喻佳俊

（北京市懷柔區(qū)第二小學(xué)，北京 101400）

引 言

科學(xué)探究是科學(xué)學(xué)習(xí)的中心環(huán)節(jié)，不僅涉及觀察、提問、猜想、實驗、解釋、交流等活動，還涉及對科學(xué)探究的認識，形成正確的思維方式和體驗探究的樂趣。元認知則可以對認知進行調(diào)節(jié)和控制。培養(yǎng)學(xué)生元認知的意義在于提高學(xué)生元認知水平，提高學(xué)生對認知活動的計劃、監(jiān)督和調(diào)整的能力，使學(xué)生在了解自我的基礎(chǔ)上，學(xué)會學(xué)習(xí)，學(xué)會思考。

一、科學(xué)探究與元認知的關(guān)系

科學(xué)探究是小學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的主要手段和方法，是人類解決科學(xué)問題乃至解決社會生活問題并做出決策的一般模式。在科學(xué)探究中，培養(yǎng)學(xué)生元認知不僅可以對所學(xué)材料進行識別、加工和理解，還可以洞悉學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的感知、注意、記憶等認知過程[1]。同時，學(xué)生在探究中對認知活動進行監(jiān)控和調(diào)節(jié)，不僅會使學(xué)生的知識儲備得到提高，還可以提升學(xué)生的學(xué)業(yè)成就。更重要的是要讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，掌握學(xué)習(xí)的方法，從而為終身學(xué)習(xí)，為解決未來生活中出現(xiàn)的問題提供解決策略。

探究性學(xué)習(xí)是學(xué)生認知策略和元認知的學(xué)習(xí)過程，是學(xué)生獨立學(xué)習(xí)、解決問題和做出決策的能力培養(yǎng)過程[2]。為了促進小學(xué)生綜合素養(yǎng)的發(fā)展，科學(xué)探究活動應(yīng)建立在培養(yǎng)認知策略，特別是元認知策略的基礎(chǔ)之上。所以在本研究中，科學(xué)探究既是研究方法也是目標，將元認知發(fā)展為出發(fā)點、元認知指導(dǎo)、影響和作用于科學(xué)探究活動，科學(xué)探究活動又反過來形成和促進學(xué)生的元認知發(fā)展。

二、科學(xué)探究培養(yǎng)小學(xué)生元認知的現(xiàn)狀

在科學(xué)課程的教學(xué)中，要將科學(xué)探究活動落到實處，真正以培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)為目標，就需要提升對科學(xué)探究的認識層次[3]。即將科學(xué)探究提升到培養(yǎng)認知發(fā)展的水平，特別是根據(jù)元認知發(fā)展的層次進行教學(xué)。為了解懷柔區(qū)在科學(xué)探究中培養(yǎng)小學(xué)生元認知發(fā)展的現(xiàn)狀，筆者分別對調(diào)查問卷和訪談觀察記錄進行了分析，通過分析發(fā)現(xiàn)如下的結(jié)論。

1.科學(xué)教師意識到在科學(xué)探究中培養(yǎng)元認知的重要性

分析發(fā)現(xiàn)，有58.3%的教師認為科學(xué)課有必要培養(yǎng)元認知，41.7%的教師不太清楚。并且有71.0%的教師認為科學(xué)探究對培養(yǎng)學(xué)生元認知有很大的作用，16.7%的教師認為作用有限。通過思考，筆者認為這些數(shù)據(jù)在一定程度上說明，大多數(shù)教師意識到在科學(xué)探究中培養(yǎng)元認知的重要性以及可行性。但是，還是有部分教師缺乏對元認知的認識（表1)。

表1 科學(xué)探究中培養(yǎng)小學(xué)生元認知情況1

2.科學(xué)教師缺乏在科學(xué)探究中培養(yǎng)元認知的經(jīng)驗

分析還發(fā)現(xiàn)，在實際教學(xué)中僅有25.0%的教師每節(jié)課都有意識地培養(yǎng)學(xué)生元認知，50.0%的教師偶爾有意識地進行過培養(yǎng)。這說明懷柔區(qū)教師在日常科學(xué)教學(xué)中也就是科學(xué)探究活動中，缺乏以培養(yǎng)元認知為目標的探究活動（表2)。在實際中，也存在無意識的活動促進元認知發(fā)展的現(xiàn)象，但這些都只是偶然的。

表2 科學(xué)探究中培養(yǎng)小學(xué)生元認知情況2

3.科學(xué)教師欠缺在科學(xué)探究中培養(yǎng)元認知的能力

在問卷中也發(fā)現(xiàn)，在問及是否有利用探究培養(yǎng)學(xué)生元認知的方法和策略時，僅有66.7%的教師提出有一點思考，剩余25%的教師表示想不出來。且在開放性問題中請教師設(shè)計一個探究活動中培養(yǎng)學(xué)生元認知的方案，僅有50%的教師給出答案，但提出較為完整的科學(xué)探究過程的僅有12.5%，提出部分探究方法的僅有37.5%（表3）。由以上數(shù)據(jù)調(diào)查不難發(fā)現(xiàn)，懷柔區(qū)科學(xué)教師在教學(xué)中，利用探究方式培養(yǎng)學(xué)生元認知的認識不足，在一定程度上缺乏理論指導(dǎo)，同時自身能力和方法都相對欠缺。

表3 科學(xué)探究中培養(yǎng)小學(xué)生元認知情況3

結(jié)合之前對科學(xué)探究的現(xiàn)狀及元認知培養(yǎng)的調(diào)查現(xiàn)狀分析不難發(fā)現(xiàn)，至少以我區(qū)為例在科學(xué)探究中進行元認知的培養(yǎng)情況不容樂觀。

三、科學(xué)探究培養(yǎng)小學(xué)生元認知的策略

在科學(xué)探究中培養(yǎng)小學(xué)生的元認知，是在小學(xué)生認知發(fā)展和元認知發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上進行的。下面的培養(yǎng)策略均是在結(jié)合對科學(xué)探究的分析和對元認知的研究，以及對科學(xué)探究與元認知綜合分析的基礎(chǔ)上而提出的。

1.科學(xué)探究培養(yǎng)小學(xué)生元認知的培養(yǎng)策略

在科學(xué)探究中，培養(yǎng)學(xué)生的元認知，要從元認知知識、體驗和監(jiān)控三個方面進行。并且要注重對各部分的訓(xùn)練，將它們進行整合，使其相互促進、共同發(fā)展。最終，讓學(xué)生的元認知能力得以提高[4]。

（1）元認知知識的獲取。在探究過程中，不僅要教給學(xué)生元認知知識，還要指導(dǎo)學(xué)生在探究中進行評價的方法。當(dāng)學(xué)生的元認知知識初步形成后，就逐漸學(xué)會了科學(xué)探究的認識方法。此外，學(xué)生可以利用科學(xué)研究的過程和方法，解決未來科學(xué)探究中的實際問題或困惑，采用一定策略解決問題。

（2）元認知體驗的培養(yǎng)。元認知體驗是在具體的認知活動中產(chǎn)生的，伴隨著人的情感體驗。因此，在科學(xué)探究中對元認知體驗的訓(xùn)練，不僅重視具體的認知活動，而且要重視情感激發(fā)和培養(yǎng)。所以，在科學(xué)探究中，不僅要重視體驗探究過程的研究，還要活化和調(diào)動學(xué)生的思維，引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷創(chuàng)設(shè)問題情境、引發(fā)科學(xué)問題、進行猜想、做出假設(shè)、制訂驗證假設(shè)方案、實施驗證方案、結(jié)論與解釋、表達與交流的探究過程，強化元認知體驗。在探究過程中，通過創(chuàng)設(shè)情境調(diào)動研究興趣，多樣的方法和策略也可以增加研究熱情，從而體驗成功的喜悅[5]。

（3）元認知監(jiān)控的提升。元認知監(jiān)控最重要的就是制訂計劃、選擇策略、進行監(jiān)測和控制。對小學(xué)生而言，元認知監(jiān)控的提升具有一定難度。在科學(xué)探究中，教師可逐步引導(dǎo)小學(xué)生逐漸形成和發(fā)展。首先，可由故事或事例出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生認識和了解科學(xué)探究的過程與方法。這要求在探究中將主動權(quán)留給學(xué)生，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性；之后，通過具體問題讓學(xué)生試著進行探究活動，如猜想、制訂計劃、安排等。探究中要讓學(xué)生不斷實施自我監(jiān)控，及時反思和評價，及時修正、調(diào)整策略，并通過多次練習(xí)，讓學(xué)生進行監(jiān)測和控制。

2.科學(xué)探究培養(yǎng)小學(xué)生元認知的教學(xué)模式

在科學(xué)探究的過程中，考慮到小學(xué)生認知發(fā)展規(guī)律，可以選用循環(huán)式的科學(xué)探究模式，并結(jié)合對元認知的綜合認識，形成科學(xué)探究與元認知培養(yǎng)網(wǎng)，即運用科學(xué)探究培養(yǎng)小學(xué)生元認知發(fā)展的模型。

（1）科學(xué)探究培養(yǎng)小學(xué)生元認知發(fā)展的模型。為培養(yǎng)學(xué)生的元認知發(fā)展，科學(xué)探究活動要先由問題出發(fā)，再進行猜想與假設(shè)，并以此為基礎(chǔ)進行實驗方案設(shè)計，然后實施方案并對方案進行驗證[6]。之后描述并解釋成果，最后表達與交流回顧反思研究過程，為新的研究做鋪墊，形成新的問題，從而進行更加深入的探究活動。

在本模型中，科學(xué)探究活動中對元認知的培養(yǎng)和元認知對科學(xué)探究的作用，相互影響貫穿于活動始終。其原因有兩個，一個是學(xué)生原有的元認知影響著探究活動的開展；另一個是在科學(xué)探究活動的每一個環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的元認知知識、元認知監(jiān)控和元認知體驗。同時，每一個研究階段中需要的元認知條件不同，培養(yǎng)側(cè)重也有不同。隨著科學(xué)探究活動的不斷深入，元認知的使用和培養(yǎng)也在不斷地深入和發(fā)展。值得一提的是，在探究活動的最后環(huán)節(jié)即表達與交流和提出問題之間是相互聯(lián)系的，形成了循環(huán)的科學(xué)探究活動。這就需要在研究中不僅表達出本問題的研究結(jié)論，還要對研究活動進行反思，并由此產(chǎn)生新的研究問題。不僅要獲得科學(xué)概念或結(jié)論，還要對整個探究環(huán)節(jié)和過程進行習(xí)得，從而最終全面培養(yǎng)學(xué)生的元認知知識、元認知監(jiān)控和元認知體驗。還有一點，在科學(xué)探究中要特別注意學(xué)生元認知體驗的培養(yǎng)，從而激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究欲望和學(xué)習(xí)的興趣（圖1）。

（2）科學(xué)探究培養(yǎng)小學(xué)生元認知發(fā)展的具體方法?？茖W(xué)探究的各環(huán)節(jié)展開是有一定的邏輯順序的，各環(huán)節(jié)的研究不僅要落到實處，還要注意各環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系性，這樣才能有效促進學(xué)生元認知的發(fā)展。下面通過6個環(huán)節(jié)進一步分析每個環(huán)節(jié)對元認知培養(yǎng)的具體方法。

第一，提出問題。提出問題在于讓學(xué)生產(chǎn)生疑問。學(xué)生的疑問源于他們對事物的好奇、質(zhì)疑或困惑等，對不知道的事物產(chǎn)生好奇，與原有的認知發(fā)生沖突時產(chǎn)生質(zhì)疑或困惑[7]。需要指明的是，提問通常包括教師提出的問題、學(xué)生篩選出的問題和學(xué)生自主提出的問題，每一種問題的提出均伴隨著元認知知識的培養(yǎng)。此環(huán)節(jié)不僅指明了研究內(nèi)容，使學(xué)生了解了探究方向，同時還有助于學(xué)生理解任務(wù)性質(zhì)，通過逐步研究可以提升學(xué)生元認知學(xué)習(xí)的意識性。這就要求在本環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)一個有趣味性和生活性的問題情境，可以通過使用圖片、視頻、圖表、故事、實驗等方法進行引導(dǎo)，從而提出問題。此環(huán)節(jié)中，引導(dǎo)學(xué)生聚焦問題的研究，在培養(yǎng)學(xué)生任務(wù)的知識和策略的知識方面更有突出的作用。

圖1 科學(xué)探究培養(yǎng)小學(xué)生元認知發(fā)展模型

第二，猜想與假設(shè)。猜想是讓學(xué)生根據(jù)自己已有的知識經(jīng)驗，對事物現(xiàn)象的產(chǎn)生原因或變化關(guān)系進行的猜測，具有發(fā)散性[8]。假設(shè)是對現(xiàn)象的假定性解釋，或是對之后將要出現(xiàn)的結(jié)果所做的推測。它們不僅確定了探究的內(nèi)容，同時促進了學(xué)生思維的發(fā)展，并開始了對元認知監(jiān)控的培養(yǎng)。所以，在此階段要充分引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合自己已有的知識和經(jīng)驗對事物現(xiàn)象進行思考，并采用歸納、分析等思維方法進行加工。在此環(huán)節(jié)中不僅使用了學(xué)生原有的元認知知識，更重要的是在研究猜想和假設(shè)的過程中，特別重視對學(xué)生元認知中任務(wù)性知識的培養(yǎng)。在猜想的過程中，要幫助學(xué)生分析任務(wù)的特點、性質(zhì)、重難點等，要引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合問題和自己已有的元認知知識提出有依據(jù)的猜想和較為完善的假設(shè)。

第三，實驗方案設(shè)計。假設(shè)形成后需要進行驗證。首先，要知道需要什么樣的條件、該怎樣做等問題，也就是要進行活動程序設(shè)計[9]。這一環(huán)節(jié)不僅需要學(xué)生原有的元認知知識，還可以充分培訓(xùn)和發(fā)展元認知知識。在科學(xué)探究中，依據(jù)研究問題的不同可以進行實驗類方案設(shè)計、調(diào)查類方案設(shè)計和考察類方案設(shè)計。雖然，它們的形式不同，但內(nèi)容相似。教師可以指導(dǎo)學(xué)生由程序設(shè)計、工具設(shè)計和人員設(shè)計三個方面進行思考，在程序設(shè)計中要考慮目的、方法、步驟、結(jié)果、結(jié)論等；工具設(shè)計中要制定研究使用的工具、儀器和材料；最后要對小組成員的任務(wù)進行安排，設(shè)計實驗員、儀器員、記錄員、觀察員和記錄員等。研究中，教師不僅要教給學(xué)生問題解決的方法，以及策略步驟的選擇，還需要引導(dǎo)學(xué)生由問題設(shè)計出發(fā)，選擇恰當(dāng)?shù)奶骄糠椒?、時間分配、材料準備、認知程序、方法優(yōu)化、效果預(yù)期等。因此，此環(huán)節(jié)無論是對學(xué)生的元認知知識還是監(jiān)控的培養(yǎng)都非常重要，所以活動中要做到實處。

第四，驗證實驗方案。驗證方案的實施過程就是收集證據(jù)，以對科學(xué)假設(shè)證實或證偽的過程。驗證方案設(shè)計完成后，要實施才有意義。學(xué)生要依據(jù)驗證所得出的結(jié)果對假設(shè)進行論證。假設(shè)無論是真是假，都要依據(jù)證據(jù)來說明。在科學(xué)探究活動環(huán)節(jié)中，通常會采用實驗驗證、資料收集等方式或方法進行研究。無論選用哪一種，都要引導(dǎo)學(xué)生對設(shè)計方案進行不斷的修整和調(diào)整，以得出問題解決的科學(xué)認識，幫助學(xué)生培養(yǎng)和發(fā)展元認知監(jiān)控。特別要注意的是，活動中要求學(xué)生操作要規(guī)范。在探究活動中，教師要引導(dǎo)學(xué)生注意體驗，把探究過程作為研究對象，并在活動中不斷地對探究活動進行反思與監(jiān)控，評估自己的研究策略是否得當(dāng)，學(xué)習(xí)目標和學(xué)習(xí)任務(wù)的達成情況如何；同時，還要引導(dǎo)學(xué)生對結(jié)果進行客觀的記錄，要實事求是，以發(fā)展學(xué)生的元認知體驗。

第五，描述與解釋。描述是對客觀事實的反映，描述的內(nèi)容是驗證方案實施后的結(jié)果。解釋是利用已有的知識經(jīng)驗，對所收集的證據(jù)進行思維加工，對事物的變化原因、聯(lián)系及發(fā)展規(guī)律進行合理說明[10]。此活動與設(shè)計實驗方案相對應(yīng)，在探究活動中要引導(dǎo)學(xué)生運用不同的方式，如語言、文字、圖片等先對客觀事實進行描述。在此過程中，概念或結(jié)論的獲取并不是最重要的，元認知監(jiān)控和策略的知識、陳述和程序性的知識才是重點。

第六，表達與交流。表達是指學(xué)生把探究內(nèi)容、過程和結(jié)果用語言或者文字等形式表現(xiàn)出來[11]。交流是人與人之間的溝通過程。此活動是群體間對調(diào)控學(xué)習(xí)的促進。所以，在本環(huán)節(jié)，教師要引導(dǎo)學(xué)生選擇自己熟悉的、喜歡的、盡可能多樣的方式介紹自己的研究過程和結(jié)果。在此環(huán)節(jié)中，要引導(dǎo)學(xué)生從目的、方法、工具和材料的使用、步驟、結(jié)果、結(jié)論等幾方面進行介紹，并反思自己的研究過程，將探究的結(jié)果與探究開始時的假設(shè)進行比較，回顧整體的元認知學(xué)習(xí)過程，從而反思主體知識、思維方式、認知水平、思維特征等，反思自己的探究步驟、策略和方法，反思學(xué)習(xí)前后的差距，提出研究中的問題和解決策略。所以，本環(huán)節(jié)的真正價值在于，將元認知外控轉(zhuǎn)化為內(nèi)控，使自我觀察、自我監(jiān)控提升到有意識和操作更熟練，從而全面培養(yǎng)學(xué)生的元認知知識、元認知監(jiān)控和元認知體驗。

結(jié) 語

綜上所述，在科學(xué)探究中培養(yǎng)小學(xué)生的元認知，就需要將科學(xué)探究的各個環(huán)節(jié)落到實處。教師要帶領(lǐng)學(xué)生親身經(jīng)歷科學(xué)探究的每一個環(huán)節(jié)，從而在潛移默化中發(fā)展學(xué)生的元認知。

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