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时间:2018-08-01
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1、促进学习者元认知能力的虚拟实验系统模型构建梁俊亮,杨雪,黄海林,郑魏(吉林大学高等教育研究所,吉林长春130012)【摘要】学习者的元认知能力是影响学习效果的重要因素。在复杂的实验学习活动中,可以通过虚拟现实技术发展元认知技能。在对医学虚拟实验特点及目前存在问题分析的基础上,结合元认知理论和情境认知理论提出了促进学习者元认知能力的设计策略,构建了促进学习者元认知能力的虚拟实验系统模型,以期通过虚拟实验系统各功能的协同作用帮助学习者促进科学学习。【关键词】元认知;元认知能力;设计策略;系统模型【中图分类号】G420【文献标识码】A【论文编号】引言实验是对抽象的知识理论所做的现实操作,在实验学习
2、活动中,学习者综合运用智慧技能和操作技能以及实验内容性知识之外的隐性知识。学习者对自身思维过程的知觉、观察、控制和自我调整行为的能力【1】,是影响实验学习有效性的重要因素。因此,如何促进学习者元认知能力的提高是非常重要的。目前基于网络的虚拟实验成为一种重要的学习方式,通过基于元认知理论设计的虚拟实验系统可以帮助发展学习者的元认知能力,提高学习者的学习力,进而实现终身学习。一、医学虚拟实验特点及目前存在的问题分析医学是一门实践性很强的学科,医学实验贯穿于整个教学过程。随着虚拟现实技术的发展,医学虚拟实验的优越性使其成为一种重要的学习方式,其优越性不仅在很大程度上减少实验设备与空间,节约实验资金
3、,改善实验环境,如在医学解剖教学中,由于教学经费不足和资源短缺等客观因素限制,医学生实践时间和动手机会相对较少,医学虚拟解剖实验的开发与应用使每位医学生都能获得实验机会,取得良好的学习效果;更在于虚拟实验的灵活性,其功能软件的模块化能够提高实验资源的可重复利用率,具有良好的可扩充性。在实验过程中,学习者能方便地改变实验发生的条件以观察所发生的变化,激发学生进一步提出问题与解决问题的兴趣。虚拟实验的多样性,其实验环节的多目标、多层次性设计,有助于学习者把科学的理解与逻辑、自我想象力和创造性相结合,有效地发挥自身的能动性。医学虚拟实验虽然具有以上优越性,但由于支持理论和开发技术方面存在缺陷,现有
4、的医学虚拟实验仍存在以下几方面的局限性。①虚拟实验对实验对象的描述非常局限,表现的内容不够系统完整,不利于医学生对知识的深层次理解。②虚拟实验设计时,没有考虑培养医学生的探究、设计、创造能力,没有给医学生留有探索学习的空间,不利于医学生探索性实验的学习,不能灵活地应用知识和技能。③虚拟实验中医学生的错误反馈不及时或不真实,不利于培养医学生严谨求实的科学态度、一丝不苟的科研作风。二、促进学习者元认知能力的理论阐述迁移领域的研究表明,近迁移不一定要求深度理解,仅依靠记忆和重复操作就可以实现;而远迁移却要求学生对知识的内在结构和原理有深入的概念性理解,只有当学生达到这一理解层次时,才能适应性地、灵
5、活地应用知识和技能【2】。目前虚拟实验的设计主要关注促进学习者记忆和重复操作能力的提高,忽略了学习者的远迁移,影响了学习者深入地理解问题和解决问题,不利于学习者元认知能力的培养。而基于情境认知理论和元认知理论构建的虚拟实验系统能够弥补学习者元认知能力培养的不足。1情境认知理论“情境认知理论”最早是由Brown、Collins和Duguid于1989年在《情境认知与学习的文化》一文中提出的【3】。情境认知理论认为学习不可能脱离具体的情境而发生,情境是整个学习活动中最为重要且有意义的组成部分,情境不同,所产生的学习效果也不同,学习受到具体的情境特征的影响【4】。情境认知理论强调为学习者提供意义学
6、习并促进知识向真实生活情境的转化,它为创设虚拟实验系统问题情境提供了坚实的理论支持。2元认知理论“元认知”这一术语由美国心理学家J.H.Flavell提出的,Flavell对其定义如下:元认知是认知主体对自身心理状态、能力、认知目标、认知策略等方面的知识,同时也是认知主体对自身各种认知活动的计划、监控和调节【5】。董琦教授认为元认知分为三部分:元认知知识、元认知体验和元认知监控,目前大家广泛接受此观点。元认知知识,即个体关于认知主体、认知任务、认知策略等方面的知识;元认知体验,即伴随着认知活动而产生的认知或情感体验;元认知监控,即个体在认知活动进行过程中,对自己的认知活动进行积极而自觉地监视
7、、控制和调节,包括制定计划、实际控制、检查结果、采取补救措施等环节【6】。其中元认知知识是形成元认知情感体验和进行元认知监控的基础,元认知体验是进行元认知知识学习和元认知监控的激活力量,元认知监控是个体获得元认知知识和情感体验的制约力量。元认知能力是表现在元认知知识、元认知情感体验和元认知监控等三种因素相互作用的不同方式上,它是建立在一定的元认知知识和情感的基础上,对自身的认知活动进行调节和控制的更高级的能力
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