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摘要：新时代的学生亟需提升其元认知能力，但许多情况下的传统教学过程侧重知识和技能的学习，缺乏引导学生对学习过程的监控和反思。因此，本研究将POE教学策略(预测、观察、解释)和增强现实体验式教学结合，提出面向学生元认知能力的POE增强现实体验式教学模式，包含具体体验、预测、观察、解释和积极实践五个环节，利用增强现实资源和元认知工具，引导学生提出问题、做出计划、监控实施、反思评价和及时改进，以期为促进学生元认知能力的发展提供新的思路和可行范式。
关键词：元认知能力；增强现实；体验式教学；预测；观察；解释
本文引用格式：凌小兰，等.面向学生元认知能力的“预测-观察-解释”式增强现实体验教学模式研究[J].教育现代化,2020,7(36):136-139.
Research on POE-Based AR Experiential Teaching Model for Improving Students'Metacognitive Ability
LING Xiao-lan,LIN Xiao-fan,LUO Ruo-nan,QIN Pei-le
(School of Educational Information Technology of South China Normal University,Guangzhou Guangdong)
Abstract:Students in the new era need to improve their metacognitive ability,but in many cases,the traditional teaching process focuses on the learning of knowledge and skills and lacks the guidance of students'monitoring and reflection on the learning process.Therefore,this study combines POE teaching strategies(prediction,observation,interpretation)and augmented reality experiential teaching,and proposes POE augmented reality experiential teaching mode for students'metacognitive ability,which includes five links:specific experience,prediction,observation,interpretation and active practice.Using augmented reality resources and metacognitive tools,students are guided to raise questions,make plans and monitor the practice.In order to provide new ideas and feasible models for promoting the development of students'metacognitive ability,we should implement,reflect,evaluate and improve in time.
Key words:Metacognitive ability;Augmented reality;Experiential teaching;Prediction;Observation;Explanation
一 问题的提出
新时代的社会变革与治理对人才的能力需求发生了变化，21世纪的创新能力（批判思考、复杂问题解决、有效沟通团队合作、创造与元认知能力）的重要性得到各国的共识[1]。其中，培养学生的元认知能力具有重要意义，元认知能力愈高的学生其所展现出来的学习策略和效果也更好。提升学生的元认知能力会对学生的学习能力、问题解决能力、创造性思维等产生积极影响。
然而，相关研究指出，受长期应试教育、传统教学方式的影响，在许多情况下教师更注重学生对知识和技能的学习。整个教学过程缺乏引导学生对学习过程的监控和反思，更何况提升学生的高阶能力，无法促进学生元认知能力的提升[2]。解决该问题的适切方案为融入针对性的教学策略，而体验式学习理论和预测、观察、解释(predict,observe,explain,简称POE)是通过情景体验和问题导向来激发学生元认知能力的提升。因此，融入体验学习理论与POE来提升学生元认知能力有其重要价值。
二 概念界定及研究综述
POE教学策略是指教师在课堂教学活动中，通过预测、观察、解释三个环节，逐步引导学生主动将知识进行构建的教学范式。体验式教学包含具体经验、反思性观察、抽象概念化和积极实践四个阶段，前一阶段是后一阶段的基础，后一阶段是前一阶段的内化[3]。增强现实可将真实环境与虚拟环境无缝融合起来，能提升学生的体验感，适合将其运用于体验式学习，即增强现实体验式学习。元认知能力是人对认知活动的自我意识和自我调节，包含元认知知识、元认知体验、元认知监控三个方面[4]，细分为提出问题、做出计划、监控实施、反思评价、及时改进五个环节。
国外体验式学习理论和POE教学策略得到广泛应用，后者主要与生物、化学、物理和自然科学等学科结合。实践证明两者的应用使教学产生良好的效果，比如Bada等学者在物理光学课程中做了对比实验，实验组采用的是体验式教学策略，对照组采用的是常规教学策略，结果发现采用体验式教学策略比采用常规教学的效果更好[5]；Phanphech等学者利用POE策略帮助泰国高职一年级学生克服对电路的误解，结果表明该电路能帮助学生更好地理解电路的概念[6]。Wu等学者发现增强现实技术能够给学习者带来积极的学习效果，促进学生的学习和互动。国内体验式学习理论和POE教学策略已有不少优秀成果。研究证明两者都是通过真实问题或情境来诱发学生进行自我导向学习，从而提高学生的学习兴趣、学习自主性和学习成绩。如林宏滨将体验式学习理论应用于小学数学，通过创设情境、融入数学游戏、预设探究实验、优化小组讨论来激发学生情感和促进学生自主性，以此培养小学生的逻辑思维能力和问题解决能力[7]；范凌云等基于POE教学策略，结合数字化手段，在实验室模拟酸雨的形成过程，从而培养学生的科学探究技能[8]。
元认知能力对学生其他能力的产生具有积极影响。如鲍娟等学者认为元认知能力能提高学生的学习能力，但在实际的教学中，学生很难意识到元认知的存在，对此教师要积极帮助学生掌握学习现状，培养与提高其元认知能力，消除难学的情绪，并构建了基于元认知的网络学习平台来培养学生的自主学习能力和创新性学习能力[9]；常颖等学者采用问卷调查了421名中国大陆初中生的元认知能力、学习成绩和家庭作业行为，发现元认知能力与家庭作业行为相关显著[10]。在元认知能力培养方面，大部分学者根据自己对元认知能力的理解、教学实践经验和学生的实际情况设计培养方案，基于元认知知识、元认知体验、元认知监控三个要素展开研究，并将策略应用于具体学科，比如数学、英语、历史、生物、地理等。
因此，为了提升学生的元认知能力，本研究将增强现实体验式教学和POE教学策略相结合，梳理以POE策略和增强现实体验式教学促进元认知能力培养的理论依据、方法，设计出一套操作性强、可推广应用的教学模式，以学生为主体，从元认知知识、元认知体验、元认知监控三个方面提升学生的元认知能力。
三 构建面向学生元认知能力的POE增强现实体验式教学模式
本研究结合体验式学习理论、建构主义理论和人本主义理论，提出POE增强现实体验式教学模式。本模式包含“具体体验——预测——观察——解释——积极实践”五个环节，如图1所示。本模式是一个循环模式，前一阶段是后一阶段的基础，后一阶段是前一阶段的内化，五个环节结束不代表整个教学活动已经结束，而是新一轮循环的开始，让学习者不断地进行经历和改造，从而提升其元认知知识、元认知体验和元认知监控。研究证明，教学活动过程经历体验式学习理论完整的过程，会取得更好的效果。所以本模式既保留了体验式学习的具体经验、反思性观察、抽象概念化和积极实践，也保留了POE教学范式的预测、观察、解释，将抽象概念化与解释融合为一个环节。
模式的落地需要从教师和学生两个角度实施。
（1）具体经验环节。教师通过增强现实资源增强学生的体验感，同时通过创设问题导向和体验式情境，提高学生的学习兴趣，使学习者高度参与学习过程，回忆起在日常生活和学习中积累的经验、看法与见解。学生亲身体验，高度参与到课堂中，在体验式情境中活动，获取知识，或者从教师创造的情境中发现与已有知识的矛盾。（2）预测环节。教师展示AR资源，提出问题，让学生对问题概念的情境或者实验进行预测，以此了解学生的前科学概念。学生针对教师所提出的问题，根据已有经验进行思考和推理，大胆预测问题的答案并说明或者在POE学习单上记录下预测的原因。（3）观察环节。有两种方式，一是教师用AR设备进行演示，学生观察并记录老师的演示过程和结果；二是学生自行操作AR实验模型，观察并记录实验过程和结果。教师根据教学内容选择观察的方式，但不管采用哪种方式，教师都需要正确引导学生进行观察，避免无效的观察。本环节的设计主要是使学生产生认知冲突，为下一阶段概念的转化做铺垫。（4）解释环节。教师引导学生进行实验的反思，鼓励学生表达自己的想法，充分引导学生自己对问题进行解释，开展组内和组间讨论，突出学生的主体地位。学生将观察结果与预测结果进行对比，用科学的观点进行解释，将新旧知识进行整合，并在讨论中积极表达自己的看法。学生回顾、描述自己的学习活动过程，对自己的学习和体验进行分析、反思，思考自己学了什么，发现了什么现象或者问题，教师所创设的情境对自己产生了哪些影响等等，调整自己的前科学概念，从而形成新的见解。基于对学习过程的回顾和反思，试图把感性认识进一步转变为理性认识，将新概念抽象化，建构一种理论或者模型，对自己新发现的现象和问题进行因果解释。（5）积极实验环节。教师展示AR资源，创设新的情景，提出新的问题，引导学生进入更高阶的学习。学生在新情境中不断完善和检验已学的新概念，在小组合作探究中，针对教师提出的问题，利用所学的知识设计实验方案，操作AR实验模型检验本组的理论假设的合理性、可靠性。如果学习者的理论得到检验，鼓励其把自己的理论发现迁移到实际情境中进行应用；如果难以完成理论验证任务，就需要进入下一个学习循环。
学生的元认知能力迭代提升有五个阶段。（1）提出问题。给学生创设提问的时间、空间、氛围，引导其自主提问，描述自己在学习过程中的问题。当学生遇到障碍无法提出问题时，教师从知识点间的过渡、难点化解等方面辅助质疑。（2）做出计划。在教学过程中不仅教学生“学知识和技能”，更教学生“怎么学”，并引导学生根据学习目标制定个人学习计划。（3）监控实施。引导学生进行自我监控，及时发现存在的问题并快速采取相关措施进行解决，比如每天安排的学习任务太多，导致经常无法完成计划，则应该调整学习任务或者学习内容。（4）反思评价。引导学生制作自我评价清单或者写反思日记，开展自我反思和自我评价。（5）及时改进。引导学生及时改进，比如调整计划实施方案、调整过高的目标、克服瓶颈情绪压力等。
四研究启示
本研究提出了面向学生元认知能力的POE增强现实体验式教学模式。为了更好地促进学生的元认知能力，教师在开展五个环节教学活动中，需要做好以下工作：（1）整合教学资源。教师要把优质教学资源应用到课堂教学中，并有机地整合，以促进产生更好的学习效果。（2）监控学生学习活动。主要监控学生的情感参与度、知识累计度、合作探究度、学习差异度，以此促进学生共同发展、个性化发展和主动发展。（3）为学生提供元认知工具。在教学中为学习者提供学习策略和元认知工具，比如自我提问清单、自我提示卡等，使学习者学会学习和更好地进行自我反思、自我监控。（4）开展评价。教师开展多样化的评价，将过程性评价与总结性评价相结合，将自我评价、小组评价和教师评价相结合，不仅评价学生的知识掌握度，还需对学生的元认知能力进行评价。未来研究需要进一步开展实验，验证本模式的有效性，在实践中修订完善模式，以更好地提升学生的元认知能力。
参考文献
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[9]鲍娟，刘向阳，魏刚.基于元认知的医学生网络自主学习能力的培养研究[J].教育现代化,2017，4（37）：16-17.
[10]常颖.初中生家庭作业、元认知及学习成绩的关系研究[J].教育现代化,2019,6(39):193-195.
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