初中生平面幾何解題中運(yùn)用元認(rèn)知策略的調(diào)查研究

宋移飛,李 杭，徐 偉

(鞍山師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院,遼寧 鞍山 114007)

1 問(wèn)題的提出與理論依據(jù)

平面幾何解題活動(dòng)對(duì)初中生具有一定困難，為此，平面幾何解題的教學(xué)對(duì)初中教師構(gòu)成一定的挑戰(zhàn).波利亞[1]認(rèn)為，掌握數(shù)學(xué)就意味著善于解題；羅增儒[2]認(rèn)為，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中真正發(fā)生數(shù)學(xué)的地方都無(wú)一例外地充滿著數(shù)學(xué)解題活動(dòng).可見(jiàn)，學(xué)生是否善于解題已經(jīng)成為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵因素.幾何解題的思維特征關(guān)乎對(duì)問(wèn)題情境的整體感知，即使通過(guò)審題初步擬定解題計(jì)劃后，在解題過(guò)程中仍然面臨調(diào)整解題思路的問(wèn)題.因此，通常意義下的幾何解題思維需要較多地使用元認(rèn)知策略.

20世紀(jì)70年代，美國(guó)心理學(xué)家弗拉維爾提出元認(rèn)知的概念，并給出元認(rèn)知是以各種認(rèn)知活動(dòng)的某一方面作為其對(duì)象或?qū)ζ浼右哉{(diào)節(jié)的知識(shí)或認(rèn)知活動(dòng)的定義[3].元認(rèn)知的核心意義是“關(guān)于認(rèn)知的認(rèn)知”.隨著這一理論的提出，元認(rèn)知理論成為教育心理研究的主流問(wèn)題.董奇[4]指出元認(rèn)知結(jié)構(gòu)分為元認(rèn)知知識(shí)、元認(rèn)知體驗(yàn)和元認(rèn)知監(jiān)控；龍毅[5]指出元認(rèn)知包括元認(rèn)知知識(shí)、元認(rèn)知體驗(yàn)和元認(rèn)知監(jiān)控，初步將元認(rèn)知進(jìn)行劃分且與數(shù)學(xué)學(xué)科建立聯(lián)系；崔寶蕊、李健、王光明[6]將數(shù)學(xué)元認(rèn)知?jiǎng)澐譃閿?shù)學(xué)元認(rèn)知知識(shí)、數(shù)學(xué)元認(rèn)知體驗(yàn)、數(shù)學(xué)元認(rèn)知監(jiān)控3個(gè)維度，更加具體地分析了元認(rèn)知所包含的各個(gè)策略；波利亞在《怎樣解題》一書(shū)中給出怎樣解題表，將解題活動(dòng)分為理解題目、擬定計(jì)劃、執(zhí)行計(jì)劃、回顧等4個(gè)步驟；侯樂(lè)旻[7]認(rèn)為元認(rèn)知監(jiān)控在很大程度上影響著個(gè)體對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)結(jié)果的判斷，能夠幫助個(gè)體調(diào)整學(xué)習(xí)行為；章建躍、林崇德[8]指出在整個(gè)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中將自己的數(shù)學(xué)活動(dòng)作為意識(shí)對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行積極主動(dòng)的計(jì)劃、檢驗(yàn)、調(diào)節(jié)和管理，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)中的自我監(jiān)控，這對(duì)解幾何題活動(dòng)而言尤為重要.

關(guān)于元認(rèn)知策略與解題理論的研究成果較多，但元認(rèn)知策略與具體的平面幾何解題相結(jié)合的研究較少.本研究基于元認(rèn)知策略理論和波利亞解題理論，將學(xué)生平面幾何解題活動(dòng)中運(yùn)用元認(rèn)知策略情況的具體指標(biāo)劃分為計(jì)劃策略、監(jiān)控策略、調(diào)節(jié)策略3個(gè)維度，各維度下又具體分為題設(shè)、整體問(wèn)題情境、方法與策略3個(gè)子維度，目的是調(diào)查八年級(jí)學(xué)生在平面幾何解題思維活動(dòng)中元認(rèn)知策略的運(yùn)用情況.

2 研究設(shè)計(jì)

2.1 研究對(duì)象

從某城市兩所中學(xué)中各抽取3個(gè)班級(jí)(均為八年級(jí))共210名學(xué)生進(jìn)行調(diào)查研究，發(fā)放問(wèn)卷210份，回收問(wèn)卷210份，剔除無(wú)效問(wèn)卷17份，得到有效問(wèn)卷193份，有效回收率為92%.對(duì)調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果進(jìn)行篩選，選擇有效問(wèn)卷數(shù)量偏高的兩個(gè)班級(jí)發(fā)放測(cè)試卷共64份，回收64份，剔除4份無(wú)效測(cè)試卷，得到有效測(cè)試卷60份，有效回收率為94%.

2.2 研究工具及指標(biāo)分析

根據(jù)已有的研究成果，結(jié)合實(shí)際教學(xué)中的課堂觀察和作業(yè)批改，以及學(xué)生解幾何題思維的實(shí)際表現(xiàn)，初步擬定問(wèn)卷題目，描述學(xué)生在一般意義下解題活動(dòng)中使用元認(rèn)知策略的意愿情況.問(wèn)卷題目共16題，包括計(jì)劃策略5題、監(jiān)控策略6題(第9題為反向計(jì)分題)和調(diào)節(jié)策略5題.采用李克特(Likert)五點(diǎn)計(jì)分法，選項(xiàng)制定為非常符合、符合、基本符合、不符合、非常不符合，分別賦5、4、3、2、1分.對(duì)部分問(wèn)卷進(jìn)行前測(cè)和數(shù)據(jù)分析，在征求專家意見(jiàn)后對(duì)問(wèn)卷題目進(jìn)行了修改，初步確定“影響平面幾何解題活動(dòng)因素的調(diào)查研究”問(wèn)卷.

測(cè)試卷的編制建立在理論研究和實(shí)際教學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，并征求一線教師及專家的意見(jiàn)進(jìn)行多次修改，初步編制出“等腰三角形”測(cè)試卷.測(cè)試卷題目共7題(滿分80分)，難度分布為：簡(jiǎn)單難度3題(每題10分)，中等難度2題(每題12分)，較難題目2題(每題13分).

通過(guò)文獻(xiàn)分析和對(duì)已有研究成果的研究，初步擬定學(xué)生在平面幾何解題活動(dòng)中運(yùn)用策略的具體指標(biāo)，結(jié)合一線教師、專家的意見(jiàn)，經(jīng)多次修改最終確定具體指標(biāo).解題活動(dòng)中作出何種解題行為可反映其采用的相應(yīng)元認(rèn)知策略.結(jié)合波利亞解題的4個(gè)步驟，將學(xué)生解題過(guò)程中3個(gè)策略的運(yùn)用維度再進(jìn)一步劃分為局部題設(shè)、整體問(wèn)題情境、方法與策略3個(gè)方面，根據(jù)解題活動(dòng)中所使用不同層次的策略分別賦1、2、3、4分，具體劃分如表1所示.

表1 測(cè)試卷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)指標(biāo)進(jìn)行信效度檢驗(yàn)，結(jié)果如表2所示.

表2 指標(biāo)可靠性檢驗(yàn)

2.3 研究方法

問(wèn)卷調(diào)查法：發(fā)放“影響平面幾何解題活動(dòng)因素的調(diào)查研究”問(wèn)卷.

測(cè)試法：發(fā)放“等腰三角形”測(cè)試卷，對(duì)回收的數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

2.4 研究過(guò)程

(1)通過(guò)閱讀文獻(xiàn)了解元認(rèn)知策略運(yùn)用于各學(xué)科的情況，尤其是與數(shù)學(xué)學(xué)科相結(jié)合的研究成果.

(2)結(jié)合已有的研究成果和學(xué)生實(shí)際的學(xué)習(xí)過(guò)程，征求專家意見(jiàn)擬定學(xué)生平面幾何解題活動(dòng)中運(yùn)用元認(rèn)知策略的評(píng)價(jià)指標(biāo).

(3)利用SPSS 20.0軟件分析回收的問(wèn)卷和測(cè)試卷數(shù)據(jù).

3 測(cè)試及分析

3.1 問(wèn)卷分析

據(jù)文獻(xiàn)[9]，信度在0.8～0.9較好，在0.7～0.79之間也可使用.對(duì)問(wèn)卷采用科隆巴赫信度進(jìn)行分析，結(jié)果如表3所示.由表3可知，系數(shù)為0.806，符合測(cè)量標(biāo)準(zhǔn).

表3 問(wèn)卷可靠性檢驗(yàn)

對(duì)各維度均分進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果如表4所示.由表4可知，學(xué)生在平面幾何解題活動(dòng)中對(duì)各個(gè)策略的使用傾向由高到低依次為計(jì)劃策略、監(jiān)控策略、調(diào)節(jié)策略.

表4 問(wèn)卷各維度均分

3.2 測(cè)試卷分析

對(duì)兩個(gè)班級(jí)共60份測(cè)試卷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出測(cè)試卷的信效度，如表5所示.由表5可知，系數(shù)為0.988，符合測(cè)量標(biāo)準(zhǔn).

表5 測(cè)試卷可靠性檢驗(yàn)

對(duì)兩個(gè)班級(jí)共64人進(jìn)行測(cè)試，剔除無(wú)效問(wèn)卷4份，對(duì)60份測(cè)試結(jié)果按表1中測(cè)試卷評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)策略運(yùn)用的情況進(jìn)行賦分，同時(shí)按照一線教師評(píng)價(jià)測(cè)試卷的結(jié)果進(jìn)行實(shí)際得分的統(tǒng)計(jì)，將被測(cè)試人數(shù)按此次答卷實(shí)際得分由高到低劃分為排名靠前組(1～20)；排名居中組(21～40)；排名靠后組(41～60).對(duì)實(shí)際得分與策略得分進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果如表6所示.

表6 各策略得分與實(shí)際得分相關(guān)性

由表6可知，計(jì)劃策略、監(jiān)控策略、調(diào)節(jié)策略都與實(shí)際分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性，通過(guò)比較分析可以得出，3個(gè)策略的相關(guān)性由高到低依次是計(jì)劃策略、調(diào)節(jié)策略、監(jiān)控策略.此結(jié)論與調(diào)查問(wèn)卷得出的結(jié)論不一致，為探究原因，對(duì)3組學(xué)生分別進(jìn)行各題得分統(tǒng)計(jì).通過(guò)對(duì)比3組學(xué)生實(shí)際得分與策略得分可知，排名靠前組和排名居中組對(duì)策略的使用符合調(diào)查問(wèn)卷的結(jié)論，而排名靠后組學(xué)生更多地使用調(diào)節(jié)策略，結(jié)果如圖1所示.

圖1 測(cè)試成績(jī)靠后組策略使用情況統(tǒng)計(jì)圖

對(duì)測(cè)試成績(jī)靠后組進(jìn)行答題分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)分析，由圖1可觀測(cè)出學(xué)生在解題活動(dòng)中對(duì)于計(jì)劃策略的使用仍然較高于其他策略，而調(diào)節(jié)策略高于監(jiān)控策略.

4 研究結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)193份問(wèn)卷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出結(jié)論：一般意義下，學(xué)生在解題活動(dòng)中使用策略意愿為計(jì)劃策略的使用顯著高于監(jiān)控策略和調(diào)節(jié)策略，監(jiān)控策略和調(diào)節(jié)策略相近.

(2)通過(guò)對(duì)測(cè)試卷進(jìn)行分析，得出被測(cè)學(xué)生在解題活動(dòng)中使用策略的頻率由高到低依次為：計(jì)劃策略、調(diào)節(jié)策略、監(jiān)控策略.對(duì)于成績(jī)靠后組的學(xué)生而言，他們?cè)诮忸}受阻時(shí)會(huì)出現(xiàn)頻繁轉(zhuǎn)換解題方向和路徑的情況.

4.2 建議

在平面幾何解題活動(dòng)中，計(jì)劃策略作為引導(dǎo)解題活動(dòng)的方向和解題步驟的開(kāi)始階段能夠受到學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)的充分重視，但在解題活動(dòng)中有效地運(yùn)用監(jiān)控策略和調(diào)節(jié)策略并沒(méi)有得到重視，甚至在解題后反思策略的使用環(huán)節(jié)仍然難以使學(xué)生認(rèn)識(shí)到元認(rèn)知策略的運(yùn)用對(duì)于成功解題的重要性.這說(shuō)明，元認(rèn)知策略的使用在日常的幾何解題教學(xué)活動(dòng)中沒(méi)有被充分重視，因此，在學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)控策略與調(diào)節(jié)策略的學(xué)習(xí)和培養(yǎng).

(1)教師在平面幾何解題教學(xué)活動(dòng)中，在基本定義、基本命題、解題策略教學(xué)的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生在平面幾何解題活動(dòng)中運(yùn)用元認(rèn)知策略的能力.教師在教學(xué)中可以圍繞幾何問(wèn)題開(kāi)展以目標(biāo)為導(dǎo)向、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)需要哪些步驟的探究活動(dòng)，從而培養(yǎng)學(xué)生擬定計(jì)劃的能力；教師在教學(xué)中加強(qiáng)基本形的教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生已有圖式的拓展，幫助學(xué)生建立有效的模式識(shí)別能力，從而有助于培養(yǎng)其監(jiān)控能力；教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生獲得幾何概念、命題的多種形式表征以適應(yīng)不同問(wèn)題的情境，從而培養(yǎng)學(xué)生的調(diào)節(jié)能力.

(2)教師在幾何解題教學(xué)過(guò)程中，要指導(dǎo)學(xué)生按照解題過(guò)程對(duì)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的分析，對(duì)問(wèn)題從整體情境到具體細(xì)節(jié)的思維流程進(jìn)行分析.同時(shí)，在執(zhí)行解題計(jì)劃的過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)時(shí)刻監(jiān)控自己的解題狀態(tài)，加強(qiáng)自我監(jiān)控和調(diào)節(jié)能力.