吳朝暄 林麗珍 管曉恬 傅一挺 婁志義 陳延松

摘要以生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的新一輪改革中，側(cè)重自主學(xué)習(xí)能力和終身學(xué)習(xí)能力等元認(rèn)知能力，已然成為了教育研究的新熱點(diǎn)。為揭示近十年來國外元認(rèn)知能力在生物學(xué)教學(xué)領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)、方向和前沿趨勢，并與我國進(jìn)行比較，將基于WOS核心數(shù)據(jù)庫，運(yùn)用文獻(xiàn)計量分析法對文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析，結(jié)果將為今后國內(nèi)開展相關(guān)研究及教師進(jìn)行生物學(xué)教學(xué)提供指導(dǎo)、參考和借鑒意義。

關(guān)鍵詞 核心素養(yǎng) 元認(rèn)知能力 聚類分析 多為尺度分析 社會網(wǎng)絡(luò)分析

中圖分類號 G633.91

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 B

元認(rèn)知能力指個體在進(jìn)行認(rèn)知活動過程中產(chǎn)生的自我計劃、監(jiān)控和評價等的能力。自弗拉維爾提出元認(rèn)知能力概念后，國外專家學(xué)者們在各個領(lǐng)域都做了相應(yīng)研究，而我國的研究始于1989年董奇的《論元認(rèn)知》，現(xiàn)仍處于發(fā)展的萌芽階段。因此，我國的教育研究者還需要科學(xué)認(rèn)識生物學(xué)教學(xué)中元認(rèn)知能力培養(yǎng)的重要性，深入分析我國當(dāng)前存在的不足之處，力圖尋找推動學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)不斷提升的突破口。有鑒于此，筆者試圖梳理國外近十年已發(fā)表的關(guān)于生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生元認(rèn)知能力的相關(guān)文獻(xiàn)，分析該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和趨勢，并同國內(nèi)現(xiàn)狀進(jìn)行異同對比。

1數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

1.1數(shù)據(jù)來源

在Web of Science核心集數(shù)據(jù)庫中檢索元認(rèn)知能力的相關(guān)文獻(xiàn)。采用基本檢索功能，檢索時間為2021年5月20日，以“Metacognitive ability/metacognition”和“biology”為主題詞，限制發(fā)表時間于2011～2021年。精選后共收集87篇文獻(xiàn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.2研究工具

書目共線分析系統(tǒng)（Bicomb 2.0）、SPSS25.0軟件和社會網(wǎng)絡(luò)分析軟件（UCINET6.0）。

1.3研究方法

將文獻(xiàn)導(dǎo)至Biocomb2.0軟件，進(jìn)行高頻關(guān)鍵詞的篩選和提取，生成詞篇矩陣和共現(xiàn)矩陣。前者用于聚類分析，根據(jù)鄔金鳴等的方法，采用系統(tǒng)聚類法的凝聚聚類算法，通過計算關(guān)鍵詞之間的相似性，聚集成為不同的類群;后者用于多維尺度分析和社會網(wǎng)絡(luò)分析，采用SPSS25.0生成Ochiai系數(shù)相同矩陣后，再轉(zhuǎn)化為相異矩陣生成歐式距離模型，由于Stress=0.12220、RSQ=0.93644，因此擬合度極理想。根據(jù)魏順平等的方法，進(jìn)行社會網(wǎng)絡(luò)分析，通過密度分析、中心性測度、中介中心性測度和小團(tuán)體分析（當(dāng)團(tuán)體數(shù)大于4時，F(xiàn)itness值轉(zhuǎn)折“Fitness=18”，因此團(tuán)體數(shù)為4）等，得到國外元認(rèn)知能力研究在生物學(xué)領(lǐng)域的主要方向。

2結(jié)果與分析

2.1高頻關(guān)鍵詞分析

通過分析文獻(xiàn)中的高頻關(guān)鍵詞可以得知主題和研究熱點(diǎn)之間的關(guān)系。根據(jù)詞頻算法和累計比重等因素，將頻次大于等于2的關(guān)鍵詞作為高頻關(guān)鍵詞，其出現(xiàn)頻次相加共占總關(guān)鍵詞的25.4332%，見表1（前20個）。除去檢索主題詞，“科學(xué)教育”“主動學(xué)習(xí)”“評估”“自然選擇”“進(jìn)化”等也是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2.2高頻關(guān)鍵詞社會網(wǎng)絡(luò)分析

通過UCINET6.0軟件進(jìn)行密度分析、中心性測度、中介中心性測度和Netdraw功能分析，得到如圖1所示的可視化結(jié)果，其中節(jié)點(diǎn)有22個，連線有52條。方形表示節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的大小表示其在網(wǎng)絡(luò)之中的作用和影響力，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的線段的粗細(xì)表示彼此之間的關(guān)系緊密程度。

由圖1可知，近十年生物學(xué)教學(xué)中發(fā)展學(xué)生元認(rèn)知能力的研究緊密圍繞在以“進(jìn)化”“評價”“自主學(xué)習(xí)能力”為核心的高頻關(guān)鍵詞周圍，可以認(rèn)為這是目前國外研究的熱點(diǎn)方向。

與“進(jìn)化”相連的是“模擬”“認(rèn)知層的障礙”“自然選擇”“目的論”，說明在生物學(xué)教學(xué)中，學(xué)生在仿真的問題情境下，能激發(fā)其原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的觀念并與新知識之間產(chǎn)生聯(lián)系，營造認(rèn)知“沖突”，從而有效提升學(xué)生的元認(rèn)知能力水平。教師應(yīng)當(dāng)充分挖掘教材中已有的情景，與社會中真實(shí)的問題情景相結(jié)合，創(chuàng)設(shè)出適合學(xué)生思考、反思和再認(rèn)知的學(xué)習(xí)情景。

與“評價”相連的是“大學(xué)本科”“自主學(xué)習(xí)”“自我認(rèn)知論”“認(rèn)知發(fā)展”等，說明在本科階段的生物學(xué)教學(xué)中，通過對學(xué)生進(jìn)行終身學(xué)習(xí)教育，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，能有效提高學(xué)生的元認(rèn)知能力水平。因此，教師應(yīng)當(dāng)傳授多種自我監(jiān)控、自我管理和自主學(xué)習(xí)的知識策略來提升學(xué)生的元認(rèn)知能力。

與“自主學(xué)習(xí)能力”相連的是“動機(jī)”“科學(xué)教育”“潛在剖面分析”等，說明生物學(xué)教學(xué)中與其他學(xué)科進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕徊娼虒W(xué)，能更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)、發(fā)展學(xué)生的元認(rèn)知能力。教師應(yīng)當(dāng)意識到生物學(xué)和其他科學(xué)是相互滲透的、共同發(fā)展的，而非割裂的，在備課過程中應(yīng)充分挖掘教材中有關(guān)學(xué)科交叉的相關(guān)內(nèi)容和方法，加強(qiáng)學(xué)科之間的橫向聯(lián)系。最后一個類群是“方法”與“材料”，說明在生物學(xué)教學(xué)中可以通過傳授元認(rèn)知知識和元認(rèn)知策略來提升學(xué)生的元認(rèn)知能力。

2.3高頻關(guān)鍵詞聚類分析和多維尺度分析

通過SPSS25.0軟件分析后可將高頻關(guān)鍵詞分為4組，如圖2、圖3所示，其能直觀體現(xiàn)近十年間生物學(xué)教學(xué)領(lǐng)域中元認(rèn)知能力的研究熱點(diǎn)和趨勢。

第一類關(guān)鍵詞：自主學(xué)習(xí)、大學(xué)本科和自主學(xué)習(xí)能力。在國外本科階段的生物學(xué)教學(xué)中，教師能通過培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和自我調(diào)節(jié)能力來有效促進(jìn)元認(rèn)知能力的提升。Pesout Ondra等的研究中也印證了分析結(jié)果，他認(rèn)為進(jìn)行合理的自我調(diào)節(jié)和自我管理能夠發(fā)展學(xué)生的元認(rèn)知能力，且能有效激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識。我國《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《新課標(biāo)》）中也同樣指出：培養(yǎng)學(xué)生具有終身學(xué)習(xí)的能力和自主發(fā)展的能力，其中，學(xué)生元認(rèn)知能力的培養(yǎng)對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率、促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展和終身發(fā)展有著重要作用。這既是普通高中教育的定位，又是生物學(xué)課程的根本任務(wù)。

第二類關(guān)鍵詞：評估、動機(jī)、潛在剖面分析、認(rèn)知發(fā)展和自我認(rèn)識論。國外在生物學(xué)教學(xué)中，重視通過教與學(xué)的評價來分析學(xué)生的認(rèn)知水平和元認(rèn)知能力高低;強(qiáng)調(diào)多樣化的評價方式和結(jié)果反饋來實(shí)現(xiàn)被評者和評價者共同發(fā)展的評價原則。當(dāng)前，我國以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的教育教學(xué)改革中，也十分注重教、學(xué)、評一致性，緊跟國際的潮流趨勢。以學(xué)生發(fā)展為本、以生物學(xué)課程內(nèi)容和學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)的評價，其聚焦了學(xué)科核心素養(yǎng)，既發(fā)展了教師的教，又促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)。

第三類關(guān)鍵詞：進(jìn)化、自然選擇、認(rèn)知層的障礙、目的論和模擬。國外在進(jìn)化與適應(yīng)專題的中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)通過模擬生命起源和生物進(jìn)化等真實(shí)的問題情境來引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知“沖突”，利用設(shè)置的認(rèn)知“障礙”來啟發(fā)學(xué)生對自身認(rèn)知過程的反思和再認(rèn)知，從中訓(xùn)練學(xué)生的批判性思維、發(fā)展元認(rèn)知能力。HacerUlu的研究同樣表明了元認(rèn)知能力和高階思維的培養(yǎng)之間存在正向影響的關(guān)系。在我國2019版普通高中生物學(xué)教科書《必修2·遺傳與進(jìn)化》中，同樣也體現(xiàn)了利用高階思維的培養(yǎng)和反思訓(xùn)練來發(fā)展學(xué)生生命觀念的“影子”。例如，我國將生物學(xué)特有的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)——進(jìn)化與適應(yīng)觀，通過大量的事實(shí)證據(jù)和正反論證，使學(xué)生逐步總結(jié)、凝練和升華，從而建立起“生物的多樣性和適應(yīng)性是進(jìn)化的結(jié)果”的大概念。

第四類關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)方法、材料、種子植物、學(xué)生成績和醫(yī)學(xué)教育。國外嘗試通過以生物學(xué)教學(xué)為主，輔以植物學(xué)、數(shù)學(xué)和醫(yī)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域，開展學(xué)科交叉從而發(fā)展學(xué)生的元認(rèn)知能力，以期為學(xué)生在未來擇業(yè)打下基礎(chǔ)。2013年美國政府頒布《聯(lián)邦STEM教育五年戰(zhàn)略計劃》（國家科學(xué)技術(shù)委員會）的報告驗(yàn)證了這一點(diǎn)，它將高等教育階段STEM教育提至國家戰(zhàn)略高度，既重視職業(yè)教育為就業(yè)服務(wù)，也重視文化教育為升學(xué)服務(wù)。與此同時，我國《新課標(biāo)》中也指出：應(yīng)落實(shí)科學(xué)、技術(shù)和社會相互關(guān)系的教育（“STS”教育）、重視學(xué)科間的聯(lián)系和幫助學(xué)生更好地生活、就業(yè);隨后的幾年里，我國以面向核心素養(yǎng)的STEM教育，成為了跨學(xué)科的重要載體;提升教師的跨學(xué)科能力，成為了落實(shí)“十四五”規(guī)劃和復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的核心所在。通過上述分析，可知其與高頻關(guān)鍵詞分析和社會網(wǎng)絡(luò)分析的結(jié)果具有高度相似性。

3總結(jié)

近十年，國外在生物學(xué)教學(xué)領(lǐng)域中的元認(rèn)知能力研究分析可以看出：1對終身學(xué)習(xí)、學(xué)科交叉、“教學(xué)評”一體化和進(jìn)化與適應(yīng)等方面是關(guān)注的重點(diǎn);2重視元認(rèn)知能力在實(shí)踐上的研究，涉及領(lǐng)域主要在心理學(xué)、醫(yī)學(xué)和教育教學(xué);其在生物學(xué)教學(xué)中，學(xué)段主要覆蓋中學(xué)和本科階段;3嘗試通過學(xué)科交叉手段來培養(yǎng)學(xué)生思維能力的“熱浪”逐漸興起。我國也緊隨其后，將元認(rèn)知能力的培養(yǎng)滲透進(jìn)了以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的新一輪教育教學(xué)改革之中，同時掀起了推動元認(rèn)知能

力研究蓬勃發(fā)展的又一次巨浪。

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