中学生化学学习困难的元认知因素及教学策略，本文主要内容关键词为：生化学论文,困难论文,因素论文,教学策略论文,中学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
化学学习困难是由非智力因素引起的，在化学记忆、思维、阅读、书写、计算、表达等方面存在着明显困难或障碍的现象，主要表现为化学学习障碍、化学学习无能、化学学习失能、化学学业不良等[1]。
化学学习困难的认知因素包括个体认知发展阶段的特点、化学学科的学习特征、学习者的认知风格、化学认知结构、元认知五个方面[2]。其中，元认知是引起化学学习困难的主要认知因素。因此，笔者就元认知因素的表现、引起化学学习困难的原因等内容，结合实例进行详细分析，并提出相应的教学策略。
一、中学生化学学习困难的元认知成因
元认知是关于个人自我认知过程的知识和调节这些过程的能力，是对思维和学习活动的知识认知和控制[3]。
学生的元认知发展水平与化学学习有直接的联系。元认知水平低下的学生缺乏对化学知识的整体认知和把握，不能灵活地选择化学学习策略，缺乏化学学习能力，达不到有效的学习目标，从而产生化学学习困难。我国心理学家将其分为元认知结构、元认知体验和元认知监控三部分[4]。其具体表现有：
（一）元认知结构偏失，引发知识学习无序
元认知结构偏失主要是由于学生已具备的化学知识低效、零散，对整个化学结构体系认识模糊，在化学新知的学习中难以唤起相关旧知，或是不能有效利用已唤起的旧知作用于当前化学学习的状态。
例如，在学习人教版高中化学必修1第三章第一节《金属的化学性质》时，教师要求学生依据所学知识，推测出铜与氧气反应的实验条件。元认知结构偏失的学生，很难回忆起初中所学的金属铁、镁等与氧气反应的实验知识；即便能回忆起，也不能与本节所学习的钠、铝等金属与氧气反应的条件进行联系、对比，缺乏对问题指向性的理解，得不出答案。这说明该类学生对金属知识的掌握片面，欠缺对相关知识的衔接和梳理，缺少对金属活动顺序表等系统性理论知识的应用，从而导致化学学习目标的不确定性、学习知识的主次无序性，最终引起化学学习困难。
（二）元认知体验欠缺，引发学习惯性顺受
元认知体验欠缺是学生在发现问题、探索问题、解决问题等一系列化学学习过程中，缺少主动参与认知及对过程所渗透的情感态度价值观的感知。
例如，在学习人教版高中化学必修2第三章第一节《最简单的有机物——甲烷》时，教师向学生提供“甲烷极难溶于水”和“已知二氯甲烷只有一种结构”的科学信息，并与学生一起在已知信息的基础上，通过假设、验证等学习过程，推出甲烷的空间构型。元认知体验欠缺的学生由于缺乏对信息的处理能力和对知识的迁移能力，不易联想到相似相溶原理、立体几何等知识，因而脱离课堂教学进度和探究甲烷结构的教学活动。该类学生习常性地选择从认知过程初期到得到结论之时，完全被动地承接和吸纳，有意忽略探究学习的过程，强行记忆“甲烷是空间正四面体构型”的结论，即表现为思维惯性顺受。由于长时间欠缺元认知体验，这类学生的创新意识、创新思维和创造能力大大受到遏制，接受学习成为其主要的学习方式，体现出学习的奴化性，并逐渐失去对所学化学知识的实践应用能力，最终形成化学学习困难。
（三）元认知监控匮乏，引发加工学习表浅
元认知监控匮乏是学生的经验主要停留在对化学学习内容的一般性描述、了解、识记和机械重复的水平，而不能及时反馈给所获得的知识，并进行自我学习调节。
例如，在学习人教版高中化学选修4第三章第三节《盐类的水解》时，教师通过列举一系列盐类水解在生产生活中的应用：如纯碱溶液的去污、泡沫灭火器、净水剂等，要求学生写出炸油条时添加食品膨化剂（明矾、小苏打、水、食盐等）的离子方程式。在学习此节内容时，元认知监控匮乏的学生只对“谁弱谁水解、双弱双水解”等某些学习口诀进行了简单的识记，基本会判断已学的
等盐的水解情况，但因缺少对知识的深层理解，面对这一类需要将所学知识在实践中不断向前扩展、深化和推移的问题时，就变得束手无策了，并且在应用直接解决问题的学习策略毫无执行效果的情况下，不能及时转变思路、自我调节而选择其他有效的学习策略（可联想泡沫灭火器的原理），即表现为加工学习表浅。学生元认知监控匮乏等同于学生在学习过程中缺少了巩固元认知结构、加强元认知体验的环节，是制约其学习认知能力和认知水平发展的重要原因。
二、提高中学生元认知能力的教学策略
学生的元认知水平低下，导致其化学学习的无序性、奴化性和表浅性，从而引起化学学习困难。因此，提高学生的元认知水平、培养学生的学习能力是化学教学的重要目标，也是克服化学学习困难的教学策略之一。
（一）建构化学知识网络，优化整体认知结构
改组学生的元认知结构，丰富学生的元认知知识，是促进学生元认知水平发展的基础，也是降低其化学学习困难的有效手段。
1.呈现丰富的知识单元框架
教师应将与教学内容有关的单元知识系统的整体结构、知识要素间的纵横联系、教材中概念原理间的影响规律融入到化学教学活动中，帮助学生构建知识网络，辨清知识的主干与分支。
例如，在人教版高中化学必修2第三章第三节《生活中常见的两种有机物》之“乙酸”的教学中，教师既要帮助学生掌握乙酸的性质，如酸的通性、酯化反应等主干教学内容，又要帮助学生联系乙酸与碳酸等无机酸的对比、乙酸与乙醇的性质对比等分支教学内容，并将“结构—性质—用途”的化学学习线索贯穿始终，做到教学内容主次分明、线索流畅，从而帮助学生清晰识记“乙酸”的知识单元框架。
2.展示多种解决问题的方法
在教学中，教师应有意识地向学生展示如何运用归纳、分析、比较、概括等方法解决化学问题，并渗透一题多解和一法多用的思想，以达到举一反三的教学目的。
3.提供独立扩展的知识平台
教师在呈现一定知识网络的基础上，可要求学生通过比较已知相似或同类型的化学概念、原理、知识要素等内容，积极主动地进行思维，找出几者之间的“同中之异”、“异中之同”，更加深刻地认识化学概念、原理的本质属性，逐步培养其独立而丰富的认知结构。
例如，在学习人教版高中化学必修2第三章《有机化合物》中的“同分异构体”概念时，教师应注意联系前后单元知识、类似相混淆的概念如“同素异形体”、“同位素”、“同系物”等；再如学习人教版高中化学选修4第一章《化学反应与能量》时，教师应及时总结“反应热”、“燃烧热”、“中和热”等概念，并在课堂上提供给学生独立完成区分、辨别此类概念的时间，并配合相应的练习，帮助学生拓展、巩固知识结构。
（二）实施问题解决策略，体验科学探究过程
注重问题解决的思维过程，加强知识发生过程的教学，在丰富学生的元认知体验、促进学生元认知水平发展方面起着重要作用。
1.以问题为中心，培养科学的学习方法
教师可通过创设情境，以实验、观察、阅读等教学方法引导学生发现问题，并以问题为中心组织教学，将化学新知置于问题情境中，将知识的学习过程转化为提出问题、分析问题和解决问题的过程，有利于促使学生形成较强的问题意识，掌握科学的学习方法。
例如，在人教版高中化学选修4第四章第一节《原电池》的教学中，教师以“假牙风波”为引入，以找出由金属假牙引起的头痛原因为中心组织教学。如通过探究原电池的产生条件，判断出不同金属质地的假牙、唾液电解质之间可形成原电池、产生电流从而引起头痛，使问题得以解决。该教学过程始终围绕创设的情境展开，学习始末呼应，使学生完整地体验了运用化学知识解决生活实际问题的学习过程。
2.强调自主参与，发挥学生的主体性
通过多样化的化学教学活动，如观察、实验操作、收集资料等，使学生通过主动参与体验知识的获得过程，从多角度深入理解、建立知识之间的联系，以便真正发挥其学习主体性，使其成为知识的主动探索者与发现者。
例如，在学习人教版高中化学选修3第一章第一节《原子结构》的“电子云模型”时，教师可要求学生在课前收集与原子结构模型发展历程相关的资料。在课堂上，通过汇报科学史、展示各阶段原子模型对比图的形式，使其感受“电子云模型”提出的进步性及深入了解电子在核外运动的状态，从而实现以学生为主体的知识建构与发展。
3.注重已有经验，调动学生的学习积极性
教师可从学生已有的知识经验和生活实际出发，开展教学活动。教学中充分体现化学与生活、化学与社会、化学与环境的思想（STS教育），以在调动学生学习积极性和主动性的同时，帮助其形成正确的学习动机。
例如，在学习人教版高中化学选修4第三章第四节《难溶电解质的电离平衡》时，教学可以由展示“旅游景区中的溶洞”、“钟乳石”的照片引入，进而展开对
溶液电解平衡的学习，既可激发学生学习化学的浓厚兴趣，又可体现出化学与生活的紧密联系。
4.强调合作交流，拓展学生视野
学生因元认知结构水平的不同和思考方式的差异，对事物的理解也不尽相同。因此，教学应包括多方面的活动，如假设、实验、分析、推理论证等。教师可要求学生在教学活动中分组制订计划；在问题解决过程中，适时地进行讨论、争论和意见综合等合作学习，从而使学生拓展视野、认识问题的多面性，最终内化为科学的学习过程。
例如，在人教版高中化学必修2第四章第四节《硫酸》的教学中，教师可组织学生以硫酸工业为例，分小组让学生扮演原料提供商、环保人员、工厂厂长等角色，在考虑原料和能量的利用、环境保护、经济效益等因素的基础上，围绕“化工生产的综合效益”展开课堂讨论，并通过组内归纳、班内总结，形成结论。该过程充分地关注学生的思维差异，重视不同思维的交锋、补充与修正，实现了生生与师生之间的交流。
（三）加强反思教学策略，促进化学有效学习
树立学生认知过程的自我意识，强化学习过程的自我调节，是完善元认知监控、促进元认知水平发展的有效途径。
1.点拨错误观点，激发反思[5]
针对学生的错误结论，教师应给予适当的点拨，与学生一起分析错误观点的形成思路和原因、揭露问题所在，并对比分析正误观点，使学生反思自己在解题过程中的失误，找出思维分叉点，以弥补知识结构上的不足和思维上的缺陷。该过程既可补充解题思路，又可帮助学生总结自我思维经验，规范自我认知监控。
例如，在处理人教版高中化学选修3第一章第一节《原子结构》习题时，教师要求学生判定镁原子与铝原子的相对稳定性。学生可依据洪特规则的补充规则判定出镁原子比铝原子稳定，但究其理由，可分为两种解释：相比于铝原子3p能级上只有一个电子，不满足全空、半充满、全充满的状态，一种解释认为镁原子的3s能级为全充满状态稳定，另一种解释认为镁原子的3p能级为全空状态稳定。此时，教师需同时点拨两种思路，指出补充规则只适用于同能级之间的比较。因此，只有第二种解释是正确的，从而完善学生所掌握的原子结构的知识。
2.引导自主学习，启发反思
在化学教学中，教师应定期安排学生开展自主学习。具体做法可以是：由教师制定学习任务，学生根据需要以个人或小组为单位，按照自身所列出的学习提纲自主学习。对于具有一定难度的学习内容，教师可提供一系列的启发式问题，启发学生的思路，以指导学生对思维进行自我调节，从而有利于学生主动梳理出知识的生成方法，对知识点的掌握更加牢固，并能从中汲取经验，将反思应用于对其他知识的迁移学习中，使复杂的问题简单化。
例如，在人教版高中化学选修5第五章第三节《功能高分子材料》的教学中，教师可通过布置“什么是功能高分子材料”、“功能高分子材料的分类”、“功能高分子材料的应用”、“什么是复合材料”等学习问题，组织学生进行自主学习。该过程既能帮助学生了解自我思维的过程，又能提高其综合学习能力。
3.总结学习内容，生成反思
教师所设计的教学活动应包括课堂留白时间，以指导学生在每一节、每一章内容的学习后，进行简要小结，独立构建知识概念图。这样做，不仅有利于学生超越自身的认知层面，脱离课本知识而对所学的化学内容进行再度认知，更利于学生自动生成反思，达到自我检查化学认知结构、自我了解学习效度、自我明确学习任务、自我改进学习计划、自我弥补薄弱学习环节的目的，以顺势形成自我管理和自我监控。
例如，在学习人教版高中化学必修1第二章第一节《物质的分类》之“胶体”时，由于该类内容是一个观察、研究物质的新视角，因而在教学中，教师可要求学生在学习完一节内容后，独立绘制胶体、分散系等概念之间的关系图，以达到串联学习内容、升华该部分知识的目的。
学生的元认知能力是影响其化学学习成功与否的关键因素，而培养学生的元认知能力是教学的起点和重要目标。教师应善于通过提问、测验等方式，了解学生已有的元认知水平，并在充分考虑化学学科特点等其他认知因素的同时，基于学生、教师的自身素质，有针对性地运用化学教学策略、设计开展化学教学活动，从而促进学生有效学习，降低化学学习困难。