不识庐山真面目，只缘身在此山中

李克++谭翠芳

摘 要 针对部分学生因为元认知能力缺乏而导致的学习效率低下的问题，探讨如何在中学生物教学过程中培养学生的元认知能力，使之在学习中化被动为主动，从而获得高效的学习能力和效果。

关键词 生物学教学 元认知能力 培养

中图分类号 G633.91 文献标志码 B

在生物教学实践中，笔者发现部分在知识基础、能力层次、勤奋程度、甚至家庭背景均相似的学生，生物成绩却相差较大。针对这个现象进行了教学调查，发现影响学习成绩高低的一个关键因素，是这些学生在元认知能力方面存在巨大的差异。所谓元认知能力是对认知的再认知能力，通俗来说就是能抽离到学习过程之外，并对学习过程进行自我反省和调整反馈的能力。这种能力有利于不断优化生物学习过程，从而达到高效的学习效果。一般来说，成绩优秀的学生元认知能力强，学习独立性高，依赖教师较少，而成绩差的学生则反之。孔子说：授人予鱼，不如授人予渔。教师的职責不仅是传授书本知识，更是要教学生如何获得元认知知识和技能，鼓励他们突破现有的学习模式去获得新的、有效的学习方法。研究表明，一旦提高元认知能力，学习者便能在学习过程中化被动为主动，获得一种持续而高效的学习能力，终生受益。

1 认识元认知理论

元认知理论是美国心理学家弗拉维尔于1976年提出来的，并在《认知发现》一书中对元认知进行了明确的定义。弗拉维尔认为，元认知是指认知主体对自身认知活动的认知。具体地说，是认知主体对自身的心理状态、能力、任务、目标、认知策略等多方面因素的认知。它以认知过程和认知结果为对象，以对认知活动的调节和监控为外在表现，其实质是主体对认知活动的自我意识和自我调节。根据弗拉维尔的观点，元认知由元认知知识、元认知体验、元认知监控三部分组成。元认知知识指的是认知的知识，即认知主体对影响自己认识过程与结果的各种因素（主体因素、任务因素、策略因素）等方面的知识。元认知体验是指伴随认知活动产生的认知体验和情感体验。元认知监控是指认知主体根据自己的认知任务、目标、特点等积极地、自觉地、自如地、不断地进行监控和调节，以达成预期目标，包括选择、评价与调节认知策略，如制定计划、实际控制、检查结果、补救修正等。在这三个组成部分中，元认知监控是元认知中的核心成分，是学习成功的关键。在高中生物教学实践中发现，结合生物教学来培养学生元认知能力，不仅降低了培养过程的抽象性，便于元认知知识的传授，而且有效地提高了学生学习效率，使二者呈螺旋式上升、相互促进。下面就高中生物必修三第四章第二节“种群的数量变化”的教学实践，来谈谈如何培养学生的元认知能力。

2 在课堂教学过程中培养学生的元认知能力

“种群的数量变化”一节内容较多，需用2课时完成，主要内容有：① 研究种群数量变化的方法；② 种群增长的“J”型曲线；③ 种群增长的“S”型曲线；④ 影响种群数量变化的因素；⑤ 探究培养液中酵母菌种群数量的变化。核心内容包括数学模型的构建以及“J”“S”型曲线模型的解读等。

为方便元认知能力的培养，本课采用问题导学法开展教学，每讲授一个知识点前均设置一个“问题清单”。“问题清单”是生物学科元认知能力培养中常用的方法之一，指在训练中由教师提供一系列供学生自我观察、自我监控的问题列成的表单。学生在学习或解题全程中对照表单的问题来监控自己的学习过程及结果。学生和教师围绕着“问题清单”的内容开展教学过程，通过教师直接指导、交互教学、合作与讨论学习、自主学习等教学模式，层层深入，从中渗透元认知的知识和思想。

2.1 教学片断一：如何构建种群数量变化的数学模型

教师播放细菌分裂的录像，并提出问题：假如现有一种细菌，在食物、空间等充裕的条件下，每20 min通过分裂繁殖一代。教师展示思考问题清单：① 细菌的生殖方式是怎样的？② 1个细菌繁殖1代、2代、3代甚至n代后细菌数量是多少？③ 你能总结出一条简单的表示细菌繁殖代数与其数量关系的公式吗？④ 对细菌种群数量增长而言，在什么情况下此公式才成立？⑤ 你能将描述细菌数量变化的抽象数学公式转化为直观的坐标曲线图吗？⑥ 你如何检验自己的答案是否正确？你如何对答案进行完善和修正？

学生根据问题清单进行思考，并独立完成以下内容。

（1） 请填写表1。

（2） 根据上表的内容推断用数学公式表示n代后细菌数量是多少？ 。

（3） 根据上表的数据画出细菌的种群增长曲线（以时间为横轴，以数量为纵轴）。

学生独立完成上述问题后，相互交流和讨论结果，对绘制的曲线和得到的数学公式进行评价，及时发现自己答案的优点和不足，并进行修正。

教师巡查，及时发现学生在建构上述公式和曲线图模型过程中，存在的问题，并通过实物投影仪展示错误的地方，引导学生以元认知的思考策略及时发现问题所在，及时进行纠正。

教师通过幻灯片展示参考答案，并总结：大家在刚才的学习过程中已经完成了细菌种群数量变化模型的构建。常用的数学模型形式包括上述的数学公式模型和坐标图模型。下面总结建构数学模型的基本步骤：① 观察研究对象，提出问题——模型准备；② 提出合理的假设——模型假设；③ 根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达——模型建立；④ 通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正模型分析——模型校正。

学生在建构细菌种群数量变化模型过程中所采用的反思、讨论和修正策略就是元认知策略。通过此策略，学生可对自己的学习过程进行自省和修正，主动、有效地建构知识。

2.2 教学片断二：种群数量增长的两种数学模型比较

种群数量增长的两种数学模型异同点比较是本节课的重难点。在完成种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线的构建两部分教学任务后，为突破重难点，笔者引导学生运用元认知的学习策略，归纳两种数学模型的知识要点，并进行比较，找出二者之间的异同点，从而帮助学生把握两个模型的实质，加深对其的理解和记忆。

教师引导学生思考以下问题清单：

① 回顾已学内容，应该从哪些方面比较“J”型曲线和“S”型曲线异同点？

② 能够用精确的语言符号（文字、图示、公式）具体书写出来吗？

③ 如果不能获取正确答案，思考其原因是什么？（听课不认真、思考不到位或表达能力差等）

学生完成表2的填写，并相互交流、讨论答案。

教师通过展示台投影一位学生的表格，并进行纠错点评，请该学生用元认知思维分析自己犯错的原因，从中汲取教训，避免再错。

在教师的引导下，其他学生对错误的地方进行反思，及时纠错。

为继续深入对“J”型曲线和“S”型曲线的学习，教师按图2所示特意将两个曲线模型整合在一起，从而方便更加直观地进行比较，引导学生运用已学的知识，解释造成两曲线间存在的阴影部分（环境阻力）的具体原因。

2.3 教学片断三：在解题训练中培养学生的元认知能力

解题能力的培养是高中生物教学中一个重要的部分，这在一定程度上决定了高考的成败。解题教学的目的不是纯粹为了解题而解题，而是引导学生在解题实践中做到举一反三，能够“既看到树木，又见到森林”，从中提炼和升华生物解题模式和思想方法，最终内化成为学生的一种元认知能力。在习题讲评课中，笔者往往用第一人称“我”来描述解题的思路及解题策略，提示学生自己是如何做出每一步决定的，在哪些地方应该停下来思考，是如何做出选择的。学生会模仿教师的思维方式，逐渐增强学习和解题时的各种意识，并最终培养具有自我观察、自我意识的元认知能力。

在学生自主解题过程中，笔者重点引导学生从命题思考以下问题：本题的命题意图是什么？命题者到底想考查哪些知识和能力或思维方法？解题的突破口在哪里？我要用怎样的思路进行推断思考？以后做这一类型题目时应该建立怎样的解题模式，帮助快速解题？

解题完成后，如果解题错误，教师要指导学生利用错题本摘抄错题，填写“错因分析表”，检查题目出错原因及类型，评价学习现状，找出薄弱点，有选择地加强对知识的巩固学习，以帮助学生形成自我反思的元认知能力。这一方法的实施效果取决于教师对“错因分析表”设计的合理性，如表格中需要学生填写出错题题号，然后依次分析该题目考查什么，出错的原因是什么（知识欠缺、思路错误、心理因素），改正措施，最后写下考试总结，积累做题和考试经验。

下面就如何引导学生完成一道典型选择题的解题过程为例，说明如何培养元认知能力。

（重庆高考题改编）图3为某地东亚飞蝗种群数量变化示意图，下列叙述错误的是（ ）

A. 为有效防治蝗灾，应在a点之前及时控制种群密度

B. a～b段，该种群的增长率与种群密度之间呈正相关

C. 利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例可防止c点出现

D. 图中c点代表的种群数量不能表示为该飞蝗种群的环境容纳量

学生边审题边思考以下问题清单：

① 本题考查了已学内容的哪些知识要点？

② “S”型曲线模型中K值与K/2在实践中应用的例子吗？

③ 什么是种群增长率？它和增长速率有区别吗？

④ 改变种群的性别比例后会进一步影响哪个种群数量特征？

⑤ 怎么去定义环境容纳量？它是指种群数量的最大值吗？它是一个固定值吗？

学生带着问题清单的问题，快速回顾前面所学的内容，并审视选项给出的信息，逐步排除选项的干扰，得到正确的答案。

限定解题时间结束后，教师抽查学生的答题情况和学生分析错答的原因，从中发现审题思路或基础知识等方面的漏洞。例如，发现部分学生对种群增长率和增长速率、K值与K/2、环境容纳量与环境中种群数量最大值的意义混淆不清，那么正好利用本次解题训练将知识漏洞一网打尽。

教师对本题进行解题分析，并进行知识的回顾和总结。解析如下：先分析A选项，考查K值与K/2在实践中的应用。据图分析可知，a点种群数量为K/2，表示东亚飞蝗的种群数量增速最快，应该在a点以前适时控制种群密度，故A选项正确；东亚飞蝗的增长模式为“S”型增长，增长率与时间呈负相关，又因a点以后种群数量增加，至b点达到最大，种群密度随时间逐渐增大，故B选项错误；c点表示种群数量最大值，用性引诱剂诱杀雄虫，降低出生率，可防止c点出现，故C选项正确；环境容纳量是指一个处于动态平衡的生态系统中，环境所能容许的种群数量的最大值，种群的数量在环境容纳量水平上下波动，因此种群最大值往往要高于环境容纳量，故D选项正确。本题正确答案为B。

教师引导学生以此例题为切入口，对本节课的重难点进行深化，反思归纳以下的重要考点：

① K值与K/2应用：对于有害的动物如飞蝗或老鼠，要想方设法降低K值，例如可以通过引入天敌、断绝食物来源、破坏栖息空间等。捕杀时要选择合适的时机，K/2前就要捕杀；对于鱼等有益动物来说，要提高其K值，捕捞后要使鱼的种群数量维持在K/2，此时增殖速度最快，鱼的种群数量会迅速回升，利于持续捕捞。

② 区分种群增长率与种群增长速率：种群增长率是指单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数，其计算公式为：（本次总数-上次总数）/上次总数×100%=增长率。即增长率=出生率-死亡率。如果某种群现有数量为a，一年后，该种群数量为b，那么该种群在当年的增长率为（b-a）/a×100%。种群增长速率是指单位时间内增长的数量，其计算公式为：（本次总数-上次总数）/时间=增长速率。假设某种群现有数量为a，一年后，该种群数量为b，其种群增长速率为：（b-a）/1年。

③ 注意环境容纳量≠种群数量能达到的最大值。种群数量能达到的最大值是种群数量在某一时间点出现的最大值，这个值存在的时间很短，大于环境容纳量。另外，K值不是固定的，会受到环境的影响。在环境不遭受破坏的情况下，K值会在平均值附近上下波动；当种群偏离平均值的时候，会通过负反馈机制使种群密度回到一定范围内，如图4所示。

3 通过课后反思和整理培养学生的元认知能力

培养学生课后反思和整理习惯对加深上课内容印象，使知识条理化，深入掌握本课重难点至关重要。写反思日记是目前使用最广泛的一种整理方法。哈佛心理学家霍尔德·卡德纳曾说过：“私下的沉思和写日记会发展他们的内省能力。”学生以日记的形式检查学习活动，以评价学習效果，做到心中有数。生物反思日记中可包括对整堂生物课的反思，对每一章节学习内容与结果的反思和总结，对自己学习计划、学习方法的反思，对生物习题中错题和不会题的反思，对解题过程以及解题策略的反思等等。实施该方法时，教师一开始要为学生提供反思日记的提纲，明确日记中要反思的内容。待学生对反思日记的作用有一定认识和理解后，可依自己情况反思、记录学习情况。

如每天生物课后教师要求学生在日记中写出：

① 这节课我学到什么？利用知识网络图进行概括性总结；

② 这节课的重难点是什么？

③ 这节课还有什么不懂？记录下来并尽快弄清楚。

④ 今天老师讲了哪些解题方法？

⑤ 写下自己在学习和解题时的感受和心得。

除此之外，教师也可以指导学生通过周记或月记的形式对章、专题、甚至全书的内容进行反思、归纳、总结。

4 笔者的教学反思

培养学生的元认知能力是一个学习效率和元认知能力螺旋式双向发展的过程，此过程不可一蹴而就，也可能存在止步不前的瓶颈。教师要坚定信念，带领学生扒开层层迷雾，看清“庐山”真面目，为真正提升学生的学习能力打下坚实根基。

参考文献：

[1] 赵玉青，苗玉辉.培养元认知水平 提高学生学习能力[J].吉林省教育学院学报，2008（6）：102-103.

[2] 邵小洁.应用元认知策略提高学生生物解题能力[J].中学生物学，2013（12）：41-42.