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元认知能力培养在生物教学中的初探.doc

点击数:    更新时间:2006-3-7 11:19:48    
    

 

 

元认知能力培养在生物教学中的初探

 

华南师大嘉玛学校      刘传红

     

[摘要]元认知策略是学习策略的关键成分,元认知能力的培养是实现“教会学生学会学习”的重要条件。本文依据元认知能力的内涵,阐述了培养元认知能力的基本思路,并结合生物学科的特点,提出了培养元认知能力的有效策略。

元认知作为一个科学概念是由美国著名发展心理学家Flavell1976年正式提出的,通俗的说,元认知就是关于认知的认知。元认知包括三个方面的含义:元认知知识、元认知体验、元认知监控。元认知理论的提出与发展,对学习策略的研究产生了很大的影响。一般认为,学习策略包括认知策略与元认知策略,能对信息进行直接加工的有关方法和技术属于认知策略,而对信息加工过程中的控制,属于元认知策略。认知策略是学习过程中不可缺少的工具,元认知策略则监控和指导认知策略的运用,元认知是激发和促进有效学习的最活跃的因素之一,直接关系到学习策略的质量和效率的高低,是决定学生运用认知策略成败的关键。

一、元认知能力的涵义

所谓元认知能力就是学生在生物学习中,对生物认知过程的自我意识,自我监控的能力,它以元认知知识和元认知体验为基础,并在对生物学认知过程的评价、控制和调节中显示出来。

二、元认知能力的培养的原则

有关元认知能力的培养策略很多,心理学家布朗(Ann Brown)曾经对比分析了不同策略,结果表明,不告诉被试训练目的的“盲训练”(blind training)的实验的效果,明显差于“明训练”(informed training)。笔者也认为,只有建立在监控主体积极主动性和能动性发挥下的监控活动,才能顺利的实现,以此达到培养元认知能力的目的。所以,应遵循以下原则:

1.参与性原则  

认知活动是学生自身的高级心理活动,对这个活动进行调控,无疑是在主体内进行的,只有通过主体的亲自参与才能使主体获得体验,提升能力。 所以,学生必须在参与中了解自己,根据自己的特点进行调控。教师要教给他们基本的方法,提供必要的训练,通过反馈不断加以矫正,从而使之强化、内化,在活动中把主体的能动性充分发挥出来。

2.渐进性原则

和认知活动的发生发展规律一样,元认知活动也是渐进的。从他律到自律、从单维到多维,从浅显到深入,从简单到复杂。正基于此,我们对学生训练时,切勿急燥,要遵循规律,分成阶段,逐步实行。既要有序,又要有层。

3.指导性原则

由于初中生的自我监控能力相对薄弱,在学习上的自觉性和主动性还不能持久保持,因此需要教师的监督指导。在元认知能力训练中,教师应定期检查学生的情况,并根据学生的具体问题,实施有效的指导。

三、元认知能力培养的意义

H·L·Swanson(1989)分别测试了学生的元认知能力与一般能力,按水平高低分为四组,研究发现不管一般能力倾向高或低,高元认知能力的两个组解决问题的成绩都比两个低元认知能力组要好。而且高元认知能力——低一般能力组的成绩优于低元认知能力——高一般能力组。可见元认知知识能弥补一般能力倾向的不足,影响问题解决。上述测试也说明学习能力强的学生在有关学习的元认知方面的发展水平都比较高,即他们具有较多的有关学习及学习策略方面的知识,并善于监控自己的学习过程,能灵活运用各种学习策略来解决问题,而学习能力差的学生却正好相反。

四、元认知能力的培养策略

(一)激发求知欲望策略

激发求知欲望是元认知能力培养的前提。因为学生的自我监控是学生自主地、独立地、自觉地从事和管理自己的学习活动,而不是在外界压力和要求下被动到从事或需要外界来管理自己的学习活动。因此在教学中激发学生主动探索的欲望,揭示学生动机成分中的活跃部分,转化为学生学习的动力,才能实现学生学习自我监控的能动性。教学中可以借助多媒体、趣味实验、质疑故事来丰富学习内容,拓宽学生视野,培养学生的好奇心。

例如在讲“从种到界”一课时,先引入一个故事——汤姆寻亲记。汤姆猫和杰尼鼠是死对头,杰尼鼠虽然弱小,但机智聪明的他常常戏弄汤姆猫,一天,汤姆猫终于捉住了杰尼鼠,就在他即将实施报复的时候,杰尼鼠的亲戚大狗及时赶到,反而将汤姆收拾了一顿,伤心的汤姆决定外出寻亲。而后给出各种动物的图片,让学生发现并研究不同动物与猫亲缘关系的远近,进一步理解不同的分类等级。

这种生动事例创设的问题情境可以使学生的思维保持较久的兴奋,有效的调动学生的非智力因素,学生的元认知水平由此情景中可以得到开发。

(二)出声思维策略

出声思维既是评估自我监控水平的重要途径和手段,也是培养自我监控能力的重要环节。

   1、教师通过出声思维来示范自我监控过程

自我监控过程是活动主体的内在过程,很难被观察。教师应该在平时的教学中将自己思路形成的过程,尝试探索的过程以及评价反馈的过程都毫无保留的暴露给学生,通过教师出声思维来进行心理示范。传统的教学过程中,教师一般不愿暴露自己的尝试探索过程。美国教育家布鲁纳说:“我们教一门科目,并不是希望学生成为该科目的一个小型图书馆,而是要他们参与获得知识的过程。” 如何学习本身比“学会什么”来得重要。

2、学生通过出声思维来练习和体会监控过程

在日常的教学中,要引导学生出声的阐述自己的解题过程,这样不仅可以及时发现学生的错误观点,也可以使学生在出声思维中直接进行自我监控的练习与实践,将其思维过程和监控过程用语言表述出来,从而有效的提高了自身的监控意识。

(三)、自我提问策略

启发自我提问也是元认知能力培养的重要举措。爱因斯坦曾经说过:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。” 现实的学习活动中,学生提问的现状不容乐观,大多数学生只关心问题的答案,对其他的漠不关心。自我提问,就要在教学中不时的提供一系列启发式问题,让学生在解题过程中依据这些问题进行自我提问,启发自己的思路,并对思维进行自我监控,自我调节。

    例题:肝细胞产生的尿素分子,将经过那些结构才能随尿液排出?

解题时,我引导学生进行如下的自我提问:

问:是否读完了所有信息?有无遗漏?

很多学生这样解答:尿素分子随尿液排出所经过的结构有肾小球、肾小囊、肾小管、收集管、输尿管、膀胱、尿道。(错解)显然,学生只注意了“尿素分子”这一概念,而遗漏了“肝细胞产生的尿素分子”这一重要信息,导致解答错误。

问:此题的目标是什么?

由题可知,要求写出尿素分子由肝细胞产生到随尿液排出过程中经过的主要结构。

问:已知条件是什么?与之相关的生物学原理是什么?

“肝细胞产生的尿素分子”是已知条件,与之相关的原理是肝细胞在生命过程中产生了废物——尿素,尿素将通过肾单位,形成尿液排出体外。

问:是否还有隐含条件?

很多同学找不出隐含条件来。肝细胞产生的尿素分子首先在肝毛细血管处进入血液,而后通过血液循环运输至肾脏,尿素在血液中运输时所经过的结构就是此题的隐含条件。如找出此条件,此题就可迎刃而解。

问:已知条件之间有何联系?

人体废物的排出是由循环系统和泌尿系统共同完成的。

问:你清楚如何解决问题吗?每一步的做法吗?你能确定每一步都是对的?

理解了题意后,学生就可根据循环系统与泌尿系统间的关系得出正确的解答是:肝毛细血管→肝静脉→上下腔静脉→右心房→右心室→肺动脉→肺部毛细血管→肺静脉→左心房→左心室→主动脉→肾动脉→入球小动脉→肾小球→肾小囊→肾小管→收集管→输尿管→膀胱→尿道。

问:检查结果了吗?这样解题是否合理?是否还有遗漏?此题的解决都运用了那些生物学原理?

在解题后,要及时进行检查总结,与此题有关的生物原理有:循环系统的知识、泌尿系统的知识、循环系统与泌尿系统间的联系知识。

通过启发式自我提问,可以启发学生怎样去学习?如何去学习?可以帮助学生整理知识、归纳知识、总结和迁移知识。能够学会根据不同的内容选择不同的策略,获得成功的学习经验。

(四)集体讨论策略

    柏拉图指出,对话是教学的最高境界。 通过对话,可以使学生的思维活动全部暴露出来,从而为学生监控自己的认知过程提供一个良好的环境。集体讨论策略以异质性小组(4-6人)为单位,在一个民主、平等的条件下进行。每个人均有机会发表自己的观点,均能通过交互式讨论对同伴的见解提出质疑。这种平等的对话,,能够促进每个学生积极的思维,达到自我审视、自我反省的目的。

如在讲“生物的特征”一课时,引导学生自己通过小组讨论,得出生物具有哪些特征。组间比赛,看哪一组说的多。学生不仅指出了课本中的六大特征,还提出了一些新的观点:生物会生病,生物会死亡,生物有遗传现象,生物在进化——。

(五)写反思日记策略

“反思日记”是通过写日记的形式,提高学生对化学学习计划、知识、体验、监控的自我反思。哈佛心理学家霍尔德卡德纳指出“私下的沉思和写日记则会发展他们的内省能力。”反思性生物日记是让学生以日记的形式,记下他们对生物知识的理解、想法和不足,既是老师了解学生心理、思维的工具,也提高了学生的自我反思能力,对提高学生的问题意识,培养学生学习生物的自信心具有重要意义。主要训练方式有:建立错题档案;对各章节的定期总结;每节课后的小结等。

如:课堂上留下3---5分钟,对整节课的内容进行简要的小结,小结包括以下几点:

1、概述本节课的主要内容。目的是通过对所学内容的回顾,引起对认知活动的再认识,是反思活动的基础。(此过程主要训练总结、监察、评价能力)

2、我思考了哪些问题?目的是要求在学习新知的基础上,拓展思维,产生新的思维成果。(此过程主要训练计划、监察、检查能力)

3、我有何不懂的地方?目的是查缺补漏,明确进一步学习的方向。(此过程主要训练评价、监察、补救能力)

(六)、自我评估策略

   鉴别目标与当前任务状态之间一致程度的元认知监控,是学生是否“学会学习”的先决过程。为了提高学生的元认知监控水平,可以在平时的测试过程中培养学生的自我评估能力。在随堂的测验中,要求学生每做完一道题都要进行评估,如果认为自己做错了就在题旁注一个“*”形号,并且写出这道题可能牵扯到哪些知识点。考试结束后给自己预计分数,接下来与真实成绩列表进行对照,比较以检测自己的评估能力,由此来提高学生的元认知监控水平。

五、元认知能力培养的实验:

(一)实验过程:

1、实验前,用西安市雁塔区2003——2004学年度第一学期期末考试生物试卷及元认知能力自制量表对实验组、对照组进行前测。

2、对两个组分别实施不同的教学方法:

实验组:按照元认知能力培养策略进行教学

对照组:按照传统的讲述法进行教学

3、实验后,用西安市雁塔区2003——2004学年度第二学期期末考试生物试卷及元认知能力自制量表对实验组和对照组进行后测。

(二)实验结果:

笔者以任教的西安市飞机强度研究所学校的初一年级为实验对象,在实验前,分别对实验组(初一二班)与对照组(初一一班)学生的元认知能力进行了前测,测试结果如表1所示,经Z检验,两个班的元认知能力在总体上无显著性差异(见表1)。

1  对照组、实验组元认知能力前测结果

元认知能力项目

对照组

实验组

Z检验

差异的显著性

Χ

S

Χ

S

计划(12分)

8.15

1.72

8.5

1.97

0.77

p>0.05,不显著

监察(27分)

18.85

3.59

16.6

3.59

0.3

p>0.05,不显著

总结(21分)

15.75

3.07

15.67

2.7

0.11

p>0.05,不显著

评价(15分)

10.2

1.99

10.41

2.24

0.4

p>0.05,不显著

补救(15分)

12.15

1.84

11.5

2.48

0.6

p>0.05,不显著

总分(90分)

63.74

9.84

63.03

10.48

0.3

p>0.05,不显著

Χ代表平均分,S代表标准差)

在实验后,对实验组与对照组学生的元认知能力进行了后测,测试结果如表2所示,经Z检验,实验组在计划能力、监察能力、总结能力方面均出现明显提高,两个班的元认知能力上有显著性差异,表明实验取得了较好的成效(见表2)。

2 对照组、实验组元认知能力后测结果

元认知能力项目

对照组

实验组

Z检验

差异的显著性

Χ

S

Χ

S

计划(12分)

8.03

1.79

9

1.76

2.4

0.01<p<0.05,显著

监察(27分)

19

3.42

20.61

2.87

2.05

0.01<p<0.05,显著

总结(21分)

15.03

2.54

16.63

2.9

1.98

0.01<p<0.05,显著

评价(15分)

10.53

2.86

10.27

2.64

0.38

p>0.05,不显著

补救(15分)

11.85

1.99

12.06

2.08

0.42

p>0.05,不显著

总分(90分)

63.5

10.26

66.94

9.26

2.02

0.01<p<0.05,显著

(Χ代表平均分,S代表标准差)  

在实验前,用西安市雁塔区2003——2004学年度第一学期期末考试生物试卷对实验组(初一二班)与对照组(初一一班)学生的生物成绩进行了前测,经Z检验,二者无显著性差异 (见表 3)。在实验后,用西安市雁塔区2003——2004学年度第二学期期末考试生物试卷对实验组(初一二班)与对照组(初一一班)学生的生物成绩进行了后测,经Z检验,二者出现显著性差异(见表4),表明反思能力的培养能增强学生的学习能力,有效提高了学习成绩。    

3 实验班与对照班生物成绩前测的显著性检验

   

 

显著性检验

实验班

42

74.5

13.17

|z|=0.2<1.96  p>0.05 无显著差异

对照班

41

75.5

13.3

 

4实验班与对照班生物成绩后测的显著性检验

 

 

显著性检验

实验班

42

83.85

7.53

|z|=2.59>2.58  p<0.01 差异极显著

对照班

41

78.93

9

 

 

 

参考文献

[1]肖锋著.学会教学[M].浙江大学出版社, 2002,9

[2]方红,毕华林.化学问题解决中元认知训练的研究[J].化学教学, 2002,9

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[4]孔建林.元认知与生物教学[J].中学生物教学, 2000,4.

[5]卢葆通.注重“元认知”发展,培育学生的主体意识[J].天津教育, 2002, 5.

[6]王红椿.元认知及其培养[J].社会心理科学, 18. 

[7]孔建林.元认知与生物教学[J].中学生物教学, 2000, 4.

[8]王红椿.元认知及其培养[J].社会心理科学, 2001,18.

[9]熊川武.反思性教学[M],华东师范大学出版社, 1999, 10.

[10]茆洪浦.学生元认知水平量表的设计[J].化学教育,20002.

[11]王家聪.数学元认知水平调查问卷的设计[J].中学数学教学参考20034.

 

 



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