在科學(xué)探究活動(dòng)中

鄭健寧

從2010年起，元認(rèn)知概念便被引進(jìn)筆者所在學(xué)校的科學(xué)課程中，其在推動(dòng)課程改革和學(xué)生有效學(xué)習(xí)方面發(fā)揮了積極作用，但也產(chǎn)生了一些新問(wèn)題。比如，學(xué)生的元認(rèn)知能力在科學(xué)課堂中究竟應(yīng)該如何發(fā)展？對(duì)此，結(jié)合科學(xué)課堂教學(xué)和相應(yīng)年段學(xué)生的心理發(fā)展水平，筆者所在學(xué)校對(duì)學(xué)生元認(rèn)知能力進(jìn)行了系列化研究，如利用各種途徑和輔助手段，讓學(xué)生的思維過(guò)程顯性化等。現(xiàn)筆者就元認(rèn)知相關(guān)問(wèn)題與各位同行方家做一探討。

一、元認(rèn)知的概念及其價(jià)值

元認(rèn)知概念最早出現(xiàn)在美國(guó)心理學(xué)家弗拉維爾在1976年出版的《認(rèn)知發(fā)展》一書(shū)中。弗拉維爾對(duì)元認(rèn)知作了一個(gè)簡(jiǎn)化的界定：反映或調(diào)節(jié)認(rèn)知活動(dòng)的任一方面的知識(shí)或者認(rèn)知活動(dòng)。通俗地講，就是指人的自我學(xué)習(xí)能力。

元認(rèn)知有兩個(gè)基本功能：一是意識(shí)性，能使學(xué)習(xí)者明確自己擁有什么知識(shí)，自己正在做什么，做得怎樣，進(jìn)展如何；二是調(diào)控性，使學(xué)習(xí)者能隨時(shí)根據(jù)自己對(duì)認(rèn)知活動(dòng)的認(rèn)識(shí)，不斷進(jìn)行調(diào)整、改進(jìn)和完善，并使認(rèn)識(shí)活動(dòng)能有效地向目標(biāo)逼近。因此，元認(rèn)知在學(xué)習(xí)中的作用體現(xiàn)為深層次提高學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)能力，并從根本上提高學(xué)習(xí)效率。

二、元認(rèn)知與科學(xué)課程的關(guān)聯(lián)

《科學(xué)（3-6年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)》的總目標(biāo)要求，通過(guò)小學(xué)科學(xué)課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生逐漸養(yǎng)成科學(xué)的行為習(xí)慣和生活習(xí)慣；了解科學(xué)探究的過(guò)程和方法，嘗試應(yīng)用于科學(xué)探究活動(dòng)，逐步學(xué)會(huì)科學(xué)地看問(wèn)題、想問(wèn)題。在科學(xué)探究的分目標(biāo)中，也有相應(yīng)的要求：能用自己擅長(zhǎng)的方式表達(dá)探究結(jié)果，進(jìn)行交流，并參與評(píng)議。

綜觀兒童元認(rèn)知發(fā)展的歷程，元認(rèn)知調(diào)節(jié)有一個(gè)從他控走向自控的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中教師起著中介作用，故教師應(yīng)當(dāng)思考如何通過(guò)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)策略，來(lái)使學(xué)生從他控狀態(tài)進(jìn)入自控狀態(tài)。這有賴于教師的計(jì)劃、策略、言語(yǔ)暗示和提醒等。在探究式科學(xué)活動(dòng)中，關(guān)注學(xué)生元認(rèn)知能力的發(fā)展，就是要把教師的授課策略不斷轉(zhuǎn)化為學(xué)生的學(xué)習(xí)策略，就是要增強(qiáng)學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)的自主性及反思能力。

三、在探究實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用元認(rèn)知監(jiān)控的實(shí)踐

筆者所在學(xué)校使用的是教育科學(xué)出版社的教材，其編寫(xiě)特色是讓學(xué)生經(jīng)歷典型的探究活動(dòng)。現(xiàn)以其中的五年級(jí)下冊(cè)“時(shí)間的測(cè)量”單元中“擺的研究”一課為例，重點(diǎn)介紹如何在探究活動(dòng)中抓住各種生成性問(wèn)題，利用提問(wèn)等教學(xué)方法，發(fā)展學(xué)生元認(rèn)知能力，將學(xué)生的思維過(guò)程顯性化，引發(fā)其思維的自我監(jiān)控和自我調(diào)節(jié)。

實(shí)施教學(xué)目標(biāo)中的“運(yùn)用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到擺的快慢與什么有關(guān)系，知道對(duì)比實(shí)驗(yàn)中的定變量關(guān)系，讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)觀察現(xiàn)象—推理判斷—制訂方案—論證計(jì)劃的可行性活動(dòng)過(guò)程”與“初步意識(shí)到精確測(cè)量結(jié)果的得到是需要反復(fù)測(cè)量的”這一部分時(shí)，就可用元認(rèn)知監(jiān)控理論，對(duì)學(xué)生面對(duì)的問(wèn)題進(jìn)行追蹤指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生將面對(duì)的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為可操作的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的方法來(lái)解決問(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵在于分別針對(duì)“擺長(zhǎng)、擺幅與擺錘重量”三個(gè)影響因素設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，比較在相同時(shí)間內(nèi)的擺動(dòng)次數(shù)，分析得出影響擺的快慢的因素。但事實(shí)上，對(duì)于五年級(jí)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，“只改變一個(gè)條件，控制其他條件不變”的實(shí)驗(yàn)操作是有難度的。學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)都在變量上，而注意控制變量，就會(huì)因?yàn)楹雎詫?duì)不變量的控制導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失誤。

因此，在動(dòng)手實(shí)驗(yàn)之前，教師可以先把這個(gè)問(wèn)題提出來(lái)：“我們改變每次實(shí)驗(yàn)的擺繩長(zhǎng)度，但是要保證擺錘和擺幅不變，如果忘記了怎么辦？怎樣做才能不忘記？”經(jīng)過(guò)快速討論，學(xué)生很快就能想到可操作的方法——把擺錘和擺幅的設(shè)定記錄下來(lái)，寫(xiě)在表格的最左邊。這時(shí)教師可以追加提問(wèn)：“原來(lái)繩長(zhǎng)、兩倍繩長(zhǎng)、三倍繩長(zhǎng)設(shè)定為多少才合適？”每個(gè)小組先把實(shí)驗(yàn)參數(shù)寫(xiě)下來(lái)，快速瀏覽過(guò)后，筆者發(fā)現(xiàn)，對(duì)于擺繩長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)，有一個(gè)組是這樣定的：2厘米、4厘米、6厘米（因?yàn)檫@套裝置繩長(zhǎng)可以設(shè)置到18厘米，因此這樣的參數(shù)可以提出來(lái)討論）。當(dāng)筆者把這組參數(shù)提出來(lái)時(shí)，五年級(jí)的學(xué)生并沒(méi)有出現(xiàn)“一面倒”的意見(jiàn)，對(duì)于這樣的設(shè)置有什么不好的問(wèn)題，只有個(gè)別組認(rèn)為可以設(shè)置到18厘米的裝置，而現(xiàn)在只用了6厘米，有點(diǎn)“浪費(fèi)”材料。最后的討論結(jié)果是，這個(gè)組還是按照這樣的參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但是每個(gè)組在實(shí)驗(yàn)時(shí)，更加注意可能出現(xiàn)的情況了。

經(jīng)過(guò)全班討論后的實(shí)驗(yàn)記錄表，修改了實(shí)驗(yàn)參數(shù)的記錄形式，于是三個(gè)參數(shù)都出現(xiàn)在記錄表里了。其中不變的“擺錘”記錄為“（ ）倍重力”，“擺幅”記錄為“（ ）度”，而“擺繩的長(zhǎng)度”則增加到“原來(lái)繩長(zhǎng)：（ ）厘米；兩倍繩長(zhǎng)：（ ）厘米；三倍繩長(zhǎng)：（ ）厘米”。通過(guò)增加了這樣的記錄，能提醒學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保證變量的有效控制，得出比較好的分析結(jié)果。

最后匯報(bào)添加實(shí)驗(yàn)的原因時(shí)，一組同學(xué)說(shuō)：“實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置除了要有一定的規(guī)律外，還要考慮盡量把差距拉開(kāi)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)，如果只是改變了繩長(zhǎng)的2厘米，就需要多做很多組，實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和次數(shù)就要增加，原來(lái)練習(xí)冊(cè)上提示成倍增加擺繩的長(zhǎng)度，就是希望在3次實(shí)驗(yàn)之后能得到明顯的結(jié)果。”這樣，學(xué)生就真正思考到了實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置意義，初步了解到了設(shè)置參數(shù)的一些要求。這一系列過(guò)程，讓學(xué)生的元認(rèn)知能力得到了發(fā)展，做到了用科學(xué)的方法來(lái)解決問(wèn)題。

四、實(shí)踐后的思考

在實(shí)踐過(guò)程中，師生也面對(duì)這樣的問(wèn)題：假設(shè)固定的一個(gè)小組是4個(gè)人，那么，4人的認(rèn)知能力差異在這樣的探究活動(dòng)中便難以兼顧。小學(xué)生的元認(rèn)知水平差異非常大，有的學(xué)生能夠正確認(rèn)識(shí)自己，有很強(qiáng)的自我監(jiān)控能力；而有的學(xué)生則沒(méi)有明確的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，缺少自我效能感，更缺少自我監(jiān)控和自我評(píng)價(jià)能力，學(xué)習(xí)上被動(dòng)應(yīng)付現(xiàn)象很嚴(yán)重。

同時(shí)，筆者通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的教學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)：由于小組想要在限定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，其成員就會(huì)把決定權(quán)交給各方面綜合能力較強(qiáng)的同學(xué)，由其擔(dān)任組長(zhǎng)，決定實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容、方式、步驟等，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和得出結(jié)論；而其他同學(xué)則逐漸“被分工”，僅僅完成組長(zhǎng)布置的任務(wù)和判斷組長(zhǎng)提出的結(jié)論；甚至小組中會(huì)有個(gè)別各方面能力較弱的同學(xué)，放棄思考和討論，只負(fù)責(zé)操作。所以，小組中最后會(huì)出現(xiàn)比較明顯的差別，尤其表現(xiàn)在認(rèn)知能力方面的差異。而筆者倡導(dǎo)的元認(rèn)知監(jiān)控更多地強(qiáng)調(diào)自主監(jiān)控，如果學(xué)生經(jīng)常處于別人的監(jiān)控之下，其元認(rèn)知能力就會(huì)越來(lái)越低下。

可見(jiàn)，在某種程度上，教師對(duì)學(xué)生的元認(rèn)知能力差異的定位、教學(xué)目標(biāo)的定位還過(guò)于理想化。那么，怎樣擺脫理想化，使每個(gè)學(xué)生都能得到發(fā)展，并提升自身的科學(xué)素養(yǎng)呢？這個(gè)問(wèn)題還有待深入地思考。