以項目式學習提升學生元認知水平和問題解決能力

袁蓓

〔摘? ? 要〕? 元認知，通常指個體所擁有的與自己的能力特點和認知過程有關的知識，對于提高學生問題解決的有效性、促進學生學業水平有促進作用。諸多研究表明，項目式學習（PBL）有助于提升學生科學探究能力、問題解決能力、元認知水平。本研究以小學STEM課程的項目式學習為例，對如何提升小學生元認知水平及其對問題解決能力的影響進行深入探究。

〔關鍵詞〕? 小學科學；項目式學習；元認知水平；問題解決能力

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 02? ? 004-006

一、文獻綜述

研究表明，小學1～2年級學生的元認知水平與學業成就及智力之間存在較高的正向相關性。也有研究發現，元認知能有效促進自我反思，優化學生在數學問題解決中的表現。比如，中小學學生的元認知水平越高，越有利于其在問題解決的過程中合理地運用相關知識和推理策略，解決復雜的、真實世界的問題可能性越大，這樣的學生在語文、數學學業測試中越容易獲得較高的分數。類似的結論在對大學生元認知水平與學業表現的研究中也得到了證明，大學生元認知水平與學業表現顯著正相關，并且能在很大程度上預測其學科成績。

二、研究方法

（一）研究對象

本研究對象為中山市某城區公立小學四年級兩個平行班級的學生。參與實驗的小學四年級學生已經具有一定的元認知和問題解決能力，且具備基本的閱讀和電腦操作能力，可以較好地理解并完成調查問卷。

（二）測量工具

本研究采用學生元認知水平和問題解決能力量表來檢驗學生在實驗前后的元認知水平和問題解決能力。

（三）實驗設計

本研究隨機抽取中山市某城區公立小學四年級兩個班級的其中一個為實驗組，另一個班級為對照組。其中，實驗組學生接受PBL小學科學課程，對照組學生接受傳統的小學科學課程。整個實驗分為實驗前測、實驗處理和實驗后測三個流程，整個實驗歷時一個學年，每周一個課時，每個課時40分鐘。

（四）數據處理與分析

本研究使用SPSS20.0軟件，并使用如下方法進行數據分析。

采用配對樣本t檢驗分析對照組和實驗組在活動前后元認知水平和問題解決能力變化情況；

采用協方差分析（ANCOVA），以學生前測元認知水平為協變量，分析PBL科學課程對學生問題解決能力是否有顯著影響；

采用獨立樣本t檢驗分析STEM科學課程是否影響學生元認知水平和問題解決能力。

三、研究結果

刪除沒有參加前測或后側的無效樣本后，參與本研究的有效樣本為88人。

（一）對學生元認知水平的影響

研究使用獨立樣本t檢驗分析對照組和實驗組前測元認知水平的差異。結果顯示，??對照組和實驗組在元認知水平前測結果上不顯著（t=1.89，p=0.06），說明對照組和實驗組樣本的元認知水平在實驗前具有同質性。

為探究PBL小學科學課程是否有助于提升學生的元認知水平，以元認知后測分數為因變量，以STEM課程為自變量、元認知前測分數為協變量，對數據進行協方差分析。STEM課程與元認知前測分數的交互作用不顯著，滿足斜率同質性假設（F〔1，84〕=0.03，p=0.86），可進行進一步的協方差分析。結果表明，在排除前測的影響后，控制組和實驗組在元認知后測分數沒有顯著差異（F〔1，84〕=3.57，p=0.06）。由此可知，PBL小學科學課程對學生元認知水平沒有顯著影響。

分別對對照組和實驗組的前后測元認知水平進行配對樣本t檢驗。分析結果顯示，實驗組學生的元認知水平在實驗后有一定幅度的提升，均值從17.16上升到17.93，?但未達到顯著程度（t=-1.22，p=0.23）；對照組學生的元認知水平在實驗后有一定幅度的降低，??均值從18.34下降到17.00，??且達到顯著水平（t=2.61，p=0.01）。使用獨立樣本t檢驗分析對照組和實驗組后測元認知水平的差異（如表1所示），??分析結果顯示后測中實驗組學生的元認知水平略高于對照組學生的元認知水平，??但差異并未達到顯著水平??（t=-1.91，p=0.06）。這表明PBL小學科學課程對于促進學生元認知水平的提升有一定的效果，但并不十分明顯。

（二）對學生解決問題能力的影響

研究使用獨立樣本t檢驗分析對照組和實驗組前測問題解決能力的差異。結果顯示，??對照組和實驗組在元認知水平前測結果上不顯著???（t=1.89，p=0.06），說明對照組和實驗組樣本的元認知水平在實驗前具有同質性。

為探究PBL小學科學課程是否有助于提升學生的問題解決能力，以問題解決能力后測分數為因變量，以STEM課程為自變量、問題解決能力前測分數為協變量，對數據進行協方差分析。STEM課程與問題解決能力前測分數的交互作用不顯著，滿足斜率同質性假設（F〔1，84〕=2.08，p=0.15），可進行進一步的協方差分析。協方差結果表明，在排除前測的影響后，控制組和實驗組在問題解決能力后測分數有顯著差異（F〔1，84〕=5.53，p<0.05）。由此可知，PBL小學科學課程對學生問題解決能力有顯著影響。

分別對對照組和實驗組的前后測問題解決能力進行配對樣本t檢驗。配對樣本t檢驗結果顯示，實驗組學生的問題解決能力在實驗后得到顯著提升（t=-2.24，p=0.03），均值從11.68上升到12.68；對照組學生的問題解決能力在實驗后均值從11.77下降到12.34，?但未達到顯著水平（t=1.43，p=0.16）。使用獨立樣本t檢驗分析對照組和實驗組后測問題解決能力的差異（如表2所示），分析結果顯示，后測中實驗組學生的問題解決能力顯著高于對照組學生的問題解決能力（t=-2.33，p=0.01）。這表明PBL小學科學課程能有效促進學生問題解決能力的發展。

考慮到本實驗中所測得的元認知水平和問題解決能力均為非連續性數據，故采用斯皮爾曼等級相關對實驗組學生實驗后的元認知水平和問題解決能力進行相關分析。結果顯示，學生的元認知水平和問題解決能力呈顯著的正向相關關系（如表3所示）。

四、研究結論

本研究結果顯示，小學科學PBL課程比傳統的小學科學課程更能促進學生問題解決能力的發展，這說明小學PBL課程有助于培養學生的問題解決能力。學生在項目式學習中，通過收集資料、獲取信息、討論方案、操作實踐來解決基于真實情境的問題，并在解決問題的過程中學會綜合運用所學知識與技能，從而引發深度的學習，構建有意義的知識。

此外，小學科學PBL課程比傳統的小學科學課程對學生的元認知水平有一定的促進作用，但效果并不十分顯著，說明小學PBL課程對于學生的元認知水平發展有正向作用，但提升效果不如對學生的問題解決能力顯著。本研究結果顯示，小學生在科學學科的元認知水平與問題解決能力存在顯著正相關關系，表明學生的元認知水平與問題解決能力具有正向顯著相關關系在學生的年齡上具有一致性和連續性。

當項目式學習與學科教學相融合的時候，包括元認知和問題解決能力在內的學生的學科領域知識和技能也得到有效提高。在項目式學習的整個過程中，學生往往選取自己的學習任務，并在此基礎上自己發現問題，通過思考和討論設計解決問題的思路并收集有效信息，最后在解決問題的基礎上完成項目。如何通過小學PBL課程的設計、開發與實施引導學生通過搜集和利用解決問題需要的知識和技能來解決實際的問題，體驗和經歷完整的學習過程、教育過程和成長過程是能否有效培養學生元認知水平和問題解決能力的關鍵所在。當學生成為課堂上學習的主體，能夠主動地調動和搜集一切對完成任務和解決問題有用的信息和資源、從認知發生和知識發展角度來完成各項任務，就是學生元認知和問題解決能力發展的時候，也就是實現學科核心素養提升的時候。

參考文獻

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