方案设计类问题解决中发展学生元认知的尝试

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇方案设计类问题解决中发展学生元认知的尝试范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：方案设计题是近几年高考的热点之一，难度大、综合性强。运用元认知思想设计的“自我提示表”有利于帮助解决复杂的方案设计问题。在培养元认知能力时，需要按照由浅入深的原则，将提炼提示语的行为从自发走向自觉。

关键词：实验方案设计；有机合成；化学解题；元认知；提示语

文章编号：1005C6629（2017）4C0044C05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

1 方案设计类题型的特点

方案设计题在高考中常见的是有机合成和实验方案设计，这两类题要求学生能根据设计的目的和有关反应原理，结合所提供的仪器和药品等，设计出合理的方案和步骤。@类题型是近几年高考的热点之一，年年必考，具有很高的连续性和稳定性。由于设计方案时需考虑的因素很多，如制备或合成的条件控制，物质的分离和提纯，方案的简约性和经济性，对提供的试剂进行合理取舍等，所以，这是一类难度大、综合性强的题型。学生如不学会用适当的方法指导自己进行思维的加工，并且在分析和解决问题的过程中不断有意识地进行自我诘问、自我反省，那么这类复杂的问题是较难被解决的。

2 元认知简介

2.1 元认知的概念

元认知（metacognition，又译反省认知、后设认知），是美国心理学家弗拉维尔（Flavell）于20世纪70年代在其著作《认知发展》中提出来的。是个体对自己的注意、记忆、思维等认知活动的认知[1]，是“为完成某一具体目标或任务，认知主体依据认知对象对认知过程进行主动的监测，以及连续的调节和协调”[2]。后来，他对元认知进行了更简练地概括――反映或调节认知活动的任何一方面的知识或认知活动。

2.2 波利亚的元认知思想

著名数学教育家波利亚在《怎样解题》一书中给出的“怎样解题表”对数学解题的影响巨大，他给出了一系列的解题提示语，如：未知数是什么？已知数据（指已知数、已知图形和已知事项等的统称）是什么？条件是什么？这些问题不是问别人，而是问自己，实际是解题者的自我反省。这些问题并没有直接涉及问题的具体内容，完全是针对主体自身思维，是对自身解题思维活动的反诘，是自我监察，自我意识，自我预测，自我调节，自我监控[3]。

在《怎样解题》中，波利亚提出了“目标意识”，即“盯着目标”。波利亚指出：目标启示着手段，对目标的考虑可能会启发找到一个途径。考虑了目标，问题就一个接着一个出来了；……这些提问引导了一条“倒退”的途径；如果能发觉了推出问题未知量的“已知量”，那就可以把这些“已知量”选做辅助问题的目标，就可以从后往前推了[4]。

2.3 元认知和认知的区别

元认知和认知是两个不同的概念，二者的关系可以从以下几方面来分析：

2.3.1 活动内容

认知活动的内容是对认知对象进行某种智力操作，如书写硫酸铝中加入碳酸钙的反应的方程式，是按照化学方程式书写时遵循的质量守恒、电荷守恒进行书写和配平。而元认知活动则是以对认知活动进行调节和监控为活动内容，如在书写上述方程式时涉及的元认知可以有：该反应发生的原理是什么？各物质的作用分别是什么？我是否见过类似原理的反应？我书写离子方程式时是否已经明确各物质是否能拆成离子形式？是否有未参加反应的离子存在？

2.3.2 活动对象

认知活动的对象是外在的、具体的事物，如硫酸铝、碳酸钙在离子方程式中能不能拆开，铝离子是以氢氧化铝的形式存在的，书写离子方程式时需要遵循质量守恒和电荷守恒定律，而内在的、抽象的认知过程或认知结果等则是元认知的活动对象。因此，元认知活动必须把自身作为一种独立的客体看待。如我有没有认清该反应的反应物和生成物？质量守恒定律和元素守恒，哪一种能最快速帮助完成配平？我是否见过类似原理的反应？认知活动的目的是使认知主体取得认知活动的进展，而元认知活动的目的是监测认知活动的进展，并间接地促进这种进展。

2.3.3 活动目的

元认知和认知活动在终极目标上是一致的，它们都是为了使认知主体完成认知任务，实现认知目标。

2.3.4 作用方式

认知活动可以直接使认知主体取得认知活动的进展，而元认知只能通过对认知活动的调控，间接地使主体的认知活动有所进展。

2.4 元认知的结构

元认知由元认知知识、元认知体验和元认知监控等构成。元认知知识包括认知主体的知识、认知对象的知识和认知活动的策略知识。元认知体验是指主体伴随着认知活动而产生的认知体验或情感体验。元认知监控是指主体在进行认知活动的全过程中，根据元认知的知识、体验积极地对认知活动进行积极的、及时的、自觉的监控和调节，以达到预定目标的过程。元认知监控包括制定计划、实际控制、检查结果和采取补救措施等四个环节。

元认知知识、元认知体验和元认知监控三者互相依赖、相互制约，有机构成一个对认知活动具有高水平的自我意识、自我调节功能的开放的动态系统。

2.5 元认知的作用

信息加工心理学家发现，“元认知水平是影响学习效率的重要条件”[5]。在认知活动中始终处于支配地位。元认知与一般能力倾向存在独立性，实验发现[6]：元认知可以弥补一般能力倾向的不足，它是作为与一般能力倾向相对独立的一种因素起作用的。

3 帮助学生发展元认知的一个尝试

3.1 建立方案设计类题型的自我提示表

依据波利亚的“怎样解题表”，结合元认知的结构，列出了方案设计类题型的四部曲，第一步，运用元认知知识，紧盯设计目标，根据目标为自己确立完成任务的子目标；第二步，根据提供的试剂，逐项完成子目标，实现元认知体验；第三步，结合原料或产品的性质，对现有方案进行检验和反思，实现元认知的监控功能；第四步，调整完善方案，形成最终设计。依据上述四部曲，得到如下自我提示表，见图1。

3.2 依据自我提示表，实施解题程序

例1 （2015江苏・19节选）实验室用下图所示装置制备KClO溶液，并通过KClO溶液与Fe（NO3）3溶液的反应制备高效水处理剂K2FeO4。已知K2FeO4具有下列性质：①可溶于水、微溶于KOH溶液；②在0～5℃、强碱性溶液中比较稳定；③在Fe3+和Fe（OH）3催化作用下发生分解；④在酸性至弱碱性条件下，能与水反应生成Fe（OH）3和O2。

提纯K2FeO4粗产品[含有Fe（OH）3、KCl等杂质]的实验方案为：将一定量的K2FeO4粗产品溶于冷的3 mol・L-1 KOH溶液中， （实验中须使用的试剂有：饱和KOH溶液，乙醇；除常用仪器外须使用的仪器有：砂芯漏斗，真空干燥箱）。

分析：根据上述解题表，结合实际问题，可以得到以下分析过程，见表1。

研究发现，需解决的问题较容易时，元认知似乎是自动加工的，学习者可能不会意识到自己的理解监控过程，如例1和例2中对目标的细化，而当遇到信息较多，思路不明晰的问题时，自动加工的流畅性被打断，调控行为介入，以弥补理解的不足，如例2中对第③步信息的挖掘与运用。因此，在培养元认知能力时，需依据由浅入深的原则，让学生逐渐意识到元认知能力对解题的重要性和有效性，并能将提炼提示语的行为从自发走向自觉。

参考资料：

[1][5]皮连生主编.教育心理学[M].上海：上海教育出版社，2011：125.

[2] Flavell J H. Metacognitive Aspects of Problem Solving [C]. In： L B Resnick ed. The Nature of Intelligence. Hillsdale， NJ： Erlbaum， 1976： 232.

[3]郑毓信.问题解决与数学教育[M].南京：江苏教育出版社，1994：87.

[4]涂荣豹.数学解题学习中的元认知[J].数学教育学报，2002，（4）：6～11.

[6] Swanson H L. Influence of Metacognitive Knowledge Andaptitude on Problem Solving [J]. Journal of Educational Psychology， 1990， 82（2）： 306～314.

[7][10][美]玛格丽特・马特林.认知心理学：理论、研究和应用[M].北京：机械工业出版社，2016：90.

[8][9][美]戈尔茨坦.认知心理学[M].北京：中国轻工业出版社，2015：440.