元认知策略在高中生物教学中的探索

浙江 厉 萍

元认知策略在高中生物教学中的探索

浙江 厉 萍

一、问题提出的背景

小A是一名非常机灵的男生，特别爱做课外辅导资料中的难题，每攻克下一道特难的题都使他信心满满。但是小A的成绩总是不能拔尖，尤其是选择题的错误率特别高。在学习中，小A信奉“理解就行”，特别烦那些要记、要背的基本概念。

小B非常活泼，他的成绩很不稳定，有时，他能答出大家都答不出的问题，让同学都很惊叹，但是如果老师请他解释一下，他却说不清楚。很多时候，小B会说自己也不清楚为什么这样解答，只是“凭直觉”。

小C是名刻苦的女生，上课一刻也不松懈地紧跟着老师，笔记记得无比细致，基本概念背得滚瓜烂熟，平时的小测验成绩不错，可是到了综合性强的考试，成绩就会一下子落后很多，特别是遇到难题，小C紧张得几乎不能静下心来看完整道题，她说自己面对难题，“脑子嗡的一下就懵了”。

我们不难注意到，学生的个体差异是巨大的，也许每个班里都会有几个小A、几个小B、几个小C。我们会尝试以分层作业、个别辅导等方式来应对学生的差异，但是我们也不难发现，这样的方式主要能解决的是学生知识点上的一些“漏洞”，而随着时间的推移，同类型的“漏洞”仍然会出现在同类型的学生身上——小A一直还是概念不清、小B一直还是成绩不稳定、小C一直还是畏惧难题。

笔者认为，学生在学业成绩上的差异只是一种表象，而引起这种表象上的差异的更深层次的原因，是在于学生元认知策略上的差异。

二、元认知策略对学习的意义

1.什么是元认知

美国心理学家弗拉维尔（Flavell）在其著作《认知发展》中提出了元认知的概念，他将元认知定义为“反映或调节认知活动的任一方面的知识或者认知活动”。元认知具有两个独立又相互联系的成分：元认知知识和元认知控制。元认知知识是对有效完成任务所需技能、策略及其来源的认知——即知道“做什么”；元认知控制则是运用自我监视机制确保任务能成功地完成——即知道“如何做”。

2.元认知策略的意义

有的学生在考前反复地复习书本、笔记（刻苦的小C），认为书上的每句话、每个概念都记住了，而有的学生在考前拼命地多做难题（机灵的小A），觉得唯有加深难度才能应对考试，结果他们的成绩都不理想。老师和家长可能会要求学生“反思自己的学习，找漏洞”，但真正的问题在于：许多学生并不知道如何反思，如何监测自己是不是真的“懂了”，只有等到考完了，才发现自己又栽在类似的“漏洞”上了。

元认知策略强调认知主体对认知过程以及认知结果的自我监控、自我调节、自我管理及自我完善。在认知活动进行的实际过程中，根据认知目标及时评价、反馈认知活动的结果与不足，正确估计自己达到认知目标的程度、水平，发现问题、及时修正。

随着元认知有关研究的深入，许多专家认为，教育的目标之一就是要帮助学生学会使用有效的元认知策略，教学生有效的元认知策略能帮助学生学会思考他们的思维过程，充分发挥学生个体认知的优势、弥补认知方面的不足，从而使学生的认知过程得以优化，使学生的认知水平得以提升。

三、元认知策略在高中生物学课堂中的探索

在课堂教学中，班级学生面对的是相同老师、是相同的PPT、相同的板书、相同的讲授过程，而老师面对的是千差万别的学生，其中有小A、有小B、有小C、小D等，他们在长期的学习实践中已经无意识地形成了各不相同的认知特点——也即他们各自的认知策略各有不同，但又各有欠缺。那么，如何让有着不同认知特点的学生在相同的课堂中各取所需地形成有效的认知策略呢？

笔者在课堂中尝试“基础重温——典例助跳——规律初得——再跳一跳”四个环节的元认知策略，其中每一个环节分别重点针对某一方面存在认知欠缺的学生。在这四个环节的进行过程中，可以引导尽可能多的学生按环节逐步监控、自我调整，发挥各自认知特点中的优势、发现并弥补各自认知特点中的不足，并逐渐形成这样的一种有效的元认知策略。

下面，以“神经冲动的产生与传导”内容中的两个典型问题的突破为案例来阐述这四个环节的元认知策略。

案例一：电流表指针的偏转问题

1.基础重温

回顾两个问题：①神经纤维膜内膜外的电荷分布有什么规律？②电流表指针为什么会偏转？

我们知道，神经纤维在静息时，膜内外的电荷分布规律是：外正内负，受刺激后，兴奋点的电荷分布是外负内正。把电流表接在神经纤维的膜上，当电流表两极的电荷分布不一致时，电流表指针将发生偏转。

2.典例助跳

在电流表指针偏转的问题上，我们经常会接触到三种典型的情况：静息时的指针方向判断、刺激涉及一个神经元时的指针方向判断、刺激涉及两个或更多神经元时的指针方向判断。尝试判断这三种情况下的指针偏转。

【例1】静息时（画出电流表指针的指向）

【例2】在一个神经元轴突上，有下面有几个刺激点（如下图），判断下面的问题。

问题 答案刺激a点，指针发生 次偏转，方向？ 2，先左后右刺激b点，指针发生 次偏转，方向？ 2，先左后右刺激c点，指针发生 次偏转，方向？0刺激d点，指针发生 次偏转，方向？ 2，先右后左

【例3】刺激涉及2个或2个以上神经元时（如下图），判断下面的问题。

问题 答案刺激a点，指针发生 次偏转，方向？ 2，先左后右刺激b点，指针发生 次偏转，方向？ 2，先左后右刺激c点，指针发生 次偏转，方向？ 1，向右刺激d点，指针发生 次偏转，方向？ 1，向右

3.规律初得

通过以上三种典型情况的分析，我们可以知道电流表指针偏转的根本原因在于：电流表两极的电荷分布不一致，存在电位差，从而导致指针偏转。可以得出电流表指针偏转的基本规律是：

①静息时，应当看清电极是否接在膜的同侧。当电极接在膜的同侧，则指针不偏转。

②当发生刺激时，指针偏转次数的基本规律是：

偏1次：因为兴奋仅可经过其中一极；

偏2次：因为兴奋先后经过两极。

4.再跳一跳

以上我们分析的都是刺激神经纤维上的某一个位点时的情况，当刺激位点增多，兴奋有可能不止一次经过电极，这时候，情况会变得更为复杂，来挑战一下吧！例如：

将灵敏的电流表的两极如下图所示分别置于膝跳反射反射弧中的a处外表面和b处的内表面，若在c、d两点同时对神经细胞给以能引起兴奋的刺激，则刺激后电位表指针的偏转情况是（注意：ac＝db） （ ）

A.先左后右，再向右

B.先右后左，再向左

C.先左后右，再向左再向右

D.先右后左，再向右再向左

【答案】C

案例二：动作电位示意图的问题

1.基础重温

当神经元受刺激时，会产生神经冲动，也即动作电位，一个动作电位包括去极化、反极化、复极化几个过程，这个过程可以用动作电位示意图直观地表达。静息电位和动作电位的膜内外电荷分布及原因如下。

2.典例助跳

【例4】在离体实验条件下单条神经纤维的电位示意图如下，下列叙述正确的是 （ ）

A.ab段的Na＋内流是需要消耗能量的

B.bc段的Na＋外流是不需要消耗能量的

C.cd段的K＋外流是不需要消耗能量的

D.de段的K＋内流是需要消耗能量的

【答案】C

【例5】下图表示动作电位传导的示意图。下列叙述正确的是 （ ）

A.轴突膜处于②状态时，钾离子通道关闭，钠离子通道大量开放

B.处于③与④之间的轴突膜，由于钠离子通道大量开放，膜外钠离子大量涌入膜内

C.轴突膜外侧局部电流的方向与兴奋传导方向相同

D.a处只有在兴奋传到后才能合成神经递质

【答案】B

3.规律初得

通过上面两个例题的对比，不难看出：在动作电位示意图中，曲线左侧上升段不一定表示去极化和反极化。

在例4中，图示表达的是神经纤维上某一个位点的膜电位随时间的变化，横轴为时间。按时间顺序，一定先发生去极化与反极化，后发生复极化，因此例4的ab与bc段为去极化与反极化，ce段为复极化。在例5中，图示表达的是某一时刻纤维上各点的电位变化，横轴为神经纤维各点的位置。例5图中兴奋由左往右传导，因此图中⑤所对应的位置为最新的兴奋点，此处发生的是去极化，而它的左侧位置已经处于反极化状态，更左侧则已经处于复极化状态，而它的右侧位置尚未发生兴奋。因此，⑤～③为去极化和反极化，③～①为复极化。

当然，如果例5中，兴奋的传导方向变为从右往左，那么神经纤维上各点对应的去极化、反极化、复极化状态也要发生对应的变化。

经过以上分析，我们在解答“动作电位示意图”相关问题时，应当注意：

①分析动作电位的示意图时，应注意横轴的含义；

②当图示表示“某一时刻纤维上各点的电位变化”时，应注意兴奋的传导方向。

4.再跳一跳

有时，题中并没有直接画出动作电位的示意图，而是以表格、数据、图形等其他形式来呈现膜电位的变化，在判断神经纤维的各点处于去极化、反极化、复极化的哪一状态时，尤其要注意“规律初得”中总结的注意点。例如：

研究人员为了研究神经冲动在神经纤维上的传导过程，用适宜强度的刺激去刺激离体的神经纤维，并在某一时刻测定神经纤维不同位置（A～E）的膜电位情况（图甲），研究结果如表乙所示。请回答相关问题。

（1）该离体神经纤维的静息电位为__________，测定该电位时需将电流表的两极置于膜的__________（填“两侧”“内侧”或“外侧”）。

（2）B点膜电位形成的离子基础是__________，该点膜正处于过程__________（填“去极化”或“复极化”）。

【答案】（1）80mV 两侧 （2）钠离子内流 去极化

四、结语

让我们再回到文章一开始：机灵的小A不怕难题，但是基础概念不清，上述四个环节中的“基础重温”可以帮助小A及时监控自己认知过程中概念的清晰度，及时弥补不足；活泼的小B成绩不稳定，上述四个环节中的“规律初得”可以帮助小B反思问题的核心规律，抓住解题关键，提高准确率；刻苦的小C基础扎实但是比较畏难，有了前三个环节的逐步积累，能够获得信心去挑战“再跳一跳”。而四个环节中的“典例助跳”以较低难度例题的训练，让大多数学生获得成功的元认知体验，从而促进学生自觉、积极地参与认知活动。

这样的一种元认知策略，并不能解决所有学生的所有知识点上的问题，但是可以给具有不同认知特点的学生在认知过程中提供逐步自我监控的依据，使他们发现自身的优势与不足并及时根据监控结果有针对性地作出调整。经过一段时间的训练，这种逐步自我监控的方法会形成习惯，从有意识地使用内化为下意识地使用，从而形成学生的一种有效的元认知策略，提升学生的认知能力。

（作者单位：浙江省杭州市源清中学）