元認(rèn)知能力在生物高考問題解決思維中的應(yīng)用

鄭婷婷

【摘 要】 在闡述元認(rèn)知能力和問題解決的思維的含義基礎(chǔ)上，以近年來的高考生物試題為例分析元認(rèn)知能力在高考生物科問題解決的思維中的應(yīng)用：利用元認(rèn)知知識(shí)，建立高中生物知識(shí)體系，提升問題解決效率；增強(qiáng)元認(rèn)知體驗(yàn)，提高知識(shí)遷移效率；通過元認(rèn)知技能，提高“搜集—捕獲—解釋”思維。

【關(guān)鍵詞】元認(rèn)知 高考生物 問題解決 思維1元認(rèn)知能力的基本含義

元認(rèn)知是關(guān)于個(gè)體自我認(rèn)知過程的知識(shí)和調(diào)節(jié)這些過程的能力，是對(duì)思維和學(xué)習(xí)活動(dòng)的知識(shí)認(rèn)知的控制。我國心理學(xué)家陳英如（1996）曾指出，“主體元認(rèn)知知識(shí)的豐富性，元認(rèn)知體驗(yàn)的深刻性以及元認(rèn)知技能的能動(dòng)性，將直接影響主體使用策略的自覺性水平和有效性水平”。一般而言，元認(rèn)知成分主要包括三個(gè)部分：元認(rèn)知知識(shí)、元認(rèn)知體驗(yàn)和元認(rèn)知技能，且三大成分相輔相成，密不可分。

2問題解決的思維的基本含義

思維是人接受信息、存貯信息、加工信息以及輸出信息的活動(dòng)過程。一個(gè)典型的問題解決的思維過程由準(zhǔn)備、立題、搜索、捕獲和解釋構(gòu)成。①準(zhǔn)備即信息積累階段，為準(zhǔn)備解決某個(gè)具體問題而有目標(biāo)地積累信息的過程；②立題是思維主體對(duì)已接受的基本信息的一個(gè)總反映或躍遷、繁衍和深化的表現(xiàn)形式；③搜索是明確目標(biāo)下的思維，是圍繞目標(biāo)進(jìn)行的有針對(duì)性的、全方位的思維，包括問題分解和設(shè)計(jì)搜索方案兩個(gè)階段；④捕獲即搜索的結(jié)果，例如通過資料查詢、實(shí)驗(yàn)觀察等獲取相關(guān)信息；⑤解決問題的過程隨著搜索——捕獲而逐漸升級(jí)，而實(shí)行一次對(duì)全過程的綜合整理稱為解釋。

新課程高考試題強(qiáng)調(diào)能力立意，學(xué)生解答問題時(shí)，是一個(gè)問題解決的過程而不僅是回憶知識(shí)的過程。學(xué)生須將自己的問題解決過程作為意識(shí)對(duì)象，積極地加以監(jiān)控并且能夠在必要時(shí)采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救策略來解決解題中出現(xiàn)的障礙。因此問題解決的思維過程既是一個(gè)認(rèn)知活動(dòng)過程，更是一個(gè)元認(rèn)知活動(dòng)過程。以下以近年來的高考生物試題為例，分析并總結(jié)元認(rèn)知能力在高考生物學(xué)科問題解決的思維中的作用。

3 元認(rèn)知能力在高考生物科問題解決中的應(yīng)用例析

3.1利用元認(rèn)知知識(shí)，建立高中生物知識(shí)體系，提升問題解決效率

問題解決的元認(rèn)知知識(shí)包括學(xué)生對(duì)自身的解題技巧、能力和特點(diǎn)等的認(rèn)識(shí)；對(duì)個(gè)體在解題過程中所涉及的各種有關(guān)信息的認(rèn)識(shí)；個(gè)體完成解題任務(wù)所需要的認(rèn)知方法等方面的知識(shí)，如解題策略的種類、特點(diǎn)、應(yīng)用的條件、有效性等。教師在教學(xué)中應(yīng)使學(xué)生關(guān)注元認(rèn)知知識(shí)，并對(duì)自己的認(rèn)知活動(dòng)特點(diǎn)及規(guī)律有所了解。在此基礎(chǔ)上，教師幫助學(xué)生建立適合自己的生物知識(shí)體系。使學(xué)生能夠在特定的情境中有效提取相關(guān)知識(shí)，并有指向性地解決問題。

[例題1]（2012. 福建，1）下列有關(guān)豌豆的敘述，正確為是（ B ）

A. 萌發(fā)初期，種子的有機(jī)物總重量增加

B. 及時(shí)排澇，能防止根細(xì)胞受酒精毒害

C. 進(jìn)人夜間，葉肉細(xì)胞內(nèi)ATP合成停止

D. 葉片黃化，葉綠體對(duì)紅光的吸收增多

淺析：該題以豌豆生命活動(dòng)現(xiàn)象為背景，具體考查豌豆細(xì)胞代謝相關(guān)知識(shí)。例題涉及多個(gè)知識(shí)點(diǎn)。一些學(xué)生由于缺乏元認(rèn)知知識(shí)，無法采取正確的策略，難以具體聯(lián)系豌豆生命活動(dòng)現(xiàn)象，例如學(xué)生不了解葉子黃化是由于葉綠素水解造成，難以與色素吸收光波的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系，缺乏對(duì)問題指向性理解，得不出答案。當(dāng)學(xué)生具有適合自己的生物知識(shí)體系，看見D選項(xiàng)時(shí)，由“葉綠體”“紅光”將問題解決的“立題”定為“捕獲光能的色素和結(jié)構(gòu)”，從而“搜索”相關(guān)知識(shí)：葉綠素能夠吸收紅光并使葉片呈現(xiàn)綠色，分布于葉綠體上。由此分析可知，葉片黃化是由葉綠素缺乏引起的，缺乏葉綠素，葉綠體吸收紅光將減少，故排除D選項(xiàng)。

3.2 增強(qiáng)元認(rèn)知體驗(yàn)，提高知識(shí)遷移效率

問題解決中所涉及的元認(rèn)知體驗(yàn)包括了在學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)過程中的元認(rèn)知體驗(yàn)和在問題解決的思維中所涉及的元認(rèn)知體驗(yàn)。學(xué)習(xí)中的元認(rèn)知體驗(yàn)表現(xiàn)為：在學(xué)習(xí)過程中意識(shí)到學(xué)習(xí)內(nèi)容的難易程度和自己的掌握情況；在學(xué)習(xí)結(jié)束后產(chǎn)生的成功或失敗的感受。元認(rèn)知體驗(yàn)是個(gè)體對(duì)問題解決的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。學(xué)生增強(qiáng)元認(rèn)知體驗(yàn)，可有效提高對(duì)知識(shí)獲取的知覺，從而提高對(duì)知識(shí)的處理能力和遷移能力，在問題解決的思維的立題階段順利實(shí)現(xiàn)知識(shí)的有效遷移。

[例題2]（2012. 福建，4）將小鼠B 細(xì)胞注入家兔體內(nèi)，產(chǎn)生免疫反應(yīng)后，家兔血清能使小鼠T 細(xì)胞凝集成細(xì)胞集團(tuán)。而未經(jīng)免疫的家兔血清不能使小鼠T 細(xì)胞凝集成團(tuán)。T 細(xì)胞凝集現(xiàn)象的出現(xiàn)是因?yàn)椋?C ）

A.小鼠B 細(xì)胞誘導(dǎo)家兔產(chǎn)生細(xì)胞免疫

B.小鼠T 細(xì)胞誘導(dǎo)家兔產(chǎn)生體液免疫

C.小鼠B 細(xì)胞和小鼠T 細(xì)胞有相同抗原

D.小鼠T 細(xì)胞和家兔T 細(xì)胞有相同抗原

淺析：元認(rèn)知體驗(yàn)欠缺的學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)“淋巴B細(xì)胞與體液免疫有關(guān)，淋巴T細(xì)胞與細(xì)胞免疫有關(guān)”時(shí)，只是對(duì)知識(shí)的機(jī)械記憶，對(duì)知識(shí)獲取的知覺不足，未能真正理解引起體液免疫和細(xì)胞免疫的分別是生物體本身的淋巴B細(xì)胞和淋巴T細(xì)胞。元認(rèn)知體驗(yàn)強(qiáng)的學(xué)生，知識(shí)獲取的知覺較敏銳，知識(shí)遷移效率高。例題2中小鼠B細(xì)胞注入家兔的體內(nèi)，產(chǎn)生免疫反應(yīng)后，在家兔的血清中可以找到相應(yīng)的抗體，而血清也可以和小鼠T細(xì)胞凝集，說明抗體對(duì)小鼠T細(xì)胞也會(huì)起體液免疫反應(yīng)，根據(jù)抗原和抗體之間的特異性結(jié)合特點(diǎn)，通過知識(shí)遷移得到：小鼠的B細(xì)胞和小鼠T細(xì)胞具有相同的抗原。

3.3 通過元認(rèn)知技能，提高“搜集—捕獲—解釋”思維

在問題解決時(shí)，元認(rèn)知技能表現(xiàn)為學(xué)生在思維過程中將自己正在進(jìn)行的認(rèn)知活動(dòng)作為意識(shí)對(duì)象，并不斷地對(duì)其進(jìn)行積極地調(diào)節(jié)和控制。在問題解決過程中的元認(rèn)知技能活動(dòng)的三個(gè)進(jìn)程是：①根據(jù)問題的特定目標(biāo)，在問題解決之前制訂問題解決計(jì)劃、預(yù)測結(jié)果、設(shè)計(jì)方案并預(yù)估其有效性；②在問題解決的思維進(jìn)行的實(shí)際過程中，根據(jù)目標(biāo)及時(shí)評(píng)價(jià)，反饋思維活動(dòng)的結(jié)果和不足，正確估計(jì)自己達(dá)到問題特定目標(biāo)的程度、水平，根據(jù)有效性標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)各種認(rèn)知行動(dòng)和策略的效果；③在監(jiān)視問題解決的思維活動(dòng)的過程中，根據(jù)反饋信息，及時(shí)檢查認(rèn)知結(jié)果，及時(shí)調(diào)整并采取補(bǔ)救措施。元認(rèn)知技能匱乏的學(xué)生在“搜集—捕獲—解釋”過程中，對(duì)自己解題的思維過程不能進(jìn)行有效地反思與自我監(jiān)控，不能及時(shí)轉(zhuǎn)變思路、自我調(diào)節(jié)選擇其他的有效的解決方法，過早草率地得出結(jié)論，從而導(dǎo)致解題錯(cuò)誤。

[例題3]（2011. 福建，5）火雞的性別決定方式是ZW型（♀ZW，♂ZZ）。曾有人發(fā)現(xiàn)少數(shù)雌火雞（ZW）的卵細(xì)胞未與精子結(jié)合，也可以發(fā)育成二倍體后代。遺傳學(xué)家推測，該現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能是：卵細(xì)胞與其同時(shí)產(chǎn)生的三個(gè)極體之一結(jié)合，形成二倍體后代（WW的胚胎不能存活）。若該推測成立，理論上這種方式產(chǎn)生后代的雌雄比例是（ D ）

A. 雌∶雄=1∶1 B. 雌∶雄=1∶2

C. 雌∶雄=3∶1 D. 雌∶雄=4∶1

圖1解題思路流程圖

淺析：元認(rèn)知技能匱乏的學(xué)生在問題解決時(shí)缺乏計(jì)劃性，學(xué)生依據(jù)自己的推理進(jìn)行解題，通常只考慮到一種情況，例如只考慮第一種情況得到的結(jié)果是：雌∶雄=2∶1，而并未意識(shí)到自己的不足，則不能反饋有效信息以及時(shí)檢查認(rèn)知結(jié)果并作出調(diào)整，而選擇錯(cuò)誤答案。元認(rèn)知技能能力強(qiáng)的學(xué)生會(huì)有意識(shí)地制訂問題解決計(jì)劃，首先先得出雌火雞（ZW）的卵細(xì)胞和三個(gè)極體有兩種情況，然后根據(jù)題目所提供的信息對(duì)兩種情況進(jìn)行具體分析并不斷反饋解題結(jié)果和不足，最后及時(shí)檢查認(rèn)知結(jié)果并調(diào)整后得出正確答案（解題流程如圖1）。

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