在科學探究活動中獲獎科研報告

在科學探究活動中獲獎科研報告從2010年起，元認知概念便被引進筆者所在學校的科學課程中，其在推動課程改革和學生有效學習方面發(fā)揮了積極作用，但也產(chǎn)生了一些新問題。比如，學生的元認知能力在科學課堂中究竟應(yīng)該如何發(fā)展？對此，結(jié)合科學課堂教學和相應(yīng)年段學生的心理發(fā)展水平，筆者所在學校對學生元認知能力進行了系列化研究，如利用各種途徑和輔助手段，讓學生的思維過程顯性化等?，F(xiàn)筆者就元認知相關(guān)問題與各位同行方家做一探討。

一、元認知的概念及其價值

元認知概念最早出現(xiàn)在美國心理學家弗拉維爾在1976年出版的《認知發(fā)展》一書中。弗拉維爾對元認知作了一個簡化的界定：反映或調(diào)節(jié)認知活動的任一方面的知識或者認知活動。通俗地講，就是指人的自我學習能力。

元認知有兩個基本功能：一是意識性，能使學習者明確自己擁有什么知識，自己正在做什么，做得怎樣，進展如何；二是調(diào)控性，使學習者能隨時根據(jù)自己對認知活動的認識，不斷進行調(diào)整、改進和完善，并使認識活動能有效地向目標逼近。因此，元認知在學習中的作用體現(xiàn)為深層次提高學習者的自主學習能力，并從根本上提高學習效率。

二、元認知與科學課程的關(guān)聯(lián)

《科學（3-6年級）課程標準》的總目標要求，通過小學科學課程的學習，讓學生逐漸養(yǎng)成科學的行為習慣和生活習慣；了解科學探究的過程和方法，嘗試應(yīng)用于科學探究活動，逐步學會科學地看問題、想問題。在科學探究的分目標中，也有相應(yīng)的要求：能用自己擅長的方式表達探究結(jié)果，進行交流，并參與評議。

綜觀兒童元認知發(fā)展的歷程，元認知調(diào)節(jié)有一個從他控走向自控的過程。在這個過程中教師起著中介作用，故教師應(yīng)當思考如何通過適當?shù)慕虒W策略，來使學生從他控狀態(tài)進入自控狀態(tài)。這有賴于教師的計劃、策略、言語暗示和提醒等。在探究式科學活動中，關(guān)注學生元認知能力的發(fā)展，就是要把教師的授課策略不斷轉(zhuǎn)化為學生的學習策略，就是要增強學生科學學習的自主性及反思能力。

三、在探究實驗中應(yīng)用元認知監(jiān)控的實踐

筆者所在學校使用的是教育科學出版社的教材，其編寫特色是讓學生經(jīng)歷典型的探究活動?，F(xiàn)以其中的五年級下冊“時間的測量”單元中“擺的研究”一課為例，重點介紹如何在探究活動中抓住各種生成性問題，利用提問等教學方法，發(fā)展學生元認知能力，將學生的思維過程顯性化，引發(fā)其思維的自我監(jiān)控和自我調(diào)節(jié)。

實施教學目標中的“運用對比實驗的方法，使學生認識到擺的快慢與什么有關(guān)系，知道對比實驗中的定變量關(guān)系，讓學生經(jīng)歷一個觀察現(xiàn)象—推理判斷—制訂方案—論證計劃的可行性活動過程”與“初步意識到精確測量結(jié)果的得到是需要反復測量的”這一部分時，就可用元認知監(jiān)控理論，對學生面對的問題進行追蹤指導，引導學生將面對的問題轉(zhuǎn)化為可操作的測量實驗，指導學生運用科學的方法來解決問題。

實驗的關(guān)鍵在于分別針對“擺長、擺幅與擺錘重量”三個影響因素設(shè)計對比實驗，最后進行數(shù)據(jù)分析，比較在相同時間內(nèi)的擺動次數(shù)，分析得出影響擺的快慢的因素。但事實上，對于五年級的學生來說，“只改變一個條件，控制其他條件不變”的實驗操作是有難度的。學生的關(guān)注點都在變量上，而注意控制變量，就會因為忽略對不變量的控制導致實驗失誤。

因此，在動手實驗之前，教師可以先把這個問題提出來：“我們改變每次實驗的擺繩長度，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)過快速討論，學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，寫在表格的最左邊。這時教師可以追加提問：“原來繩長、兩倍繩長、三倍繩長設(shè)定為多少才合適？”每個小組先把實驗參數(shù)寫下來，快速瀏覽過后，筆者發(fā)現(xiàn)，對于擺繩長度的設(shè)計，有一個組是這樣定的：2厘米、4厘米、6厘米（因為這套裝置繩長可以設(shè)置到18厘米，因此這樣的參數(shù)可以提出來討論）。當筆者把這組參數(shù)提出來時，五年級的學生并沒有出現(xiàn)“一面倒”的意見，對于這樣的設(shè)置有什么不好的問題，只有個別組認為可以設(shè)置到18厘米的裝置，而現(xiàn)在只用了6厘米，有點“浪費”材料。最后的討論結(jié)果是，這個組還是按照這樣的參數(shù)進行實驗，但是每個組在實驗時，更加注意可能出現(xiàn)的情況了。

經(jīng)過全班討論后的實驗記錄表，修改了實驗參數(shù)的記錄形式，于是三個參數(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“擺繩的長度”則增加到“原來繩長：（）厘米；兩倍繩長：（）厘米；三倍繩長：（）厘米”。通過增加了這樣的記錄，能提醒學生在實驗過程中保證變量的有效控制，得出比較好的分析結(jié)果。

最后匯報添加實驗的原因時，一組同學說：“實驗參數(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，這個實驗，如果只是改變了繩長的2厘米，就需要多做很多組，實驗的時間和次數(shù)就要增加，原來練習冊上提示成倍增加擺繩的長度，就是希望在3次實驗之后能得到明顯的結(jié)果?！边@樣，學生就真正思考到了實驗參數(shù)的設(shè)置意義，初步了解到了設(shè)置參數(shù)的一些要求。這一系列過程，讓學生的元認知能力得到了發(fā)展，做到了用科學的方法來解決問題。

四、實踐后的思考

在實踐過程中，師生也面對這樣的問題：假設(shè)固定的一個小組是4個人，那么，4人的認知能力差異在這樣的探究活動中便難以兼顧。小學生的元認知水平差異非常大，有的學生能夠正確認識自己，有很強的自我監(jiān)控能力；而有的學生則沒有明確的學習動機，缺少自我效能感，更缺少自我監(jiān)控和自我評價能力，學習上被動應(yīng)付現(xiàn)象很嚴重。

同時，筆者通過長時間的教學觀察發(fā)現(xiàn)：由于小組想要在限定時間內(nèi)完成實驗任務(wù)，其成員就會把決定權(quán)交給各方面綜合能力較強的同學，由其擔任組長，決定實驗的內(nèi)容、方式、步驟等，并進行實驗數(shù)據(jù)的分析和得出結(jié)論；而其他同學則逐漸“被分工”，僅僅完成組長布置的任務(wù)和判斷組長提出的結(jié)論；甚至小組中會有個別各方面能力較弱的同學，放棄思考和討論，只負責操作。所以，小組中最后會出現(xiàn)比較明顯的差別，尤其表現(xiàn)在認知能力方面的差異。而筆者倡導的元認知監(jiān)控更多地強調(diào)自