結合思維策略的元認知訓練解決高中物理電學問題實驗研究

1、結合思維策略的元認知訓練解決高中物理電學問題實驗研究4學科專業(yè)：學科教學物理研究方向：中學物理教學指導教師：唐果南研究員作 者：郭海昌(J98074)摘要本研究根據(jù)認知心理學有關問題解決理論和元認知理論，以及通過對高中生 解題過程的認知分析，構建了高中生物理解題模式e運用啟發(fā)式自我提問法，進 行思維策略和元認知訓練，以探索提高學生解題能力及元認知水平的有效途徑和 科學方法.本研究得到的結果為：L構建了一個高中生物理解題模式，并歸納了三條解題策略。2 .本訓練能有效地提高學生的元認知水平和解題能力。3 .本訓練對不同層次的學生產(chǎn)生的效果不一樣，中等生效果最為顯著。關鍵詞：元認知"元認知

2、訓術問題解決思維策略"A Research of the Strategy of Problem-Solving and MetacognitiveTraining for Senior School Students to Slove Physics Elctricity ProblemMajor: Subject Instruction Physics Speciality: Physics Teaching in Middle School Tutor: Researcher lang Guonan Author: Guo Haichang (J98074)AbstractBa

3、sed on problem theory and metacognitive theory of cognitive psychology, this paper tries to construct a physics-problem-solving model for senior school students by means of analyzing the cognitive procedure of problem solving. With the help of heuristic and self-question method, this model uses the

4、strategy of problem-solving and metacognitive training to probe into a efficient and scientific rrethodology that can promote students* problem-solving abilities and metacognitive level.Ilie results are:1. We construct a physics*problem-solving model for senior school students, and put forward three

5、 tactics to solve physics problem.2. The metacognitive training with the strategy of problem-solving can improve the students1 problem-solving abilities and metacognitive level in subject fieldfphysics).3. The effectiveness of this method is different to the students in different levels. It is abvio

6、usly seen among those students of the intermediate level.Key words: Metacognition Metacognitive training Problem solving The strategry of problem-solving一、問題的提出教學的最終目的是要使學生能自如地解決問題，學生學習知識和技能就是為 了解決問題，解決問題是高級形式的學習活動.加涅認為：“教育課程的重要的最 終目標就是教學生解決問題數(shù)學和物理問題、健康問題、社會問題以及個人 適應性問題”川。事實上我們每個人都是問題的解決者。人類的文明史，從火的

7、發(fā) ,明到宇宙飛船上天，就是一部問題解決史。教學生解決問題的技能，顯然是課堂 學習的一個重要的中心內(nèi)容。學科問題解決是問題解決研究的重要領域。對物理學科來說，問題解決主要 是學生運用所學知識去解決物理習題及解釋生產(chǎn)、生活中常見的物理現(xiàn)象，并且 主要集中在解物理習題。但據(jù)許多中學生反映：學習物理一聽就懂，一看就會， 一做就錯。這說明學生還未形成正確的解題思維策略和解決問題的方法。而扎實 的基礎知識，良好的思維品質(zhì)，科學的思維方法和自我監(jiān)控能力是學生具備較高 解題能力的前提條件。因此培養(yǎng)學生的解題能力不應只是應試教育的要求，更是 素質(zhì)教育的主要途徑。我國學者對不同學習水平的學生的解題策略做過對比研

8、究。 研究表明：中等生與優(yōu)等生在解題能力上的差異，最主要的并不是基礎知識（即 陳述性知識）的差異，而是解題的思維策略的差異。能力強的學生能自主地生成 策略,能力弱的學生則缺乏策略，且難以學會生成策略。在當前中學物理教學中 存在以下幾個方面的問題：（1）在知識教學中重視陳述性知識教學，忽略程序性 知識和策略性知識。（2）在陳述性知識教學中注重一個個概念、規(guī)律的講深講透， 忽略讓學生掌握知識結構，形成有層次結構的知識體系。（3）在解題教學中，只 重視一個個具體例題解法講深講透，不重視解題普遍思維過程的引導，不重視解 題策略決策的講解和訓練，強調(diào)多做題“熟能生巧”，熱衷于“題海戰(zhàn)術”，讓學 生在大量

9、做題中自己“悟”出某些規(guī)律性的東西?？傊?，教師在教學中著重解決 了 “是什么”和“為什么” 一類的知識，而對“怎樣做”以及“怎樣去思考”、“怎 樣去學習”這類問題卻很少涉及。其結果，學生只學到些靜態(tài)的陳述性知識，而 缺乏動態(tài)的程序性和策略性知識及自我監(jiān)控、調(diào)節(jié)能力，于是出現(xiàn)''能聽懂，但 不會解題”的問題。同時，國內(nèi)在具體學科（物理）進行解題策略方面的研究也 不多見，,特別是實證方面的研究則更少。針勸以上問題，我們認為，運用現(xiàn)代認知心理學原理，結合物理問題解決進行思維策略和元認知訓練研究，提高學生分析問題解決問題的能力，提高中學物 理的教學質(zhì)量，教會學生學會學習，對于今天的教學

10、改革和深化素質(zhì)教育具有理 論意義和實踐價值。(一)認知心理學有關問題解決的理論1.問題解決的定義.在日常生活中，我們每時每刻都會遇到問題，但真正要給問題下一個定義卻 并非易事。目前，大多數(shù)教育學家和心理學家都贊同美國學者紐厄爾和西蒙 (Newell & Simon)對問題所下的定義：問題是這樣一種情景，個體想做某件事， 但不能馬上知道這件事所需采取的一系列行動。不管是簡單還是復雜，持續(xù)時間長還是短，每一個問題都必須包含四種成分: (1)目的。即在某種情景下想要干什么。一種情景可能有許多目的，也可能只有 一種目的；目的可能很明確，也可能很模糊。教學情景中的大多數(shù)目的相當明確。 (2)個體

11、已有知識。個體在問題情景一開始，就已具備的知識技能。(3)障礙。 指在解決問題的過程中會遇到種種需解決的因素。(4)方法。指個體可以用來解 決問題的程序和步驟。問題解決一般是指形成一個新的答案，超越過去所學規(guī)則的簡單應用而產(chǎn)生 一個解次方案。當常規(guī)或自動化的反應不適應當前的情景時，問題解決就發(fā)生了。 2.問題解決過程模式理論介紹教育心理學對于問題解決進行了長期的探索，并且提出了各種不同的看法， 形成了各種理論。比較有代表性的理論有試誤說、頓悟說、信息加工理論和綜合 上述理論形成的現(xiàn)代認知派模式，人們對問題解決過程研究經(jīng)歷了研究動物一 研究人一研究計算機再研究人類的過程。此過程是一個螺旋式的上升

12、與循 環(huán)過程，更真實地描述了人類解決問題的動態(tài)過程，對問題解決技能的培養(yǎng)和教 學具有很好的指導意義。(1)試誤說、頓悟說試誤說是美國心理學家桑代克(E. Thorndike)研究貓解決打開迷籠的問題 而提出的。這一學說認為問題解決的過程是盲目的。在解決問題的過程中，強調(diào) 刺激情景與反應的聯(lián)結。這種聯(lián)結的建立是一種嘗試錯誤的過程，也是一系列操 行思維策略和元認知訓練研究，提高學生分析問題解決問題的能力，提高中學物 理的教學質(zhì)量，教會學生學會學習，對于今天的教學改革和深化素質(zhì)教育具有理 論意義和實踐價值。(一)認知心理學有關問題解決的理論1.問題解決的定義.在日常生活中，我們每時每刻都會遇到問題，

13、但真正要給問題下一個定義卻 并非易事。目前，大多數(shù)教育學家和心理學家都贊同美國學者紐厄爾和西蒙 (Newell & Simon)對問題所下的定義：問題是這樣一種情景，個體想做某件事， 但不能馬上知道這件事所需采取的一系列行動。不管是簡單還是復雜，持續(xù)時間長還是短，每一個問題都必須包含四種成分: (1)目的。即在某種情景下想要干什么。一種情景可能有許多目的，也可能只有 一種目的；目的可能很明確，也可能很模糊。教學情景中的大多數(shù)目的相當明確。 (2)個體已有知識。個體在問題情景一開始，就已具備的知識技能。(3)障礙。 指在解決問題的過程中會遇到種種需解決的因素。(4)方法。指個體可以用來解

14、 決問題的程序和步驟。問題解決一般是指形成一個新的答案，超越過去所學規(guī)則的簡單應用而產(chǎn)生 一個解次方案。當常規(guī)或自動化的反應不適應當前的情景時，問題解決就發(fā)生了。 2.問題解決過程模式理論介紹教育心理學對于問題解決進行了長期的探索，并且提出了各種不同的看法， 形成了各種理論。比較有代表性的理論有試誤說、頓悟說、信息加工理論和綜合 上述理論形成的現(xiàn)代認知派模式，人們對問題解決過程研究經(jīng)歷了研究動物一 研究人一研究計算機再研究人類的過程。此過程是一個螺旋式的上升與循 環(huán)過程，更真實地描述了人類解決問題的動態(tài)過程，對問題解決技能的培養(yǎng)和教 學具有很好的指導意義。(1)試誤說、頓悟說試誤說是美國心理學

15、家桑代克(E. Thorndike)研究貓解決打開迷籠的問題 而提出的。這一學說認為問題解決的過程是盲目的。在解決問題的過程中，強調(diào) 刺激情景與反應的聯(lián)結。這種聯(lián)結的建立是一種嘗試錯誤的過程，也是一系列操4作的過程。一般認為這種理論忽視了認知在問題解決中的作用。同時，它只適用于簡單問題的解決。頓悟說是格式塔派的心理學家苛勒(W. Kohler)在研究黑猩猩取香蕉的過程 中提出的。頓悟說認為人遇到問題時，會重組問題情景的當前結構，以彌補問題 的缺口，達到新的完形，從而聯(lián)想起一種可行的解決方案。頓悟說強調(diào)了解決問 題的認知成分，即個體對問題情景的理解"及重組情景對問題解決的作用。但是苛

16、勒卻認為這種頓悟是先驗的，帶有唯心成分，同時，忽略了對問題解決過程的研 究。(2)信息加工理論信息加工理論把問題解決看成是信息加工系統(tǒng)對信息的加工，將最初的信息 經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換成最終的信息狀態(tài)。對這一理論研究最有成效的是紐厄爾和西蒙， 他們設計了 “通用問題解決程序”，用計算機模擬人解決問題的行為。這一程序揭 示了問題解決的過程。他們認為在問題解決的過程中，個體要遇到各種問題情景, 問題情景的總和就構成了問題的狀態(tài)。問題狀態(tài)一般分為初始狀態(tài)、中間狀態(tài)和 目標狀態(tài)，問題解決的過程就是將初始狀態(tài)經(jīng)過中間狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕藸顟B(tài)。從初 始狀態(tài)到目標狀態(tài)有兩種途徑：算法式和啟發(fā)式。算發(fā)式就是將達到目標的各種

17、可能方法都算出來，這種方法非常細致，費時費力，保證成功。啟發(fā)式就是根據(jù) 目標試探著尋找那些趨向目標狀態(tài)的方法，不對所有辦法進行試探，這種方法比 較省力，但是不能保證一定成功。信息加工理論從信息加工轉(zhuǎn)換的角度來看待問 題解決的過程，對我們理解問題解決的本質(zhì)有一定意義，但是人類信息加工與計 算機信息加工還是有本質(zhì)差異的。(3)現(xiàn)代認知派的模式奧蘇貝爾等人的模式奧蘇貝爾和魯賓遜(Ausubel& Robinson)以幾何問題的解決為原型，于1969 年提出了一個解決問題模式(見圖1)。這個模式表明，解決問題一般要經(jīng)歷下述 四個階段。5填補空隙驗奧蘇貝爾解決問題模式（圖1）a.呈現(xiàn)問題情景命題

18、。b.明確問題的目標和已知條件。c.填補空隙。d.解答之后的檢驗。格拉斯的模式根據(jù)格拉斯（Class） 1985年的觀點,可以把問題解決的過程劃分為互相區(qū)別又 互相聯(lián)系的四個階段（見圖2）。格拉斯的問題解決模式（圖2）a.形成問題的初始表征。b.制定計劃。c.重構問題表征。d.執(zhí)行計劃和檢驗結果。基克等人的模式基克（Gick）等人根據(jù)對解決問題策略的研究，認為一般性的解決問題的策略包 括四個階段，并在此基礎上提出了一種有助于一般性問題解決教學的模式（見圖3）?；说膯栴}解決模式（圖3）a.理解與表征問題。b.尋求解答。c.嘗試解答。d.評價。從以上三種模式可見，現(xiàn)代認知派模式基本上都認為，問題

19、解決就是把問題 劃分成諸多成分，從記憶中激活舊有信息，或?qū)ふ倚碌男畔?，如果失敗了，就?能退回到最初的問題，另找方法，或重新定義問題或?qū)で蠼獯饐栴}的方法。這種 問題解決不是線性的，問題解決者可能跳來跳去，跨步或聯(lián)合一些步驟。3 .問題解決能力的訓練關于培養(yǎng)學生問題解決能力的訓練，國內(nèi)外有不少的實驗研究，把它們歸納 起來可以總結為兩種訓練形式：一種是直接培養(yǎng)開設思維策略訓練課，運用 日常生活中的實例進行思維策略的訓練；另一種是間接訓練一把發(fā)展學生思維 能力貫穿于各科教學的知識傳授中。許多研究表明，直接培養(yǎng)方式與具體學科知 識無直接聯(lián)系，脫離了學科教學，這種思維訓練只對學生解決日常生活的問題有 良

20、好的效果，但它卻很難促進學生學習，提高學科成績。針對國外幾種著名的思 維訓練教程，如費厄斯坦的工具強化教程，德波諾的GORT教程，科文頓等 人創(chuàng)編的創(chuàng)造性思維教程等，有人評論指出這些訓練能夠有效地提高智力測 驗分數(shù)，但對學科教學沒有很直接的促進作用。所以，在實際教學中，我們認為培養(yǎng)學生解決問題的能力，完全可以結合各 門學科的內(nèi)容來進行訓練和提高。本實驗就是在具體學科（物理）進行解題思維 策略訓練，并利用元認知訓練來培養(yǎng)認知主體對自身認知活動的計劃、監(jiān)控、評 價和調(diào)節(jié)，來提高學生解決具體學科問題的能力。7基克的問題解決模式（圖3）英式可見，現(xiàn)代認知派模式基本上都認為，問題解決就是把問題 從記憶中

21、激活舊有信息，或?qū)ふ倚碌男畔ⅲ绻×?，就?可題，另找方法，或重新定義問題或?qū)で蠼獯饐栴}的方法。這種 生的，問題解決者可能跳來跳去，跨步或聯(lián)合一些步驟。出的訓練£問題解決能力的訓練，國內(nèi)外有不少的實驗研究，把它們歸納 對種訓練形式：一種是直接培養(yǎng)開設思維策略訓練課，運用 列進行思維策珞的訓練；另一種是間接訓練把發(fā)展學生思維 改學的知識傳授中。許多研究表明，直接培養(yǎng)方式與具體學科知 兌離了學科教學，這種思維訓練只對學生解決日常生活的問題有 士卻很難促進學生學習，提高學科成績。針對國外幾種著名的思 長厄斯坦的工具強化教程，德波諾的GORT教程，科文頓等 生思維教程等，有人評論指出這些

22、訓練能夠有效地提高智力測 斗教學沒有很直接的促進作用。示教學中，我們認為培養(yǎng)學生解決問題的能力，完全可以結合各 生行訓練和提高。本實驗就是在具體學科（物理）進行解題思維 月元認知訓練來培養(yǎng)認知主體對自身認知活動的計劃、監(jiān)控、評 5學生解決具體學科問題的能力。7決問題的方法和手段，從而減少認知活動的盲目性、沖動性，提高問題解決的效 率和成功的可能性。我國古代思想家老子說：“知人者智，自知者明。''這句話精 辟地說明了自我監(jiān)控與調(diào)節(jié)的重要性。同時，從信息加工理論來看，自我監(jiān)控自我調(diào)節(jié)的元認知實質(zhì)上是種反饋 活動。瑞士心理學家皮亞杰曾經(jīng)說過：“自我調(diào)節(jié)是主體以一種既是逆向動作（回 路

23、系統(tǒng)或反饋）又是預見性的適應，來構破一個永久性的補充系統(tǒng)。”他在這里特 別說明了逆向動作即反饋，它可預見性地明確哪些是不適應的行為，哪些是適應 的行為，在系統(tǒng)的活動中，它是進行自我調(diào)節(jié)的依據(jù)，通過它可以使系統(tǒng)不斷地 向前運動、發(fā)展?？刂普摰膭?chuàng)始人維納曾說過，反饋就是“根據(jù)過去操作的情況 去調(diào)整未來的行為無論是生物還是機器的系統(tǒng)運動中，通過反饋可以使行為得 到調(diào)整和控制，使預定的目的得以實現(xiàn)。如果沒有反饋的話，系統(tǒng)就無法進行有 目的的運動。人在問題解決過程中實際就是一個接受、傳遞知識信息的自控運動 系統(tǒng)，它是有具體目標的一系列活動，它的活動過程包含有信息的輸入、存儲、 處理、運用以及反饋各環(huán)節(jié)。

24、前面所說的自我監(jiān)控、自我調(diào)節(jié)實際就是反饋環(huán)節(jié)， 通過它可以回顧、檢查原來問題解決的情況，從而可以發(fā)現(xiàn)、肯定正確的策略、 方法，改正錯誤的或有缺點的思維方式，使整個解題活動能按預定的目標進行控 制，平穩(wěn)地發(fā)展，最后達到解決問題。元認知在認知活動中所起的重要作用已反映在智力理論的新進展中。1979年， 美國心理學家斯登伯格（stemberg）從信息加工的角度提出了新的智力模型。他 認為，從功能角度分析，信息加工可以分為五種成分：元成分、操作成分、獲得 成分、保持成分、遷移成分。在上述五種成分中，只有元成分能夠激活其它任 何一種成分或者從任一其它成分中直接得到反饋信息。所以，整個認知活動的一 切控制

25、都是通過元成分來實現(xiàn)的，而其它各種成分之間則只能間接地相互激活或 傳輸信息，即必須通過元成分的中介傳遞作用。由此可見，在人的智力活動中， 元認知處于支配地位，對整個活動起控制、調(diào)節(jié)作用?？傊?，雖然不同的理論家在具體構造他們的理論時采用的術語和表達方式有 所不同，但他們的基本思想是一致的，即重視認知主體對自己的認知活動的計劃、 監(jiān)控、評價和調(diào)節(jié)，重視人的心理活動中自我調(diào)節(jié)、自我監(jiān)控等高級控制過程。2.元認知訓練元認知是否就是一般的認知過程或能力呢？斯萬遜(Swanson, 1990)運用元 認知問卷量表和認知能力測驗及基本技能綜合測驗將被試分成2X2四個組進行實 驗。結果發(fā)現(xiàn)，元認知是一種不同于

26、一般認知的獨立結構，元認知與一般能力傾 向各自作為獨立的加工過程行使作用，高元認知能力組的成績優(yōu)于低元認知能力 組。其中，高元認知低一般能力組的成績優(yōu)于低元認知高一般能力組。 可見，如果沒有元認知策略的使用，解決問題時即使有較好的一般能力也不能很 好地發(fā)揮。相反，如果能有很好的元認知知識卻能夠彌補一般能力的不足。因此, 可以說元認知能力有別于一般認知能力，對元認知能力的訓練有特別重要的意義?？埔?king, 1991)進行了一項問題解決中的策略提問訓練的實驗研究 將5年級學生分成三組，兩人一組，解決電腦輔助問題，結果表明訓練學生就一 些認知策略相互提問(利用元認知訓練問題單)有助于提高元認知能

27、力和解決問 題的能力。運用傳統(tǒng)的河內(nèi)塔問題進行元認知實驗研究，發(fā)現(xiàn)向?qū)W生提出“你為 什么那樣做”的問題可以激發(fā)元認知加工過程(即個體的思維加工過程)，能夠使 人的注意力從指向信息加工的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到信息加工的過程，意識到自己正在干什 么和怎么干的，能使人重新審視自己的思維過程，更好地監(jiān)控、評價、調(diào)節(jié)和修 正自己的認知活動，從而提高解決問題的成績。有人(Schoenfeld 1979)進行了一項教大學生掌握數(shù)學啟發(fā)式問題實驗。訓 練中，先舉行了 5個題目的前測，然后進行20個例題的教學訓練。給實驗組的大 學生一張羅列和解釋各種啟發(fā)式的紙單，在每節(jié)課訓練中，所練習的問題都屬 于同一個啟發(fā)式，練習時明確

28、告訴學生應該用什么啟發(fā)式來解決本節(jié)課的習題。 訓練結束后有5個題的后測?？墒菍Ρ冉M沒有得到上述一系列啟發(fā)式，每一節(jié)課 所解的題目也不是用同一啟發(fā)式來解決的。結果證明，訓練組的平均正確率從前 測的20%上升為后測的65%,而對比組前測和后測均為25%川。實驗表明，結合具 體學科進行元認知訓練的確能提高問題解決能力和元認知水平。另一些研究已通過閱讀能力隨元認知水平的不同而不同這一事實證明了元認 知與閱讀理解的直接關系o Paris和Myers (1981)對閱讀理解能力強的及差 的被試作了比較研究，發(fā)現(xiàn)閱讀能力強的被試知道更多的閱讀策略，閱讀時能檢 測出更多的錯誤信息，并能更準確地回憶出課文的主要

29、內(nèi)容。在提高兒童對策略10向各自作為獨立的加工過程行使作用，高元認知能力組的成績優(yōu)于根 ，組。其中，高元認知一低一般能力組的成績優(yōu)于低元認知高一 可見，如果沒有元認知策略的使用，解決問題時即使有較好的一般國 好地發(fā)揮。相反，如果能有很好的元認知知識卻能夠彌補一般能力的 可以說元認知能力有別于一般認知能力，對元認知能力的訓練有特別科因(king, 1991)進行了一項問題解決中的策略提問訓練的多 將5年級學生分成三組，兩人一組，解決電腦輔助問題，結果表明V 些認知策略相互提問(利用元認知訓練問題單)有助于提高元認知胤 題的能力。運用傳統(tǒng)的河內(nèi)塔問題進行元認知實驗研究，發(fā)現(xiàn)向?qū)W4 什么那樣做”的問

30、題可以激發(fā)元認知加工過程(即個體的思維加工過 人的注意力從指向信息加工的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到信息加工的過程，意識到自 么和怎么干的，能使人重新審視自己的思維過程，更好地監(jiān)控、評傷 正自己的認知活動，從而提高解決問題的成績。有人(Schoenfeld 1979)進行了一項教大學生掌握數(shù)學啟發(fā)式市 練中，先舉行了 5個題目的前測，然后進行20個例題的教學訓練。經(jīng) 學生一張羅列和解釋各種啟發(fā)式的紙單，在每一節(jié)課訓練中，所練工 于同一個啟發(fā)式，練習時明確告訴學生應該用什么啟發(fā)式來解決本節(jié) 訓練結束后有5個題的后測?？墒菍Ρ冉M沒有得到上述一系列啟發(fā)M 所解的題目也不是用同一啟發(fā)式來解決的。結果證明，訓練組的平B

31、測的20%上升為后測的65%,而對比組前測和后測均為25%tHJ o實驗笊 體學科進行元認知訓練的確能提高問題解決能力和元認知水平。另一些研究已通過閱讀能力隨元認知水平的不同而不同這一事鄉(xiāng) 知與閱讀理解的直接關系0. Paris和Myers (1981)對閱讀理解價 的被試作了比較研究，發(fā)現(xiàn)閱讀能力強的被試知道更多的閱讀策略， 測出更多的錯誤信息，并能更準確地回憶出課文的主要內(nèi)容.在提市10I可育 hl IF力少仕 1J IXJ 卜E，IE/U 八2n匕，JRU： ,組。其中，高元認知一低一般能力組的成績優(yōu)于低元認 可見，如果沒有元認知策略的使用，解決問題時即使有較 好地發(fā)揮。相反，如果能有很

32、好的元認知知識卻能夠彌補 可以說元認知能力有別于一般認知能力，對元認知能力的i科因(king, 1991)進行了一項問題解決中的策略提 將5年級學生分成三組，兩人一組，解決電腦輔助問題， 些認知策略相互提問(利用元認知訓練問題單)有助于提 題的能力。運用傳統(tǒng)的河內(nèi)塔問題進行元認知實驗研究， 什么那樣做”的問題可以激發(fā)元認知加工過程(即個體的, 人的注意力從指向信息加工的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到信息加工的過程 么和怎么干的，能使人直新審視自己的思維過程，更好地 正自己的認知活動，從而提高解決問題的成績。有人(Schoenfeld 1979)進行了一項教大學生掌握數(shù) 練中，先舉行了 5個題目的前測，然后進行20

33、個例題的劫 學生一張羅列和解釋各種啟發(fā)式的紙單，在每一節(jié)課訓練 于同一個啟發(fā)式，練習時明確告訴學生應該用什么啟發(fā)式 訓練結束后有5個題的后測?？墒菍Ρ冉M沒有得到上述一 所解的題目也不是用同一啟發(fā)式來解決的。結果證明，訓 測的20%上升為后測的65%,而對比組前測和后測均為25% 體學科進行元認知訓練的確能提高問題解決能力和元認知.另一些研究已通過閱讀能力隨元認知水平的不同而不 知與閱讀理解的直接關系'° Paris和Myers (1981)對 的被試作了比較研究，發(fā)現(xiàn)閱讀能力強的被試知道更多的 測出更多的錯誤信息，并能更準確地回憶出課文的主要內(nèi) 自我評價和自我控制能力明顯增強

34、，為思維策略和元認知訓練奠定了基礎。2.高中生解物理題過程主要認知障礙分析(1)物理知識方面物理知識對于學生解題非常重要，然而學生在知識方面卻存在許多問題：物 理概念、規(guī)律模糊不清、知識零散，沒有形成清晰的知識結構，缺乏動態(tài)的程序 性知識和策略性知識。當代認知心理學認為知識重要，但并不意味著頭腦中的知 識越多，解決問題的能力就越強。只有使知識條件化、結構化、自動化、策略化, 才能有效地用來創(chuàng)造性地解決問題(張慶林，1992)。(2)智慧水平智慧水平是影響問題解決特別是創(chuàng)造性問題解決的重要因素。智慧水平高的 學生，解決問題較易取得成功，智慧水平低的學生，解決問題時容易遭受失敗。 這是因為智力中的

35、推理能力、理解力、記憶力、信息加工能力和分析能力等成分 都影響看問題解決。(3)分析不夠平常在教學中發(fā)現(xiàn)，許多同學解題時根本不認真分析題意，一拿到題就忙于 套公式進行計算，其結果就可想而知。還有一些同學認為分析題意很重要，但往 往就是拿到題不知從何下手，特別是見到陌生股尤其如此。從一個實驗分析也可 證明分析題意對于解決問題的重要性：優(yōu)秀生解題過程中用時比例最高的是在分 析階段，而學困生用時比例最高的是在計算階段(。(4)缺乏有效的思維策略和自我監(jiān)控與調(diào)節(jié)大量的研究表明：學習能力強的學生在有關學習的元認知方面的發(fā)展水平都 比較高，即他們具有較多的有關學習及問題解決策略方面的知識，并善于監(jiān)控自 己

36、的學習過程，靈活地運用各種策略，去達到特定的目標。學習能力差的學生則 正好相反，雖然他們在有關知識的水平方面同許多能力強的學生基本相同，但是 他們有關學習及問題解決策略方面的知識卻比較貧乏，也不善于根據(jù)材料、任務 的不同而靈活地采用不同的策略。可見，缺乏認知策略及自我監(jiān)控和調(diào)節(jié)的參與 是學生解題能力不夠理想的一個關鍵因素。結合上面分析可知，物理基礎知識等因素并非決定解決問題能力的決定因素， 而學生缺乏認知策略和自我監(jiān)控與調(diào)節(jié)能力才是影響解題能力的決定因素。因此， 為了提高學生解決問題的能力，很有必要進行結合思維策略和無認知訓練。（四）高中生結合思維策略的元認知訓練模式的構建最近，認知心理學家認

37、為，結合具體學科傳授一般認知策略的同時進行元認 知訓練，能提高學生解決問題的能力。它能使人更加意識到解決問題時自己的認 知加工策略，更自覺地使用所學的有效知識和策略方法。常見的元認知訓練方法 有：啟發(fā)式自我提問法、相互提問法、知識傳授法、計算機程序教學法等3）.物理解題，尤其是求解探索性的物瘴問題是一個復雜的智力活動，所以解題 過程要充分利用元認知監(jiān)控、調(diào)節(jié)功能，不斷地對解題過程進行自我評估并隨時 加以必要的調(diào)整，不斷修正錯誤，調(diào)整目標，變換策略，取得進步。問題解決涉及問題解決的階段劃分。杜威（1933）最早提出解決問題階段劃 分，他把問題解決劃分為五個階段：表征問題、界定問題、提出假設、檢驗

38、假設、 選擇最佳假設。雷夫和海勒（Reif & Heller, 1988）從三階段理論出發(fā)，把問題 解決分成分析問題、搜尋問題的解、對解的評價三個階段的思維策略。我們根據(jù) 教學實際，并結合現(xiàn)代認知派問題解決階段劃分，把物理問題解決分成四個階段： 問題表征、問題決策、執(zhí)行決策、評價和總結。根據(jù)前面介紹的現(xiàn)代認知派問題解決模式，以及信息加工理論，結合元認知 監(jiān)控和調(diào)節(jié)作用，構建了一個高中生解物理題的模式（見圖4）大雙高中生解物理題模式（圖4）本實蛉通過構建的解題模式，采用思維策略訓練和元認知訓練相結合，運用 啟發(fā)式自我提問法，來提高學生解決物理問題的能力和元認知能力，并實現(xiàn)在相 近學科有普

39、遍遷移性。二、實驗方法（一）實驗被試被試選自重慶30中學高2002級兩個班進行。兩個班各方面條件相近，其成 績基本一樣。根據(jù)前測成績（分優(yōu)、中、差三等）對兩班學生進行配對，相應分13（四）高中生結合思維策略的元認知訓練模式的構建最近，認知心理學家認為，結合具體學科傳授一般認知策略的同時進行元認 知訓練，能提高學生解決問題的能力。它能使人更加意識到解決問題時自己的認 知加工策略，更自覺地使用所學的有效知識和策略方法。常見的元認知訓練方法 有：啟發(fā)式自我提問法、相互提問法、知識傳授法、計算機程序教學法等3）.物理解題，尤其是求解探索性的物瘴問題是一個復雜的智力活動，所以解題 過程要充分利用元認知監(jiān)

40、控、調(diào)節(jié)功能，不斷地對解題過程進行自我評估并隨時 加以必要的調(diào)整，不斷修正錯誤，調(diào)整目標，變換策略，取得進步。問題解決涉及問題解決的階段劃分。杜威（1933）最早提出解決問題階段劃 分，他把問題解決劃分為五個階段：表征問題、界定問題、提出假設、檢驗假設、 選擇最佳假設。雷夫和海勒（Reif & Heller, 1988）從三階段理論出發(fā)，把問題 解決分成分析問題、搜尋問題的解、對解的評價三個階段的思維策略。我們根據(jù) 教學實際，并結合現(xiàn)代認知派問題解決階段劃分，把物理問題解決分成四個階段： 問題表征、問題決策、執(zhí)行決策、評價和總結。根據(jù)前面介紹的現(xiàn)代認知派問題解決模式，以及信息加工理論，

41、結合元認知 監(jiān)控和調(diào)節(jié)作用，構建了一個高中生解物理題的模式（見圖4）大雙高中生解物理題模式（圖4）本實蛉通過構建的解題模式，采用思維策略訓練和元認知訓練相結合，運用 啟發(fā)式自我提問法，來提高學生解決物理問題的能力和元認知能力，并實現(xiàn)在相 近學科有普遍遷移性。二、實驗方法（一）實驗被試被試選自重慶30中學高2002級兩個班進行。兩個班各方面條件相近，其成 績基本一樣。根據(jù)前測成績（分優(yōu)、中、差三等）對兩班學生進行配對，相應分13成3個不同層次的實驗組與控制組。（二）實驗材料1 .教學材料首先從年級上選取5名優(yōu)生和5名中差生，讓他們解決4道不同類型的物理 電學計算題，采用個別測試的方法，要求他們在

42、解題時并同時出華思維，將自己 的思路表達出來，同時實驗者記下他們的解題時間、思考過程及思路，從中分析 出優(yōu)生和中差生解決物理題的不同特點。同時，進行分組座談，了解他們解物理 題的經(jīng)驗及困難。并在此基礎上，結合有關文獻及中學的實際教學情況，編寫出 能提高學生解題能力的訓練教材解決高中學生物理解題能力訓練教程（見 附錄一）。2 .測查材料（1）狀態(tài)元認知問卷（見附錄二）如前后測都使用該問卷。由于該問卷是用來測驗狀態(tài)元認知的，所以測查時， 要求被試在針對自己剛結束的考試之中的狀況來回答問題問卷分為計劃（4、8、 12、16、20 題），監(jiān)視（2、6、10、14, 18 題）、認知策略（3、7、11、

43、15> 19 題）、自我意識（1、5、9、13、17題）四個方面。對這20題，都要求被試進行自 我評價，從自己“從不會這樣”到“總是這樣”分四級計分，即（4分）。（2）解答物理習題自我調(diào)控單（見附錄三）實驗組學生接受思維策略及元認知訓練，練習時先讀“自我調(diào)控單”，就每個 問題向自己提問，并將每個問題的答案寫在旁邊，然后再完整地解答習題，這樣 做的目的就是促使學生主動、自覺地使用調(diào)控單，真正掌握解題的思維方法，監(jiān) 控自己解決問題的認知加工過程。（3）解題能力測驗試題請物理教斫員根據(jù)教學內(nèi)容編寫了兩套測驗試題，一套用于前測，一套用于 后測。（4）實驗后的問卷調(diào)查（見附錄四）為了進一步考查思維

44、策略及元認知訓練的效果而專門設計治。成3個不同層次的實驗組與控制組。（二）實驗材料1 .教學材料首先從年級上選取5名優(yōu)生和5名中差生，讓他們解決4道不同類型的物理 電學計算題，采用個別測試的方法，要求他們在解題時并同時出華思維，將自己 的思路表達出來，同時實驗者記下他們的解題時間、思考過程及思路，從中分析 出優(yōu)生和中差生解決物理題的不同特點。同時，進行分組座談，了解他們解物理 題的經(jīng)驗及困難。并在此基礎上，結合有關文獻及中學的實際教學情況，編寫出 能提高學生解題能力的訓練教材解決高中學生物理解題能力訓練教程（見 附錄一）。2 .測查材料（1）狀態(tài)元認知問卷（見附錄二）如前后測都使用該問卷。由于

45、該問卷是用來測驗狀態(tài)元認知的，所以測查時， 要求被試在針對自己剛結束的考試之中的狀況來回答問題問卷分為計劃（4、8、 12、16、20 題），監(jiān)視（2、6、10、14, 18 題）、認知策略（3、7、11、15> 19 題）、自我意識（1、5、9、13、17題）四個方面。對這20題，都要求被試進行自 我評價，從自己“從不會這樣”到“總是這樣”分四級計分，即（4分）。（2）解答物理習題自我調(diào)控單（見附錄三）實驗組學生接受思維策略及元認知訓練，練習時先讀“自我調(diào)控單”，就每個 問題向自己提問，并將每個問題的答案寫在旁邊，然后再完整地解答習題，這樣 做的目的就是促使學生主動、自覺地使用調(diào)控單，

46、真正掌握解題的思維方法，監(jiān) 控自己解決問題的認知加工過程。（3）解題能力測驗試題請物理教斫員根據(jù)教學內(nèi)容編寫了兩套測驗試題，一套用于前測，一套用于 后測。（4）實驗后的問卷調(diào)查（見附錄四）為了進一步考查思維策略及元認知訓練的效果而專門設計治。（三）實驗設計本實驗采用單因素分層等組實驗設計。自變量為結合物理電學部分,（恒定電 流部分）進行思維策略和元認知訓練，因變量為學生的元認知水平和解決電學問 題能力.（四）實驗程序.1 .前測同時對兩組學生進行前測，完后馬上進行元認知狀態(tài)問卷調(diào)查.根據(jù)考試成 績把被試分成優(yōu)、中、差三等，再對兩組學生進行配對，使兩組情況基本相同， 再隨機確定一組為實驗組，另一

47、組為控制組。其中優(yōu)生6對，甲等生22對，差生 10對,共38對。2 .處理實驗組接受思維策略及元認知訓練，每周1課時，時間共2個月，控制組進 行常規(guī)教學外不進行任何思維策略及元認知訓練。為了控制無關因素的影響，實 驗組、控制組都由同一位教師任教，除實驗組進行思維策略及元認知訓練外，其 它如教學內(nèi)容、教學時間、練習量兩組都基本相同.3 .后測訓練結束后，利用后測試題進行,解題能力測驗，并利用元認知狀態(tài)問卷測試 元認知水平。4 .問卷調(diào)查了解學生對實驗效果進行自我評定。三、實驗結果（一）實驗組、控制組前后測物理成績差異比較表1實驗組、控制組前后測物理成績表1時/組別人數(shù)成績(X±S)ZP

48、前測實驗組3866. 79 ±12. 920.37P>0.05控制組3865. 66 + 13.47后測實驗組3874.29±12.752.05P<0.05控制組386& 18士士. 2715（三）實驗設計本實驗采用單因素分層等組實驗設計。自變量為結合物理電學部分,（恒定電 流部分）進行思維策略和元認知訓練，因變量為學生的元認知水平和解決電學問 題能力.（四）實驗程序.1 .前測同時對兩組學生進行前測，完后馬上進行元認知狀態(tài)問卷調(diào)查.根據(jù)考試成 績把被試分成優(yōu)、中、差三等，再對兩組學生進行配對，使兩組情況基本相同， 再隨機確定一組為實驗組，另一組為控制組

49、。其中優(yōu)生6對，甲等生22對，差生 10對,共38對。2 .處理實驗組接受思維策略及元認知訓練，每周1課時，時間共2個月，控制組進 行常規(guī)教學外不進行任何思維策略及元認知訓練。為了控制無關因素的影響，實 驗組、控制組都由同一位教師任教，除實驗組進行思維策略及元認知訓練外，其 它如教學內(nèi)容、教學時間、練習量兩組都基本相同.3 .后測訓練結束后，利用后測試題進行,解題能力測驗，并利用元認知狀態(tài)問卷測試 元認知水平。4 .問卷調(diào)查了解學生對實驗效果進行自我評定。三、實驗結果（一）實驗組、控制組前后測物理成績差異比較表1實驗組、控制組前后測物理成績表1時/組別人數(shù)成績(X±S)ZP前測實驗組

50、3866. 79 ±12. 920.37P>0.05控制組3865. 66 + 13.47后測實驗組3874.29±12.752.05P<0.05控制組386& 18士士. 2715由表1可知，實驗組和控制組前測成績差異不顯著，(Z=0.37,P>0.05),后測成績差異顯著(Z=2.05,P<0.05),說明訓練能顯著地提高學生的解題能力。(二)實驗組、控制組前后測元認知水平差異比較表2實驗組、控制組前后測元認知水平表時間組別人數(shù)元認知水平(6土S)ZP前測實驗組3845. 61 ±6. 410.22PX).O5控制組3845.

51、26±7.69后洌實驗組3852. 58 ±7.274.31P<0.01控制組3845. 58±6.88由表2可知，實驗組和控制組前測元認知水平差異不顯著(Z=0.22,P>0.05), 后測元認知水平差異顯著(Z=4.31, P<0.01).說明訓練對提高學生的元認知水平 效果顯著，(三)實驗組、控制組優(yōu)、中、差不同水平學生物理成績比較表3關于兩組不同水平學生物理成績比較時間水平組別人數(shù)成績(X+S)TP前測優(yōu)實驗組687.17+2.410.56P>0.05控制組685.83±5. 34中實驗組2268. 68 ±6.

52、 030.41P>0.05控制組2267.91 ±6. 48差實驗組1050. 40 ±5.000.74P>0.05控制組1048.60±5. 78后測,1優(yōu)實驗組688.6712. 870.85P>0.05控制組686. 67±4. 96中實驗組2278.41±6.413.70P<0.01控制組2270. 50 + 7.71差實驗組1056.60+6. 951.50P>0.05控制組10 ;52.00+6. 74由表3可知，兩組優(yōu)生與優(yōu)生及差生與差生之間前、后測成績均無顯著差異16由表1可知，實驗組和控制組前測成

53、績差異不顯著，(Z=0.37,P>0.05),后測成績差異顯著(Z=2.05,P<0.05),說明訓練能顯著地提高學生的解題能力。(二)實驗組、控制組前后測元認知水平差異比較表2實驗組、控制組前后測元認知水平表時間組別人數(shù)元認知水平(6土S)ZP前測實驗組3845. 61 ±6. 410.22PX).O5控制組3845. 26±7.69后洌實驗組3852. 58 ±7.274.31P<0.01控制組3845. 58±6.88由表2可知，實驗組和控制組前測元認知水平差異不顯著(Z=0.22,P>0.05), 后測元認知水平差異顯著(

54、Z=4.31, P<0.01).說明訓練對提高學生的元認知水平 效果顯著，(三)實驗組、控制組優(yōu)、中、差不同水平學生物理成績比較表3關于兩組不同水平學生物理成績比較時間水平組別人數(shù)成績(X+S)TP前測優(yōu)實驗組687.17+2.410.56P>0.05控制組685.83±5. 34中實驗組2268. 68 ±6. 030.41P>0.05控制組2267.91 ±6. 48差實驗組1050. 40 ±5.000.74P>0.05控制組1048.60±5. 78后測,1優(yōu)實驗組688.6712. 870.85P>0.0

55、5控制組686. 67±4. 96中實驗組2278.41±6.413.70P<0.01控制組2270. 50 + 7.71差實驗組1056.60+6. 951.50P>0.05控制組10 ;52.00+6. 74由表3可知，兩組優(yōu)生與優(yōu)生及差生與差生之間前、后測成績均無顯著差異16由表1可知，實驗組和控制組前測成績差異不顯著，(Z=0.37,P>0.05),后測成績差異顯著(Z=2.05,P<0.05),說明訓練能顯著地提高學生的解題能力。(二)實驗組、控制組前后測元認知水平差異比較表2實驗組、控制組前后測元認知水平表時間組別人數(shù)元認知水平(6土S)

56、ZP前測實驗組3845. 61 ±6. 410.22PX).O5控制組3845. 26±7.69后洌實驗組3852. 58 ±7.274.31P<0.01控制組3845. 58±6.88由表2可知，實驗組和控制組前測元認知水平差異不顯著(Z=0.22,P>0.05), 后測元認知水平差異顯著(Z=4.31, P<0.01).說明訓練對提高學生的元認知水平 效果顯著，(三)實驗組、控制組優(yōu)、中、差不同水平學生物理成績比較表3關于兩組不同水平學生物理成績比較時間水平組別人數(shù)成績(X+S)TP前測優(yōu)實驗組687.17+2.410.56P>0.05控制組685.83±5. 34中實驗組2268. 68 ±6. 030.41P>0.05控制組2267.91 ±6. 48差實驗組1050. 40 ±5.000.74P>0.05控制組1048.60±5. 78后測,1優(yōu)實驗組688.6712. 870.85P>0.05控制組6