以項目式學(xué)習(xí)提升學(xué)生元認(rèn)知水平和問題解決能力

袁蓓

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

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；項目式學(xué)習(xí)；元認(rèn)知水平；問題解決能力

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

一、文獻(xiàn)綜述

研究表明，小學(xué)1～2年級學(xué)生的元認(rèn)知水平與學(xué)業(yè)成就及智力之間存在較高的正向相關(guān)性。也有研究發(fā)現(xiàn)，元認(rèn)知能有效促進(jìn)自我反思，優(yōu)化學(xué)生在數(shù)學(xué)問題解決中的表現(xiàn)。比如，中小學(xué)學(xué)生的元認(rèn)知水平越高，越有利于其在問題解決的過程中合理地運(yùn)用相關(guān)知識和推理策略，解決復(fù)雜的、真實世界的問題可能性越大，這樣的學(xué)生在語文、數(shù)學(xué)學(xué)業(yè)測試中越容易獲得較高的分?jǐn)?shù)。類似的結(jié)論在對大學(xué)生元認(rèn)知水平與學(xué)業(yè)表現(xiàn)的研究中也得到了證明，大學(xué)生元認(rèn)知水平與學(xué)業(yè)表現(xiàn)顯著正相關(guān)，并且能在很大程度上預(yù)測其學(xué)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(qū)公立小學(xué)四年級兩個平行班級的學(xué)生。參與實驗的小學(xué)四年級學(xué)生已經(jīng)具有一定的元認(rèn)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(diào)查問卷。

（二）測量工具

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

（三）實驗設(shè)計

本研究隨機(jī)抽取中山市某城區(qū)公立小學(xué)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(xué)生接受PBL小學(xué)科學(xué)課程，對照組學(xué)生接受傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)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(xué)年，每周一個課時，每個課時40分鐘。

（四）數(shù)據(jù)處理與分析

本研究使用SPSS20.0軟件，并使用如下方法進(jìn)行數(shù)據(jù)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(rèn)知水平和問題解決能力變化情況；

采用協(xié)方差分析（ANCOVA），以學(xué)生前測元認(rèn)知水平為協(xié)變量，分析PBL科學(xué)課程對學(xué)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(xué)課程是否影響學(xué)生元認(rèn)知水平和問題解決能力。

三、研究結(jié)果

刪除沒有參加前測或后側(cè)的無效樣本后，參與本研究的有效樣本為88人。

（一）對學(xué)生元認(rèn)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(rèn)知水平的差異。結(jié)果顯示，??對照組和實驗組在元認(rèn)知水平前測結(jié)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(rèn)知水平在實驗前具有同質(zhì)性。

為探究PBL小學(xué)科學(xué)課程是否有助于提升學(xué)生的元認(rèn)知水平，以元認(rèn)知后測分?jǐn)?shù)為因變量，以STEM課程為自變量、元認(rèn)知前測分?jǐn)?shù)為協(xié)變量，對數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)方差分析。STEM課程與元認(rèn)知前測分?jǐn)?shù)的交互作用不顯著，滿足斜率同質(zhì)性假設(shè)（F〔1，84〕=0.03，p=0.86），可進(jìn)行進(jìn)一步的協(xié)方差分析。結(jié)果表明，在排除前測的影響后，控制組和實驗組在元認(rèn)知后測分?jǐn)?shù)沒有顯著差異（F〔1，84〕=3.57，p=0.06）。由此可知，PBL小學(xué)科學(xué)課程對學(xué)生元認(rèn)知水平?jīng)]有顯著影響。

分別對對照組和實驗組的前后測元認(rèn)知水平進(jìn)行配對樣本t檢驗。分析結(jié)果顯示，實驗組學(xué)生的元認(rèn)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(dá)到顯著程度（t=-1.22，p=0.23）；對照組學(xué)生的元認(rèn)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(dá)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(rèn)知水平的差異（如表1所示），??分析結(jié)果顯示后測中實驗組學(xué)生的元認(rèn)知水平略高于對照組學(xué)生的元認(rèn)知水平，??但差異并未達(dá)到顯著水平??（t=-1.91，p=0.06）。這表明PBL小學(xué)科學(xué)課程對于促進(jìn)學(xué)生元認(rèn)知水平的提升有一定的效果，但并不十分明顯。

（二）對學(xué)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(jié)果顯示，??對照組和實驗組在元認(rèn)知水平前測結(jié)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(rèn)知水平在實驗前具有同質(zhì)性。

為探究PBL小學(xué)科學(xué)課程是否有助于提升學(xué)生的問題解決能力，以問題解決能力后測分?jǐn)?shù)為因變量，以STEM課程為自變量、問題解決能力前測分?jǐn)?shù)為協(xié)變量，對數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)方差分析。STEM課程與問題解決能力前測分?jǐn)?shù)的交互作用不顯著，滿足斜率同質(zhì)性假設(shè)（F〔1，84〕=2.08，p=0.15），可進(jìn)行進(jìn)一步的協(xié)方差分析。協(xié)方差結(jié)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?jǐn)?shù)有顯著差異（F〔1，84〕=5.53，p<0.05）。由此可知，PBL小學(xué)科學(xué)課程對學(xué)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(jìn)行配對樣本t檢驗。配對樣本t檢驗結(jié)果顯示，實驗組學(xué)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(xué)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(dá)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(jié)果顯示，后測中實驗組學(xué)生的問題解決能力顯著高于對照組學(xué)生的問題解決能力（t=-2.33，p=0.01）。這表明PBL小學(xué)科學(xué)課程能有效促進(jìn)學(xué)生問題解決能力的發(fā)展。

考慮到本實驗中所測得的元認(rèn)知水平和問題解決能力均為非連續(xù)性數(shù)據(jù)，故采用斯皮爾曼等級相關(guān)對實驗組學(xué)生實驗后的元認(rèn)知水平和問題解決能力進(jìn)行相關(guān)分析。結(jié)果顯示，學(xué)生的元認(rèn)知水平和問題解決能力呈顯著的正向相關(guān)關(guān)系（如表3所示）。

四、研究結(jié)論

本研究結(jié)果顯示，小學(xué)科學(xué)PBL課程比傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)課程更能促進(jìn)學(xué)生問題解決能力的發(fā)展，這說明小學(xué)PBL課程有助于培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力。學(xué)生在項目式學(xué)習(xí)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(xué)會綜合運(yùn)用所學(xué)知識與技能，從而引發(fā)深度的學(xué)習(xí)，構(gòu)建有意義的知識。

此外，小學(xué)科學(xué)PBL課程比傳統(tǒng)的小學(xué)科學(xué)課程對學(xué)生的元認(rèn)知水平有一定的促進(jìn)作用，但效果并不十分顯著，說明小學(xué)PBL課程對于學(xué)生的元認(rèn)知水平發(fā)展有正向作用，但提升效果不如對學(xué)生的問題解決能力顯著。本研究結(jié)果顯示，小學(xué)生在科學(xué)學(xué)科的元認(rèn)知水平與問題解決能力存在顯著正相關(guān)關(guān)系，表明學(xué)生的元認(rèn)知水平與問題解決能力具有正向顯著相關(guān)關(guān)系在學(xué)生的年齡上具有一致性和連續(xù)性。

當(dāng)項目式學(xué)習(xí)與學(xué)科教學(xué)相融合的時候，包括元認(rèn)知和問題解決能力在內(nèi)的學(xué)生的學(xué)科領(lǐng)域知識和技能也得到有效提高。在項目式學(xué)習(xí)的整個過程中，學(xué)生往往選取自己的學(xué)習(xí)任務(wù)，并在此基礎(chǔ)上自己發(fā)現(xiàn)問題，通過思考和討論設(shè)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(chǔ)上完成項目。如何通過小學(xué)PBL課程的設(shè)計、開發(fā)與實施引導(dǎo)學(xué)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(jīng)歷完整的學(xué)習(xí)過程、教育過程和成長過程是能否有效培養(yǎng)學(xué)生元認(rèn)知水平和問題解決能力的關(guān)鍵所在。當(dāng)學(xué)生成為課堂上學(xué)習(xí)的主體，能夠主動地調(diào)動和搜集一切對完成任務(wù)和解決問題有用的信息和資源、從認(rèn)知發(fā)生和知識發(fā)展角度來完成各項任務(wù)，就是學(xué)生元認(rèn)知和問題解決能力發(fā)展的時候，也就是實現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)提升的時候。

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