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基于“元认知”的“思维重构”在化学教学中的实践与思考 ——以人教版九年级化学“化学方程式”单元复习...

 GXF360 2019-12-07

新课程改革的关键是充分调动学生学习过程中的兴趣性、积极性和自主性,让学生学会学习,提高学生的认知效率。但笔者观察了很多化学课堂以后发现很多教师只在如何“教”上下工夫,有很多很新的设计与思考,而忽视了当代学生“内隐性”与 “易钝化”的特点,学生适应了老师“教”的新鲜感以后,学习的积极性与自主性就会大大降低,又会回到被动接受学习的老路上去,导致学习的效果与效率不理想。认知理论认为学习是“由内而外”的过程,笔者通过对化学过程中元认知体验与监控的训练,强化“回头看”,重视“化学思维的重新建构”,试图找到维持初中学生持久的化学学力的重要因素,从而提高学生的化学素养及能力。

一、思维重构,充分弥补学生认知的局限性

1.初中生化学认知发展的特殊性

由于初中学生的认知特点,认知心理还不够成熟,具有一定的局限性。一方面,已经具备了一些片段式的自然科学认知基础,对化学充满了兴趣与好奇;另一方面,面对化学知识的庞大体系,不知如何进行建构与内化,表现为学习无序性[1]。初中学生在学习化学的初期,更多的是对化学感性认识的过程,是被化学表面的现象所吸引的过程,很多学生表现出对化学的兴趣只是因为感觉化学非常奇妙与好玩,停留在浅层感性认知的层面,没有深层次的思考。

例如,初中学生在刚刚学习化学第一、二单元时,普遍感到化学学习的轻松与成就感,学生的表现也很自信与喜悦。而当学习涉及第三、四单元的微观粒子以后,明显有较多学生表现为沮丧、自卑以及学习无力感。而第五单元“化学方程式”把宏观、微观结合为一体,很多学生在学习过程中明显感到吃力。如果引入元认知体验与监控,进行必要的化学思维重构的指导,可以让学生自己寻找化学知识理解与内化的障碍,最终实现“学习—反思—问题—上升—再学习—再反思—再问题—再上升”的螺旋上升的良性学习通道[2]

党的十八大以来,高校党的领导和党的建设不断加强,但在管党治校上也存在一些薄弱环节。十八届中央第十二轮巡视公布的29所中管高校巡视反馈情况显示,少数高校存在党委领导作用发挥不够、党的建设薄弱、全面从严治党不力等问题。这些问题既有思想观念的原因,更有政治能力和治理能力方面的因素。

2.初中生化学思维重构的重要性

元认知理论是对认知的认知,是学习的重要认知过程与手段。通过元认知结构的建构从而进行元认知的体验与监控[3],通过元认知训练可以使学生在学习化学的过程中,由感性的认识向更加理性的认知转变。对于初中学生来说,更适合用科学的思维重构来进行化学的学习与巩固。

由于#6B高厂变高压侧绕组为三角形接线方式,根据上表测得的结果来看,BC数据较AB、CA数据大。因变压器进行了调换分接,因此怀疑变压器的分接开关因常年不进行变换所以形成了氧化层,以至于调节后测量三项电阻不平衡。

初中生的元认知体验与监控往往处于一种无意识的状态,在学习较为简单的知识时,一般掌握较好,学生不会去反思这部分知识的特点与外延,更不会去反思自己是如何学习的过程。正是由于缺少元认知的体验与监控,从而当遇到化学中较为抽象与难以理解的知识点时,很多学生不能适应,表现出焦虑与无所适从。如果学生有较高的元认知能力,就会去反思自己的化学认知过程,对化学学习过程中的许多细节进行梳理,从而找到问题根源,并确定及时弥补的措施[4]。在心理方面,化学反思能力的提升增强学习化学的意志力和耐挫力,学生对化学的情感和价值观体验得以巩固,从而能以积极的心态去面对化学学习困难,能及时对自己的化学学习目标、过程和方法进行调整。调查发现化学学习认知效果与元认知训练的关系如表1所示。

表1 化学学习认知效果与元认知训练的关系 %

化学认知指数学生有充分元认知训练学生无元认知训练化学学习困难的体验指数10^2030^55化学学习意志力指数50^8010^30化学阶段性学习效果指数60^9040^70

二、思维重构,真正体现学生学习的自主性

著名的心理学家波斯纳曾提出个体成长的公式:经验+反思=成长[5]。学习不是外界因素强加给学生的,是由内而外的过程。化学经验是通过动手、动脑活动以后学生自主获得的化学实验技能和化学知识以及应用能力;而化学思维的重构是学生与化学知识、学生自己三者的对话,最终找到化学学习的问题或不足,更能体现学习的自主性。所以,在教学中我们更需要指导学生从“学”的角度去寻找化学学习的根源性因素,把教学过程中的“学”用科学的方法进行引导、开发和完善,从而把“要我学”变成“我要学”和“我会学”。化学认知和反思能力与自主性的对应关系如表2所示。

表2 化学学习认知和反思能力与自主性的对应关系

学生认知活动反思能力参数学习自主性效果能记住知识点是否理解,掌握有无困难能找到自己学习的难点用化学知识解决实际问题要解决的问题是否准确无误能对问题的方向把握准确找到解决问题的目标与要求目标要求是否完整,关键是什么能找到目标要求的主次之分检索解决问题的各种方法方法的选择是否正确能选择科学适用的方法分析过程,实施解决问题过程中是否有增、漏、错等情况能对过程中细节进行反思与完善得出结果结果是否正确,是否与问题相符能学会正确分析得出结果

新课程理念认为:反思是一种理论与实践的对话,是基于“元认知”的一种自身认知活动的反省思维,是理论与实际之间相互沟通的桥梁。强调学习的自主性就必须让反思成为一种学习习惯,通过元认知体验与监控,学生不仅能自主地对所学内容进行认知和加工,同时也对认知过程进行自我诊断和评价,进而进行自我调控,从而实现持续而稳定的学习体验与效率[6]

三、思维重构,积极探索化学认知的多元性

建构主义理论认为,学习即建构,化学学习的目标既包括掌握化学知识点,还包括理解各化学知识点的内涵以及联系,并能自我建立完整的知识网络。而化学反思是形成知识体系的催化剂和黏合剂,从“理解知识—研究联系—整合重组—建立网络—构成体系—实践应用—反思提高”的学习过程中[2],学生通过思维重构,从认知上架起由知识点到知识面、由知识面到知识体系的桥梁,从而建立多维度的立体知识体系,能很好提升学生解决问题和自主学习等能力。

1.思维导图的反思模式,重构单元知识结构

初中化学的学习具有分散性、记忆性、理解性、节奏快、强度大等特点,如何才能克服化学知识点分散、零碎不易掌握的困难,并且能在初三一年内完成学习任务呢?结合建构理论以及元认知结构理论,初三化学学习必须以能快速建构知识框架为引擎,既能带动分散知识点的理解与内化,又能理清知识点之间的关系与联系,是一种科学高效的学习方法,而单元复习是建立知识框架的最好时机[7]

思维导图(概念图)又叫心智导图,能把各级主题的关系用层级图示表现出来,从而在各级主题关键词之间建立记忆链接。化学思维导图能帮助学生在化学与艺术、逻辑与想象之间平衡发展,对化学知识体系的建构很有效。笔者在前1~4单元的复习中已经指导学生尝试用思维导图(概念图)的方式来建构化学知识框架,大部分学生在一到两次训练后都能自主总结、回忆并画出本单元的思维导图,因此,在第5单元的复习中,先让学生课前自主完成单元思维导图的制作,某学生的第5单元思维导图如图1所示,课堂上笔者将展示学生自主建构的思维导图作为第一个教学环节来开展教学,教学设计如下:

[活动1]自主重建单元结构

教师:课前大部分同学都自己复习了第5单元,并画出自己的思维导图(概念图),现在我们一起来欣赏他们的杰作(PPT展示10位),请大家一起来给他们打分,看看谁的思维导图(概念图)画得最完整。同时结合我们自己的复习成果,思考我们自己的思维导图需要怎样修改与完善。

投影:10张思维导图的PPT。

其次,受到长时间传统农业生产模式的影响,绝大多数农户在农业生产过程中都认为农作物收获之后应该及时进行翻耕施肥,否则不利于下一季作物的生长。加之推广免耕播种技术当年并不会看到多大的经济效益,尽管应用该项技术具有省肥、省力、省时的优势,但很多农民群众看不到切实效益,很不愿意采用,不愿意参与。

学生:修改和完善自己的思维导图,完成单元知识网络的建构。

图1 某初中学生制作的第5单元思维导图

通过思维导图的制作与展示活动,学生亲手绘制思维导图的过程其实是对本单元知识的来龙去脉很好的回忆与反思过程,再通过互相评价、自我评价促进学生对本单元知识结构体系的完善,这种方法能高效完成化学单元知识体系的建构。

2.三重表征的思维重构,突出化学学科特点

表征是指知识或技能在人脑中的存储或呈现方式。化学学科不同于其他学科的特点就是具备宏观、微观和符号这三重表征,研究表明,经过融合后的多重表征比单一的对知识所进行的表征能得到更综合的学习效果,对事物的认识和理解也更加深刻。通过教学指导,让学生从化学知识三重表征入手进行反思和总结,不仅突出化学学科的特点,还能把看似杂乱无序的化学知识通过三重表征串联在一起,形成知识链条,更能提高学生的化学思维能力和想象能力。

调查表明,初三化学阶段的分子、原子与离子、元素等知识,是学生学习化学的一个重要分化点。分析其原因,学生对化学的三重表征不熟悉,既要建构抽象的微观视角,又要学会概括宏观理念,还要掌握元素符号—离子符号—化学式—化学方程式等化学专用语言,很多学生“顾此失彼”,不能把三重表征进行互相串联和联想,才导致化学学习的障碍。

(1)基础复习,宏观表征的回顾。著名化学家约翰斯通认为,在试图解释化学物质的微观世界和理论之前,一定要让学生有一定量的宏观认识基础和条件,这种宏观认识的材料越多,越有利于学生理解微观世界[8]。所以,关于宏观表征的化学复习与反思非常重要,大量的宏观表征信息对化学微观知识的理解和掌握有非常重要的作用。例如,在第5单元的复习中,质量守恒定律是化学反应最重要的宏观表征,必须复习反思充分才能促进微观与符号表征的掌握。

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[活动2]灵活应用质量守恒定律

教师:请同学们思考化学反应需遵循什么规律?怎样描述此规律?

投影:下列说法正确且能用质量守恒定律解释的是( )

A. 5 g水受热变成5 g水蒸气

新时代下传统意义的会计技能将被重新定义,会计技能不再只是初级会计实务中所谓的“记账、登账、结账”,会计职业技能除实务技巧外,还应通过多种形式培养学生的领导能力、决策能力、创新能力、抗压能力等,以适应未来会计职业的经济服务、价值管理的综合性特征,为其所服务的单位创造复合型价值。

B. 3 g炭和10 g氧气反应后,生成13 g的二氧化碳

C. 100 mL水加入100 mL酒精,体积等于200 mL

为了加快安置进程,M煤矿还根据煤矿本身的特点和员工的实际情况,制定了给予解除(终止)劳动合同职工一次性现金奖励的措施,针对截至2017年3月31日在册,并在分流安置时解除(终止)劳动合同的员工,依据接受安置时间给予不同等级的一次性现金奖励。

D. 木炭燃烧后,固体质量减少

学生:独立思考、分组讨论,总结质量守恒定律的理解和应用的注意点

投影:怎样设计实验来证明蔗糖中含有氧元素?请说明实验设计,并说出具体的证明过程。

(2)微模再现,微观表征的重塑。微观表征是指微观世界或信息在学习者的大脑中记载和呈现的方式;微观与宏观的紧密联系,是化学不同于其他学科的特殊思维方式,微观结构决定了宏观物质的性质,从宏观表征到微观表征是化学学习者从感性认识到理性认识的一次飞跃。化学微观表征抽象、困难,初中学生对分子、原子与离子等微粒更是存有一定的相异构想,微观表征的相异构想严重阻碍了学生对化学三重表征的整体建构。所以,微观表征的形成对初中学生是否能学好化学起到了决定性的作用。从认知层次理论上来说,微观表征的形成,必须通过一定的想象力来理解微观世界。想象是化学学习和研究的一个重要方式,也是提升学生理解能力的要素,但是仅靠想象有时还不够,而微观模型的建立是一个非常有效的方法,通过模型这种“可视化”的转变能大大增强学生对微观表征的理解。

[活动3]正确理解化学反应的微观意义

(3)使用车门高度调整工装调整门页,以保证门页与车体鼓形重合一致。车门高度调整工装为1块厚10 mm的铝型材,调整门页高度时将该工装放在门槛上,然后将门页放置于工装上,最后拧紧相关紧固螺栓。此方法可保证门页到门槛距离为10 mm±2 mm(见图11),即保证了门页与车体鼓形重合一致。

投影:如图2表示某两种气体混合时发生的微观变化。

图2 两种气体混合时的变化

教师:请大家思考化学反应的实质是什么?指出该反应的反应物和生成物并写出该反应的化学方程式。

学生:独立思考、解决问题—小组展示与交流—总结归纳化学微观模型的思路。

(3)宏微融合,符号表征的记忆。化学符号是化学的“第二语言”,学生在没有明白符号代表的宏观和微观含义之前,化学符号表征的学习是极其困难的,有不少学生甚至用学习英语时“死记硬背”的方法来学习化学用语,这样会恶性循环,越学越感觉难学。因此,我们不能孤立地对符号表征进行教学或复习,也不能指导学生单纯依靠机械训练来掌握符号表征,否则就会使学生失去对化学学习的兴趣和信心。只有引导学生将符号表征的学习与宏观表征、微观表征的学习紧密联系起来,才能使符号表征的学习变得有意义,学生也会越学越轻松。在第5单元的复习中,化学方程式作为最重要的符号表征,其复习设计如下:

[活动4]熟练掌握化学反应的符号表达

不过,经过底本1“材料选择”之后的女大学生白雪梅仍然不是显示在文本之中的“述本”,而是潜在的人物模型,这一模型还没有被“媒介化”。只有经过底本2“再现方式选择”之后,白雪梅的形象才通过特定的媒介手段呈现在受众面前。由于底本2是故事已形成的“再现方式集合”,因而在很大程度上也会影响这一人物模型最终呈现在“述本”中的形态。例如,同样是以拐卖妇女为主题的电影,由于再现方式所形成的风格差异,《盲山》中的白雪梅、《嫁给大山的女人》中的山菊、《三峡好人》中韩三明之妻则完全呈现出不同的形象特质。

教师:从学习化学到现在,化学反应的表示有哪些方法?

学生:(回答)文字表达式、符号表达式和化学方程式。

教师:(追问)这些不同方法之间有什么区别?请用三种方法表达磷在氧气中燃烧的化学反应,并分别说出其中化学方程式的含义。

CT检查结果按照直肠外壁光滑度,脂肪密度等对肿瘤侵犯程度进行评价。之后将患者MRI和CT检查结果与手术病理检查结果进行比较。

学生:分组讨论、归纳总结。

壮拳不仅是壮人生存斗争的工具,更是狂欢时刻“手之舞之足之蹈之”的娱神娱人之手段。壮人有着自己独特的事关宗教信仰的民俗和节庆活动,如“三月三”歌节、牛魂节、蚂拐节、中元节等壮族特有的节庆以及节庆中的民俗体育活动无不体现着对天神、雷神、牛神、蛙神、“布洛陀”、祖先、大树等信仰中的“自然崇拜、鬼魂崇拜、祖先崇拜、英雄崇拜、图腾崇拜、动植物崇拜”[12],神祗众多,信仰繁杂。

投影:比一比,看谁化学方程式写得既快又好!

法院经审理后认为,赵某诉称刘某家的狗曾扑到其身上,刘某表示认可,但否认狗伤人的事实时并未提供相关证据予以佐证,根据赵某提供的次日就诊病历及医疗费发票,可认定刘某家的狗伤害赵某的事实。刘某作为动物饲养人未尽到管理家犬的义务,从而导致本案事故发生,且赵某不存在过错,故刘某应对赵某的损失承担全部责任,遂依法判处刘某赔偿赵某医疗费等支出1000余元。

音乐,是一种能勾人魂魄的东西。在它的环绕下,我的背沉重地粘在了椅背上,整个人都快埋进靠椅里了。她双腿并得很拢,略微右倾,十指交叉着,放在两腿之间。她的眼光,如同射穿了我的心,嘴角又一次微微上扬,真的很细微。“想家了?”她身子前倾问道,伴随而来的,是一股浓烈的香水味,略带刺鼻。“想。”这是我今晚最简短的回答,因为我在沉默,是一种想家时一贯的沉默,没有人能分享和述说。

(1)用高锰酸钾制取氧气 (2)电解水

(3)汞在空气中加热 (4)氧化汞受热分解

教师:在化学方程式的书写中应注意什么?

学生:总结回答。

3.聚焦化学错误资源,创设思维重构情境

《义务教育化学课程标准》指出:“让学生在科学学习活动中获得成功的体验,锻炼克服困难的意志,建立自信心[9]。”所以,良好的情感与态度是学生参与学习活动的重要前提,利用学生的错误进行教学,能增加学生在学习过程中克服困难和研究创新的动力;同时也能作为反思教学的重要情境,学生看到自己的错误会变得非常熟悉和亲切,这种情境能更好地把学生引向正确与成功。化学错误资源能引发元认知体验与监控,进而促进反思与提高,它们的关系如表3所示。

表3 化学错误资源引发元认知体验以及反思的关系

化学错误资源分类元认知体验促进反思内容基础化学知识怎么会错以后该注意什么重要化学原理理解理解出现了什么偏差怎样避免理解偏差化学知识灵活应用变式问题不会解决从不同角度进行思考化学思维分析方法找不到合适方法学会筛选更合适的方法综合问题的解决杂乱没有头绪学会分析综合问题自我评价信心不足不自信强化心理素质,增强信心

在学习过程中出现一些“错误”是认知过程的正常现象,通过对化学学习错误的反刍[10],纠正偏离的认知轨道,这样的复习充分体现“以生为本”的理念,更有针对性,教学效果更好。笔者在单元复习课上通过现代“同屏技术”,充分利用学生在学习以及解决化学问题过程中发生的错误资源,创设元认知情境,促进元认知思维的发展,收到较好效果。让学生反刍他们自己的错误,更能促进学生进行反思,促进学生对已学化学知识进行更加适合学生个体认知的整合与加工。

由于初中学生的认知特征以及化学学科的特点,在化学学习过程中进行充分反思能促进化学的理解、掌握与应用,基于元认知的“思维重构”的教学,充分体现了中学生的认知规律,使得化学学习更有自主性、学科性和针对性。新课程理念下,我们的化学教学怎样才能减负增效,化学思维重构的教学方法值得我们进一步的探索和反思。

[参 考 文 献]

[1] 邱兵.基于“学习金字塔”的有效化学情境创设与思考[J].现代中小学教育,2017,33(5):47-49.

[2] 邱兵.基于“定向重构”的化学复习模式探索与实践:以人教版九年级化学“酸碱盐”复习课为例[J].化学教与学,2016,(11):30-32,29.

[3] 朱金华,韩庆奎.元认知的视角下化学习题教学策略的优化[J].教育教学论坛,2013,(17):87-88,74.

[4] 章晓镜.运用元认知理论,提高学生学习化学的反思能力[J].科学教育,2010,16(4):4-6.

[5] 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,2011,31(20):56-58.

[6] 尚雯雯.基于元认知理论的学习策略研究[J].和田师范专科学校学报,2008(4):126-127.

[7] 周连梅.提高初中化学课堂教学的有效性[J].科教导刊(上旬刊),2011(9):150-151.

[8] 马志成.元认知理论促进化学新课程反思性教学[J].教育探索,2009(9):48-50.

[9] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准(2011)[S].北京:北京师范大学出版社,2012:1-63.

[10] 汪杰英.反刍效应在化学教学中的应用[J].化学教学,2010(1):28-29.

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