学科问题解决思维策略的训练研究

1学科问题解决思维策略的训练研究张庆林邱江（西南师范大学心理学院）原文刊载于：中国教育科学（2003）.北京：人民教育出版社，2004年11月，227—234.国外的大多数思维训练教程虽然能提高学生的智商，但是不能提高学生的学习成绩。有人对现代三种著名的思维训练教程进行评价时说：“一般思维技能的教学能够迁移到一个很广范围的想法，类似于形式训练的教学思想。……至今我们只能说，还没有足够的证据能够证明这三个思维训练教程能够提高那些与已经练习过的任务不相似的任务的操作成绩。”国内的几个验证性实验也证明了这一点[1]。针对这个问题，我们认为，学生的思维训练应该结合学科教学来进行，以期达到既提高学生思维能力，又提高学生学习成绩的目标，这也是素质教育的要求。但怎样结合学科知识的教学对学生进行系统的思维训练，却无系统的理论与实践的研究。在实际教学中，对知识的传授和能力的培养存在“一手硬、一手软”的现象，就是说，知识的传授比能力的培养更过硬。这或许不是观念的问题，而是技术的问题。第一，能力知识更难以测量或考查，我们容易假定“知识考查的分数高，能力必然也强”。第二，知识的目标比较容易细分，能明确界定，教学时心中有数，目标明确，而能力的目标往往比较笼统，不能像知识的目标那样明确细分，因此在教学中知识的目标能落到实处，而能力的培养却“顺其自然”。这样，思维能力的培养就必然不是有意识的自觉行为。针对学科领域思维能力训练缺乏理论的问题，我们提出了思维能力培养的“策略性知识转化理论”，对策略性知识向思维能力转化的机制以及相应的训练方法和课堂教学模式进行了一系列研究。一、“策略性知识转化理论”的基本观点我们认为，策略性知识是关于如何学习、如何思考的策略性知识。正因为策略性知识是知识，所以能够表达，能够有效的传递。同时，由于策略性知识是关于如何学习、如何思考的方法性知识，所以，如果这些策略性知识能够被学生真正理解、熟练掌握、自觉运用、广泛迁移，那么，策略性知识就会转化为思维能力[2]。（一）策略性知识向能力转化的可能性有的心理学家认为智力是稳定的个性特征，是很难以变化的，持“智力不可教”的观点。而另外的心理学家则认为智力是可以开发的，只要教学真正“得法”，智商会发生令人吃惊的变化。当代认知心理学家们共同承认，策略水平是智力高低的一个重要指标。这意味着促进学生策略水平的提高也就有效地促进了学生智力的发展。有实验证明了思维策略训练的有效性，例如，训练学生习惯于在学习新知识时多问自己“为什么会这样”，就有利于学生在学习新知识时进行深水平的加工，有利于树立有意义学习的心向。问“为什么”的“深入理解策略”适合于任何学科的有意义学习能力的培养[3]。2当然，思维策略的训练应该结合学科来进行，应该根据学科内容的不同，每种思维策略在每个年级中反复出现、反复训练，以最终形成学生的思维能力。这样做的结果，既发展了学生思维，又促进了学生的对学科知识的有效学习。一般的思维策略，如果能不断地在常规课堂教学中进行训练，能在几门学科中同时得到运用，那么，将更有利于策略性知识向思维能力的转化。（二）策略性知识向能力转化的条件策略性知识的学习必须概念化、条件化、意识化和自动化，才能促进策略性知识转化为相应的能力，因此，这“四化”就是策略性知识向能力转化的条件[4]。1．策略性知识的概念化所谓策略性知识的概念化，是指学生在学习策略性知识时，能借助于书面文字的表达在头脑中真正理解策略性知识，建立起准确的策略性知识的概念。有时候，学生在形式上记住了表述策略性知识的字词语句，并不一定真正理解了相应的策略性知识，更不能运用所学到的策略性知识。促进概念化的根本措施是训练学生在学习时将新学的书面文字和头脑中的某些相关的已有知识或经验建立起内在的联系。如果建立不起这种联系，学生就只能死记字面意义，而形不成真正的理解。促进概念化的另外一个重要措施是引导学生积极运用所学的策略性知识，在运用中加深对策略性知识的理解、体验和掌握。2．策略性知识的条件化所谓策略性知识的条件化，是指学生不仅要学会运用所学的策略性知识，而且知道所学的策略性知识在什么条件有用，或者说，可以用到什么情景之下。把策略性知识的“运用方法”和“运用条件”结合起来储存在大脑之中，形成一个“如果┉┉那么┉┉”的产生式认知结构。学到的策略性知识如果不知道可以在什么情况下使用，就会变成僵化的知识。僵化的知识只能在一个有限的背景中才能提取出来，例如仅仅能在与当初学习知识时的相似背景中加以应用，尽管本来它们可以应用于更广泛的各种各样的场合。因此为了提高策略性知识在解决实际问题中的有效利用性，有必要在训练中促使学生同时考虑这些知识在课堂之外的背景中的应用条件。3．策略性知识的意识化所谓策略性知识的意识化是指要发挥意识的能动作用，形成自觉运用策略性知识的意识倾向。心理学研究发现，优生和所谓的“差生”在智力水平上并没有多大的差别，但是优生的元认知能力高于“差生”。为了提高策略性知识的意识化水平，这就需要在策略性知识的传授中加强元认知的监控训练。4．策略性知识的自动化所谓策略性知识的自动化是指策略性知识的掌握要达到熟练的自动化程度。策略性知识的掌握和运用没有达到十分熟练的程度，在实际应用时，绝对不可能得心应手，反应敏捷。提高策略性知识运用的熟练自动化水平，就需要指导学生在各门学科中自觉多用所学到的策略性知3识。二、解决学科问题思维策略训练的实验研究为了检验我们提出来的思维能力培养的“策略性知识转化理论”，需要在学科领域进行严格的对比实验。下面是我们近几年在中学学科教学领域所做的思维策略训练的实验研究。（一）解决学科问题的通用思维策略和元认知监控策略要进行思维策略训练，首先就要总结出学科领域的思维策略。我们认为，学科领域的问题解决的思维过程，可以分为三个阶段：分析问题、解决问题、思路总结[5]。我们通过对“专家”与“新手”解决学科问题的思维过程的对比分析，总结出了解决学科问题的三个阶段上的七条通用思维策略。这七条策略是：①解题时，不要匆忙解答，先要准确理解题意；②从整体上把握题意；③在理解题的整体意义的基础上判断解题的思路方向；④充分利用已知条件（顺向推理）；⑤要善于运用双向推理（顺向推理和逆向推理相结合）；⑥克服思维定势，进行扩散性思维；⑦解题后要总结思路，举一反三。以上七条策略中，策略1至3是分析问题（表征问题）阶段上的思维策略，策略4至6是解决问题（思维推理）阶段上的思维策略，策略7是解题后反思（思路概括）阶段上的思维策略。尽管这七条思维策略是通用思维策略，但是，要将这七条通用思维策略迁移到各门学科的问题解决中去，还必须结合不同的学科内容进行训练，因此需要编写一系列的各门学科的“思维策略训练教程”。当然，在不同的学科中，这七条通用思维策略的重要性会有所不同，因此。相应的教程所包含的思维策略也略有所不同。在思维策略训练中，为了保证在传授这七条策略之后，学生能坚持使用所学到的策略，我们还特意设计了一个自我提问单，让学生在策略训练之后的一段时间里反复运用这个自我提问单来加强元认知的自我监控[6]。例如，表1就是数学应用题解题思维策略教程中所使用的《自我提问单》。表1解答数学应用题元认知训练的《自我提问单》分析题意阶段1、我准确理解题意了吗？特别要注意题目中的定性的和隐含的条件！2、我把握了题目的整体结构了吗？理清题目中各种数量关系，必要时画一个图！3、这个题属于哪一种类型？不要急于列方程，先看这个题涉及了哪些概念、定理、定律！解答习题阶段4、我充分利用了已知条件了吗？没有充分利用的已知条件优先考虑！5、我进行双向推理了吗？设法将已知条件和未知条件联系起来！46、我出现了思维定势了吗？运用扩散性思维，寻找新的视角！反思总结阶段7、我能够举一反三吗？力图发现这一题的独特思路并考虑还能用于什么场合！（二）学科领域问题解决思维策略的训练实验为了检验我们所总结的七条通用思维策略训练的有效性，我们编写了包含元认知训练的针对七条通用思维策略的一系列训练教程，而且还进行了一系列严格的对比实验来加以检验。这些实验都证明了思维策略训练的有效性。1．解决平面几何问题的元认知训练通过对专家（优等生）与新手（中差生）解决几何问题的思维过程的比较，我们发现优生和中差生的思维过程存在的主要差异为[7]：①优生善于直觉判断题的类型，有明确的思维方向；而中差生多采用盲目试误的方法，不能依据题目的整体结构来明确思维大方向。②优生具有多条思路，一个方向走不通，会换一个角度去思考；而中差生一般只有一条思路。③优生善于采用顺向推理，充分利用已知条件，使信息增殖，缩短与未知条件的“思路距离”；而中差生往往不能充分使用已知条件，所以不能正确解答问题。④优生善于运用未知条件进行逆向推理，充分考虑如何使已知与未知取得联系，特别是未充分使用上的已知条件与未知条件的联系；而中差生的思路则带有随意性，不知道用未充分使用的已知条件与未知条件作为启发信息来促使自己顿悟。⑤优生善于在解题之后总结概括自己的思路，考虑自己解这一题的方法“和过去的解法有什么不同之处”，“这种思路还可以用来证明什么类型的题”，因此能举一反三；而中差生解完一个题就只学会了解这一个题，不善于总结概括思路，不能迁移。根据该研究结果，我们总结了成功解决几何问题的思维策略，编写了相应的思维策略训练教程（6课时），并运用“解决平面几何问题的思维流程图”来进行元认知训练[8]。实验选取了两所中学（Ⅰ、Ⅱ），在初三年级随机选择两个班作为实验班（运用我们编写的思维训练教材进行训练的班级），一个班作为习题班（用和实验班相同的时间由老师讲解实验班训练中所包含的所有习题），一个班作为常规班（常规教学之外没有额外增加习题课的班级）。在训练中，主要传授了5种相互联系的思维策略：①直觉判断题的类型(明确思维大方向)。在准确理解题意的基础上，先直觉判断题的类型，可以问自己：这一道题属于哪一种类型呢？或问：它和过去解过的哪一种题相类似呢？②充分利用已知条件(顺向推理)。直觉地判断优先考虑的思路之后，就要充分利用已知条件进行顺5向推理。③使已知与未知取得联系(双向推理)。不仅要善于运用问题作为思维推理的方向(逆向推理)，指引顺向推理，而且要考虑如何使已知条件与未知条件取得联系。④使已知与未知取得联系(作辅助线)在双向推理的基础上才能考虑辅助线(便于充分利用已知条件的简单连线除外)。⑤解题后的反思(总结概括思路)。在解题之后考虑这个题和过去学过的题在什么地方不一样，这一题思路中的“不一般”之处还可以用到其他什么样的情境中。实验结果表明，训练教程起到了显著的促进作用（见表2）。表2中的t值是与习题讲解班调整后的后测平均分差异的检验结果。结果表明，前测时各班成绩差异都不显著，而后测的协方差分析的结果表明，2所学校的4个实验班中有3个实验班在后测中成绩显著高于习题讲解班。从表2中也可以看到，习题讲解班和常规教学班后测结果之间没有显著差异，这证明没有策略训练的单纯的习题讲解既多花费了时间，也没有显著的效果。至于4个实验班中有一个实验班没有取得预期效果的原因，实验过程资料的分析表明，这个班的实验教师没有一次参加实验之前的理论研讨会和集体备课会，虽然运用了实验教程，但没有按照实验教程的要求进行训练，实际上把训练课变成了习题讲解课。这也证明了教师教学观念的转变和教学技能的提高是思维策略训练成功的必要条件。表2学校Ⅰ、Ⅱ实验结果的协方差分析学校组别人数前测平均分后测平均分调整后后测平均分t值p值Ⅰ训练班5070.0380.9482.1921.23.000**训练班4967.3051.1655.229.78.002**习题班4174.1542.0038.90——常规班3972.3844.4142.390.53.467Ⅱ训练班3776.4772.0065.674.29.041*训练班4260.7556.9260.202.77.286习题班5073.1058.0454.99——常规班4164.4556.2562.351.15.100注：*p0.05,**p0.012．解决代数应用题的元认知