高中生化学问题解决中元认知能力的实验研究

高中生化学问题解决中元认知能力的实验研究
摘要本研究以53名不同化学基础的高二学生为研究对象，采用口语报告法对高二学生化学问题解决中元认知能力做了初步探讨。

结果表明：高中生化学问题解决中自我监控和自我调节能力相对偏低；学优生、中等生和学困生在化学问题解决中的元认知能力差异非常显著。

关键词化学问题解决元认知能力口语报告法
1 问题的提出
在实际教学过程中，许多学生在解决化学问题时只为解题而解题，不会“跳出题目后去观察这个题目”，缺乏对化学问题的认识。

据此，针对高中生化学问题解决中元认知能力进行研究非常必要。

对化学问题解决过程的认识是元认知的具体表现形式，由弗雷维尔元认知理论可知，元认知就是主体对自身认知活动的认识［1］，即个体对自身认知活动的自我意识和自我调节。

有研究表明，在学习活动中，学生学习能力的差距，主要并不在于理解、记忆等认知能力方面，而在于是否善于根据学习情境的特点和变化，积极监控并调整自己的认知活动，灵活地选择有效的学习方式，以达到学习的目的［2］。

可见，元认知能力在很大程度上体现了学生解决问题的能力。

以往关于化学问题解决中元认知能力的实验研究为数不多，且大多数是采用调查问卷法或者访谈法来实施的，采用口语报告法对其进行研究就更为少见。

本研究试图从口语报告的视角，探索化学问题解决中元认知能力对化学成绩的影响，并了解不同化学基础的学生在化学问题解决中元认知能力的差异。

2 研究方法
2．1 被试选择
本研究选取的被试对象为湖南省6所示范性高级中学高二学生，共计53人，男女比例相当。

根据最近一次化学统一考试成绩为依据，所划分的学优生、中等生和学困生比例也相当。

2．2 变量分析
(1)自变量自变量A为元认知陈述的5个维度（A1为自我提问、A2为自我计划、A3为自我评价、A4为自我监控、A5为自我调节）。

采用李亦菲和朱新民（1998）对问题解决研究的编码原则，对口语报告中的元认知陈述进行转译和编码。

元认知陈述是指被试在接触到化学问题后的自我提问、自我计划、自我评价、自我监控、自我调节过程。

自变量B为3组不同化学基础的高中生（B1组为学优生、B2组为中等生、B3组为学困生）。

(2)因变量高中生化学问题解决元认知能力，以元认知能力自陈语义编码数的大小为准。

(3)控制变量被试的出声思考和主试的记录操作熟练程度，为此在实验前对被试和主试进行必要的训练，使其符合实验要求。

2．3 研究材料
(1)摄像机(或录音笔)；
(2)高中生化学问题解决中元认知能力测试题。

2．4 研究步骤及方法
(1)选题用于正式测试的化学试题1套，该试题依据高考理科能力测试试题的要求，难度系数约为0．5，分半信度高于0．6，区分度大于0．6。

以及用于训练被试的测试题1套，此题经过湖南师大化学化工学院教学论硕士的预先测试，被证明确实能够反映出学生的元认知能力。

(2)编写自编“高中生化学问题解决元认知能力自陈语义编码规则”及“高中生化学问题解决元认知能力自陈语义编码记录表”。

(3)测试预先训练被试一边做题一边大声地讲述化学解题思维活动，训练主试记录的熟练程度，然后正式测试，同时录音。

(4)收集根据录音材料，将学生所讲述的内容按照先后顺序整理到口语报告记录纸上，要求层次清楚，越详细越好。

(5)编码根据高中生化学问题解决元认知能力自陈语义编码规则，把口语报告记录纸上的内容划分为元认知能力的5个维度，然后给每个维度记分（即编码），该维度每出现一处元认知相应操作计1分，该维度的总分为记分之和。

(6)统计采用SPSS 11．0统计软件进行数据统计与处理。

3 结果与分析
3．1 高中生化学问题解决中元认知能力各维度 编码数的分析结果
以元认知能力的5个不同维度：自我提问、自我计划、自我评价、自我监控、自我调节为自变量，编码数为因变量，采用一元方差分析，观察各维度的差异性。

结果见表1和表2。

4 讨论
4．1 高中生化学问题解决元认知能力的研究方法与实验效应
从研究方法来看，该实验是科学运用教育与心理研究方法对化学教育问题的一种尝试［3］。

具体地讲，该实验是采用实时口语报告法对化学问题解决的一种探索。

本研究不是在被试完成化学解题后，再要求被试描述其化学解题的心理过程，而是要求被试在化学解题的同时，大声说出自己在头脑中所进行的一切心理活动。

因为被试记忆的内容受时间的影响较大，被试甚至没有时间去监控、调节自己的内心活动，也就是说，很难再现当时在化学解题时的心理活动。

当然，实时口语报告法要求被试必须分出一部分精力来描述自己的心理活动，这使得正常的心理活动难免受到一定的干扰［4］。

在实验正式开始前，通过预先训练来严格控制无关变量。

实验结束后对高中生化学问题解决元认知能力的编码数进行了差异分析，并对不同基础的高中生化学问题解决中元认知能力的编码数进行方差分析，从而确保研究结论的正确性。

实验的因变量——高中生化学问题解决元认知能力，目前还没有统一的衡量标准，本研究是以自编的“高中生化学问题解决元认知能力自陈语义编码规则”为指标进行分析的，这种指标的合理性还有待于进一步探索。

4．2 化学问题解决中元认知能力差异性的成因分析
通过对口语报告的文字记录以及录音材料的分析，得出高中生化学问题解决中元认知能力差异性的原因如下：
(1)在传统教学中，高中生本身在解决化学问题时往往处于一种被动状态，学习的目标、过程、方法都是由老师包办代替，学习的效果也是由他人来评价，那么其学习的活动就缺乏自我提问、自我计划、自我评价、自我监控、自我调节，即对认知的认知。

这可能是导致化学问题解决中元认知能力薄弱的主要原因。

(2)另一方面，大多数化学教师在日常教学中，往往注重化学问题解决的传授，而对化学问题解决的认知不是十分重视，即使提到也不明确。

这样，学习能力强的学生还能够“捕捉”到化学问题解决的元认知能力，学习能力差的学生却容易失之交臂。

(3)学优生与中等生、学困生相比具有强烈的自我效能感，即学优生在化学问题解决时的表现要自信得多，耐心得多。

学困生在遇到化学难题时，不是努力地调整自己做题的状态，激励自己换个角度思考，而是主动放弃；而学优生大多却能够告诫自己“可能是我考虑的角度错了”，“这个题目肯定可以做出来”，“是不是方程式写错了，检查一下再说”等。

5 结论
综合以上研究，得以下结论：
(1)高中生化学问题解决中元认知能力总体水平不高，其中自我监测、自我调控能力相对更低。

(2)学优生、中等生、学困生之间化学问题解决中的元认知能力差异显著，化学问题解决中的元认知能力的总体水平为学优生＞中等生＞学困生，说明化学问题解决中元认知能力是影响学生化学学习成绩的重要因素之一。

注：本文资料的收集得到了湖南师大化学化工学院教学论研究生和化学教育硕士的帮助，在此一并表示衷心感谢！
参考文献
［1］林崇德等.认知发展心理学.杭州：浙江人民出版社，1997： 312-340 ［2］蒋艳文.化学教育，2005，26(1)：32-34
［3］吴鑫德，张田，张庆林.化学教育，2005，26(11)：11-14
［4］林崇德等.自我监控与智力.杭州：浙江人民出版社，1996： 129-133 ［5］姚斌.化学教育，2003，24(1)：35-38
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