三、化学元认知能力的培养

理论分析可知，化学学习过程中认知能力与元认知能力是密不可分的，有了元认知能力的支持，盲目性的学习将转变为策略性的学习，从而提高化学学习的效率。心理学实验也证明，高中学生的自我监控能力的整体水平与他们的学习成绩呈显著正相关。①因此，培养学生的元认知能力，是化学教学与素质教育相结合的一个新课题。

保证认知活动的顺利进行

学生的元认知能力是在认知活动中充分体现出来的，因而促进学生积极

① 董奇等著，自我监控与智力，杭州：浙江人民出版社，1996 年版，第 57 页。

参与化学学习，保证认知活动的顺利进行是培养元认知能力的必要条件。具体而言，教师应通过多种途径激活学生的化学学习动机，使他们在学习中保持良好的情绪。否则，学生对所学的知识缺乏兴趣，谈不上自觉地思考如何学的策略，更不可能积极地监视自己每一步的学习。

同时，教师应有意识地引导学生掌握必要的知识和技能，这对一部分认知水平较低的学生而言更为重要。我们知道，认知策略是方法性的知识，只有与学习内容相联系才能显示其作用。一旦学生既不了解策略的知识，又在学习内容上存在缺陷，那么，认知学习难以顺利进行，元认知活动也就无法正常展开。例如，高一学生通过阅读教材中有关章节，仍未清晰地形成“物质的量”的概念，则做读书笔记的策略，揭示知识间内在关系的策略等均难有效地落实。又如，学生不知道类比策略有何特征，也不知道 Cl2 与（CN）2 在某些方面具有相似性，则类比策略运用于学习“拟卤素”性质时往往难以奏效，即使元认知控制提醒学生重新学习，也无济于事。

创设自主学习的良好氛围

自主学习的氛围体现在学生对化学学习过程的自行规划上。如学习之前确定学习的目标，分析学习材料的性质和特点，根据不同的学习目标和学习材料优选适合于自身的学习策略或学习方式；在学习过程中积极进行自我观察、自我监控和自我调节，以明确思维的方向或修正学习策略；学习结束时对获取的反馈信息进行反思或作多角度的论证，客观地评价自己学习活动的有效性及学习方法的适用性，判定自己对所学内容的理解程度和运用策略的水平，发现问题，及时主动地采取补救措施。这些自主的学习行为在“以教为中心”、“以考为目标”的今天看来似不切实际，但应该坚信，未来的化学教育对学生学习过程、学习行为的关心程度将远远大于学习结果本身。

强化学生的反省认知意识

反省认知，简称反省或反思，是指学生在完成学习任务之后回顾一下自己的学习过程，想一想自己是如何一步一步走向成功的？采用了哪些有效的策略和方法？碰到哪些困难？通过什么方式克服了困难？是否还有更好的途径？等等。教师应努力造就反省认知的教学情境，鼓励学生结合新课的自学或解决化学问题的过程，将思维细节用口述或书面形式反映出来，共同研究，互相比较，从中选出最优的思路。学会反省并不是一件十分容易的事情，它既要有一定的时间，又要有一定指向，学生必须持冷静的心态，利用内隐语言来检查自己在学习活动中的得失情况，在初期或学习任务紧张的情况下往往难以坚持。因此，教师可布置与学习内容相联系的一系列自我反省的项目，便于学生“对号入座”。例如，学习“氧化还原反应”这节内容，可设计如下的反省项目：

①我在预习时是否注意到了初中所学的氧化、还原的定义与现在课本上有所不同？

②我上课时是否听懂了教师对有关概念所作的新的解释？

③我是否已经学会了用化合价升降法来研究氧化还原反应？

④氧化还原反应式的配平能否从化合价变化上去考虑：

⑤除了书上提供的一些简单反应，复杂一点的反应（如 FeS2+O2 → SO2+Fe2O3）我能否配平呢？

⑥我认为这一节中最重要的和最难理解的内容是什么？

通过上述方法，使学生不断产生反省的认知体验，久而久之便内化为学生的学习习惯。

研究化学问题解决的策略

实践证明，中学生在解决化学问题的过程中，既要依赖一定的化学知识

（如化学反应方程式），又要具备将知识组织起来的若干程序（如化学计算的步骤），还必须有控制思维运作的灵活方法（如对过量计算题，可用枚举推理）。这样，即构成了化学问题解决的“产生式”系统，其智力操作的一般形式为“若条件为 A，则有解题行为 B”，B 即为程序或方法的具体应用和控制。从元认知角度看，B 是认知策略和元认知策略共同作用的产物。在现实的化学教学中，解题是学生最常见的学习任务和最主要的思维行为，但解题教学目前仍停留在教知识、讲套路的阶段，较少深入研究学生是怎样“自发地”形成解题“产生式”系统的，也未能揭示认知水平较高的优秀学生思维“自组织”的微观机制，因而中下学生中“离开例题、不会解题”的现象普遍存在。我们的研究表明，教给学生解题的策略和运用策略的方法，能有效地提高化学问题解决的能力。解题策略一般包括通用策略和具体策略。通用策略虽不涉及具体的化学概念，但有助于监控思维过程，使之清晰化、有序化。通用策略由三部分组成，以下给出一个实例：Ⅰ解决问题之前①你必须知道你要解决什么问题。②你必须熟悉这个问题的背景信息。③你必须有积极的、迎合的态度对待这个问题。④你必须仔细、冷静地阅读问题，认真思考问题。⑤你是否真正理解了题意？是否需要他人的帮助？Ⅱ解决问题之中①检索有助于问题解决的相关线索（概念、反应式、原理、公式等）。② 你必须分析是否还存在隐含的其他线索。③你可能需要重新设计解题的起始状态。④你可能需要将题中的条件作适当转换。⑤你可能会将这个问题分解成几个部分来解决。⑥在每一个小问题中，你是否找到了熟悉的印记？⑦你过去是怎么解决相类似的其他问题的？⑧你能否用熟悉的方法解决新问题？⑨寻找其他的解决方法并作尝试。⑩选择相对最优的方法并求得结果。Ⅲ解决问题之后①判断你的答案是否正确。②如发现答案不可靠，仔细论证后予以肯定或否定。③找出错解的症结所在，并予以排除。④反思整个解题过程，你从中悟出些什么？

针对具体的化学问题情境，既要教给学生解题的具体策略，又要教给他们运用或控制具体策略的方法。例如，“归一假设”是解无数据化学计算题的常用策略，但如何同化为学生头脑中的认知策略并灵活地运用这一策略解决化学问题，还存在着一定的思维“跨度”。为缩小这一跨度，我们采用“执

行”和“控制”相结合的方法构想了如下的解题策略：① Ⅰ 执行策略

①当你发现计算题中没有数据或数据不足时，可尝试将总量假设为 1 份单位。

②当你遇到求相对比例的化学问题时，也可将某一化学量假设为 1 份单位。

③将 1 作为已知条件代入公式进行计算。

④将结算结果限定在总量为 1 或某相对是为 1 的前提下赋予其化学涵义。

Ⅱ 控制策略

①你待求的是何类化学量？是绝对量（如质量）还是相对是（如百分含量）？

②题目中能否找到稳定不变的化学量（如总质量、总体积等）？

③请你设想一下：将题中相对稳定的某一化学量设为“1”或任意“x” 份单位，对求解结果有无影响？

④如果你认为没有影响或可能没有影响，你不妨将该化学量设为“1”。

⑤如果你还不明白，请看下列提示（⑥～⑨）。

⑥求混合物中各组分质量的分数时，可设混合物总质量为“1”。

⑦计算溶质的质量分数时，可将溶液质量定为“1”（或 100）。

⑧计算溶解度时，可取溶剂的量为“1”（或 100）。

⑨求不同的几种物质所含某元素原子个数之比时，可令某一种物质的质量为“1”。

⑩你面临的题是其中哪一种类型？

你是否用归一假设法解决了这个问题？
请回顾你的解题历程。

从上述实例可知，化学问题解决的过程包含着认知活动与元认知活动，优秀学生的思维结构中元认知要素起着很重要的作用。因此，研究化学问题的解决，优化学生的解题思维策略，有助于训练学生的元认知能力。同样，随着元认知能力的增强，将促使学生更好地理解和运用解题策略，提高分析问题和解决问题的能力。

① 王祖浩、丁成云主编，化学问题思维策略及其应用，北京：首都师范大学出版社，1993 年版，第 34～35

页。