滴入几滴酚酞试液，切割黄豆粒大小的钠投入到水中，观察现象。

实验现象及分析：钠浮在水面上，并与水发生剧烈反应融化成闪亮的小球，在水面上急速转动，发出嘶嘶的响声，小球逐渐缩小，最后完全消失，溶液变红。

简单总结为：浮、熔、游、红、鸣

浮：钠的密度比水小

熔：反应放热，且钠的熔点较低

游：反应很剧烈，反应在各个方向上不均匀，产生的气体推力在各个方向上的大小不同

红：有碱生成，使酚酞试液变红

鸣：反应剧烈，有气体产生

板书：现象：浮、熔、游、红、鸣 谐音为“芙蓉”“游鸿明”

问题：通过实验现象已经知道产生了碱和气体，碱为氢氧化钠，那么气体到底是什么呢？下面我们继续探究。

实验探究：在小试管中加入绿豆大小的金属钠，再加入少量水，反应一段时间，用拇指堵住试管口，管口向上，移到酒精燈火焰处，松开大拇指。

现象及分析：听到爆鸣声，说明是氢气。

总结板书：2Na + 2H2O == 2NaOH + H2

（让学生自己写出方程式，得出结论）

归纳总结：钠的化学性质包括：1.钠的化学性质非常活泼，与金属活动顺序表相一致；2.钠与水的反应中，化合价由0价变为+1价，这是由于钠原子的最外层只有一个电子的缘故，因此钠在化学反应中容易失电子，具有还原性，是一种强还原剂。3.钠与水反应是典型的氧化还原反应

课堂练习：

1、钠与水反应的现象所对应的性质具体为：浮： 熔： 红： 。

2、在钠与水反应中，转移2mol电子时，生成气体在标准状况下的体积是多少？

3、请同学们根据钠与水的反应猜测一下金属镁与水反应的产物及现象。

然而，在本节课堂练习中，学生所呈现的结果并不理想，在教师提问与讲解过程中发现了很多问题，具体如下：其一，学生对钠与水反应的现象记忆很清楚，但在做练习1时多数学生未能给出准确答案，对反应的物理性质和化学性质并不清楚。其二，在做练习2时，很多学生放弃作答，自称“没思路”“不会”，教师适当引导后仍不能给出准确的解题办法。教师以物质的量与物质质量、微观粒子数以及气体体积之间的转化公式进行，当教师讲完该题后，学生方“恍然大悟”，联系中出现明显的元认知策略缺少。其三，学生能够准确说出钠与水反应的现象及产物，而对于同为金属元素的镁，与水反应却不能用钠与水反应的原理推出其产物及现象。造成学生化学学习出现问题的因素是多方面的，元认知缺失就是其中一项主要的因素。因此，本文将从元认知缺失的表现及引起化学学习出现问题的原因，结合具体实例加以阐述。

二、化学学习出现问题的元认知成因

元认知知识、元认知体验及元认知监控三个方面任何一方面的缺失都会对学生的化学学习造成困难。下面将从这三个方面进行分析：

1、元认知知识缺失，造成学生化学学习的“无序、机械、盲目”

元认知知识是关于什么因素和变量以什么方式影响认知行为的过程和结果的知识，这些因素或变量主要包括人、任务和策略，即个人变量知识、任务变量知识和策略变量知识。元认知知识缺失具体表现为：

（1）个人变量知识缺失，引发无序性学习

这类知识缺失的学生所具备的化学知识本身就是零散的、低效的，学生对化学学科的整个知识体系和结构体系的认识非常模糊，学习新知时难以将新旧知识间建立联结，在化学学习中缺乏逻辑性，学习效率较低。如学生在练习题2中不能将以往的化学计量公式应用于当前的实际问题，知识掌握零散不成系统的框架的无序性学习。

（2）任务变量知识缺失，引发盲目性学习

缺失了这类知识，学生认知过程中的认知目标、认知要求及任务不清，表现出盲目性。如：学习钠与水反应时，前期准备活动中、学习过程中和复习巩固中明显的目标不明确，不能把握学习的重点、难点，也不知道这节课的要求及任务。即便课上认真听讲，仔细做笔记，课后仍不能总结的盲目性学习。

（3）策略变量知识缺失，引发机械性学习

缺乏了这类知识的学生，在认知活动中不会选择恰当的认知策略、不会制定合适的认知计划、不能掌握认知路径，尽管学习很努力、很刻苦，但收效甚微，学业成绩也并不理想。这类就是由策略变量知识的缺失，而引发的机械性学习。2、元认知体验欠缺，造成学生化学学习的“惯性应付”

元认知体验是随着认知活动的进行而产生的认知体验或情感体验。缺乏元认知体验的学生，在发现、探索、解决问题的学习过程中，主动参与意识不强，对认知活动的意义、作用及后果的认识不深刻，而且缺少对认知活动过程中所渗透的情感态度价值观的体验，学习的责任感不强，易出现盲目顺从、内化顺从、半主动到积极主动的水平顺序发展。处于顺从水平的学生对认知活動的意义、作用与后果的认识处于浅显阶段，对信息的处理能力和知识的迁移能力较弱，容易脱离正常的课堂教学进度，做不到真正的学以致用。总体来看，学生缺乏元认知体验有两方面明显的表现：即对待“教育者”的态度上顺从，对待学习知识的态度上习惯性地忽略过程。学生长期缺乏元认知体验，直接接受结论或解决策略，典型的“一步到位”学习法，在创新思维和创造能力方面受到遏制，逐渐失去对所学化学知识的实践应用能力。

3、元认知监控匮乏，造成学生化学学习的“片面、短缺”

元认知监控是主体在进行认知活动的过程中，将自己正在进行的认知活动作为意识对象，不断地对其进行积极、自觉的监视、控制、调节。学生的元认知主要由他控到自控、不自觉经自觉到自动化、单维到多维、局部到整体地发展。在他控或不自觉阶段学生不能察觉到学习中的错误，需要别人指出，别人指出后便瞬间顿悟，正像学生在做练习题2时那样，老师指出解题思路后，学生才恍然大悟。在单维或局部阶段学生主要停留在对化学学习内容的一般性描述、识记和机械重复水平，不能及时反馈和自我调节，因此所掌握的化学知识和技能较为片面，造成知识储备短缺，在解决实际问题时往往顾此失彼、错误频繁。

三、提高学生元认知能力的策略

由于中学生的元认知水平低下，导致学生在化学学习中表现出机械性、无序性、盲目性以及缺失性等等不良的学业表现，导致化学学习困难。元认知能力并非先天遗传所得，主要靠后天的培养与训练习得并不断优化提高。因此提高学生的元认知水平是学生学会学习的有效途径。

1、优先发展教师的元认知能力，先“会教”才能“会学”

继第八次课程改革之后，教师的职业角色和职能发生了很大转变，教师实现课程的设计者、开发者、研究者、教学活动的评价者和执行者角色转变，必须提高自身的能力，元认知能力必须优先获得发展。只有教师会运用元认知理论去教，学生才能在学习过程中得到提高。教师以其自身的思维方式和教学方法示范，学生模仿教师解决问题的思路、步骤、方法等，养成良好的思维习惯，学会对自己的认知活动作出积极地监控和评价。

2、在化学教学中，渗透元认知知识

元认知知识是学生的认知能力得以发展的基本条件和前提，教师将本节课的内容与元认知知识相结合，在整个教学活动中渗透元认知思想精髓。首先，通过制定学期学习计划正确认识自己的兴趣、能力以及学习特点，渗透个人变量知识。其次，通过教师设计导学案帮助学生自主学习，渗透任务变量知识。最后，教师可采用出声思维法向学生渗透策略变量知识。如：在习题课中，教师说出自己的解题思路与策略，有意识地展示归纳、分析、概括等解题方法，展示一题多解法或同一策略解多题，达到触类旁通的目的。学生模仿教师的解题策略并探索新方案、新方法，学会恰当选择合适策略来有效地解决问题。

3、在化学教学中，丰富元认知体验

元认知体验主要包括知的体验与不知的体验。教师常以课堂提问方式丰富学生的元认知体验，让学生在化学问题解决的过程中，讲出所依据的原理和规律，陈述问题的目标及自己的达标计划，让学生叙述并评价自己解答问题时的思考过程及选择策略的优缺点等等。这样学生就可以检测到自己的思维漏洞，清楚自己知识掌握情况和解决问题能力状况，从而查缺补漏及时调整学习角度、解题策略，优化学习和解题思维，参与认知活动中获得积极的情感体验。

4、在化学教学中，加强元认知监控

元认知监控是发展学生元认知能力的核心，主要可以通过以下两种方法来提高学生的自我觉察、自我调节、自我监控能力。其一是撰写反思日记，实现自我反思。哈佛著名的心理学家霍德尔 卡德纳曾说：“私下的沉思和写日记会发展他们的内省能力。”反思日记目前成为促进学生元认知监控发展方面使用最广泛的一种方法。化学反思日记中可包括对整学期化学课的反思，也可是对每一章或是每一节课的学习内容的反思，还可以对习题中的易错题和不会题的反思，以及对解题思路和解题策略的反思等等。其二是提供反馈平台，促进自我评价。

教师仅凭“优良中差”这种静态的反馈不足以促进学生元认知全面发展的，因此还要给予适当的动态反馈来培养学生的自我监控能力。如：积极找出并肯定学生的优点，感受源自于教师的尊重以激发学习兴趣、强化学习的进取心。再如：引导学生进行积极归因。在平等友好的环境和轻松愉悦的氛围下，鼓励学生说出想法，教师在困惑出现时恰当引导积极的归因，激发他们的学习动机，以评价获得积极反馈，从而监控自己的行为，调整自己的认知策略。

总之，教会学生学习一直都是教育界所要达到教学目标，实现这一目标的核心就是元认知能力的培养，在化学学科教学中注重学生元认知能力培养，以触类旁通之效达到“教是为了不教”的目的。

参考文献

[1] 朱玲，王后雄.中学生化学学习困难的元认知因素及教学策略[J].教育理论与实践，2011，（7）：56-58

[2] 吴庆麟.教育心理学—献给教师的书[M].上海：华东师范大学出版社，2003：182-185

[3] 张霜.试论高中化学元认知能力的培养[D].湖北.华中师范大学.2004

[4] 刘荫禄.高中地理教学中元认知能力初探[D].山东.山东师范大学.2013

[5] 沈理明，朱研，邵锡昌.化学教学中学生元认知能力的培养[J].中学化学教学参考，2008，（2）：10-13