基于移动终端的PBL教学对小学生元认知能力的影响研究

张屹　陈珍　白清玉　李晓艳　朱映辉　陈蓓蕾　熊曳

摘要：随着移动设备的快速普及，科学教育者们对利用移动设备进行教与学十分感兴趣。元认知对学生学习过程的监控和调节通常表现为学习能力，信息技术支持的教学更应注重培养学生的元认知能力。该文融合信息化教学模型APT的教学理念，设计了基于移动终端的PBL教学模式，并以小学科学课程“地球的运动”为例开展单元系列教学活动，采用准实验研究法探究其对小学生元认知能力的影响。研究发现：（1）基于移动终端的PBL教學对学生的元认知能力提升效果较好但与控制组之间的差异不显著；（2）与传统的讲授教学相比，基于移动终端的PBL教学对学生成绩有显著的积极影响；（3）基于移动终端的PBL教学不会增加学生的认知负荷，可适当减轻学生的心理负荷。

关键词：PBL教学模式；移动终端；元认知能力；小学生

中图分类号：G434 文献标识码：A

一、引言

《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》明确提出“鼓励学生运用信息技术发现、分析和解决问题，培养学生信息化环境下的学习能力”的发展任务。这就要求在学生运用信息技术解决问题的过程中，教师既要关注学生知识、技能的学习，更要关注学生学习能力的提高。依据布鲁纳的认知一发现学习理论，学习是一种主动的认知过程。元认知对学习过程起着监控和调节的作用，这种对学生学习过程的监控和调节通常表现为学习能力。因此，信息技术支持的教学应注重通过问题解决的学习过程，培养学生的元认知能力，使学生学会学习。

科学教育的改革往往围绕着科学学科课程的设计、开发和实施开展。随着移动设备和无线交互技术的出现，越来越多的研究者开始关注移动学习，科学教育者们对利用移动设备进行教与学似乎更加感兴趣。《义务教育小学科学课程标准》提出“探究式学习是学生学习科学的重要方式，在教师的指导和组织下，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，经历科学探究的过程，强调通过合作与探究，逐步培养学生提出科学问题的能力、收集和处理信息的能力、分析问题和解决问题的能力”。基于此，本研究以PBL教学法为主，探究学习、小组合作学习等多种教学方式为辅，充分利用移动终端中多种软件工具以及实验工具设计小学科学单元课程“地球的运动”学习活动，并通过准实验研究方法探究基于移动终端的PBL教学对学生学习成效的影响。

二、文献综述

（一）元认知评测与应用研究

元认知（Metacognition）这一概念是美国著名儿童心理学家弗拉威尔（J.H.Flavell）于1976年出版的《认知发展》中首次被提及。弗拉威尔认为元认知是一种调节认知过程的认知活动，也是认知主体对自身能力、活动任务、个人目标、认知策略等方面的认识，同时元认知对自身的各项活动起着计划、监控和调节的作用。A Brown和L.Baker提出元认知是“个人对认知领域的知识和控制”，即元认知包含“有关认知的知识”和“对认知的调节”两方面的内容。Slife、Swanson等人通过对56名小学四、五年级的学生进行实验证明了问题解决中的元认知具有独立存在性。元认知的实证研究必定涉及对元认知能力水平的评定，其评定方式包括自我报告、对作业的评定和对个人行为表现的观察等等。RayneA.Sperling是国外元认知测量做的较为全面的学者之一，他针对大学生编制了一套元认知测量问卷（MAI），并在此基础上进行修订，编制了适用于测量中小学生元认知能力的问卷（Jr.MAI），问卷信效度均良好。

元认知作为在一定知识基础上发展起来的动态性技能，可以通过有意识的培养得到提升。国内外学者在对元认知深入研究的基础上，提出了一些富有创新的智力模型。最具代表性的有国外R.J.Sternberg的智力三维理论、Dos与Maglieri的“PASS智力理论模型”和国内学者董奇的思维结构，上述理论可以说是培养、训练元认知的理论基础。基于元认知理论，国内外越来越多的学者对元认知的研究倾向于与具体的学科教学相结合。Polva结合数学学科的特点最早提出可以通过教学生学会自我提问来提高他们思维的自我控制能力。Lclos和Han'ingtono利用计算机让小学五、六年级学生解决计算机游戏——罗克的靴子（Rockys Roots）从而验证自我提问的训练方法可以提高学生的元认知。Alison在小学五年级做了一项策略提问训练的研究，用实验证明了有指导的相互提问也有助于提高学生的元认知能力。董奇于1991年开展了一项在儿童阅读中培养元认知的实验研究，发现元认知与思维品质之间存在着一定的因果关系。总体来看，目前国外关于元认知能力的测量，元认知训练方法的理论和实践研究更为深入全面。

（二）PBL（基于问题的学习）模式研究

在建构主义的视野中，基于问题的学习（Problem-Based Learning，简称PBL）是一种对传统教学模式的颠覆。1969年，PBL由美国医学界教授Barrows等人始创于加拿大的麦克马斯特大学。他们将PBL定义为：基于问题的学习既是一门课程也是一种学习方式。作为一门课程，它是由精心选择、设计的问题构成，为解决这些问题要求学习者具备自主学习、合作学习、问题解决等技能技巧；若是作为一种学习方式，学习者要求学会使用系统全面的方法解决实际问题。PBL教学模式包含以下五个关键要素：需要解决的问题、解决问题必需的基本技能和知识、学习者学习小组、问题解决的一般过程和学生自主协作学习的精神。在PBL的教学过程中，问题是出发点，问题的设计应当是真实的、劣构的和开放的；教师作为学习的引导者，应起到学生思维过程的支架和教练作用。

PBL在医学教育中逐渐得到发展和精炼，并被广泛应用于其他学科教育领域中，也日益受到中小学教育的重视。在PBL教学中，小组主动协作建构知识，处理复杂不明确的现实世界中的问题，学生可以自己决定哪些信息是必要的，哪些学习目标是重要的，以了解和解决问题。PBL帮助学生成为主动学习者，使处于实际问题当中的学生会对自己的学习负责；PBL能有效促进学习者构建知识，培养高阶思维能力。因此，PBL可以增强学习者获取信息的能力以及应用信息解决问题的能力。在PBL教学模式的实践研究领域，国内外学者都已开始在教育中不断采用PBL理论来指导教育实践活动。国外多名学者通过不同的研究方法得出了一个共同的结论：PBL教学模式有助于提高学生的学习成绩。第一位在赫尔辛基科技大学系统比较PBL与传统方法差异的学者Costa成功将PBL应用于大学一年级“基本电路分析”的课上，研究发现学生更喜欢PBL的教学方式，且PBL更能提高学习成绩。在教学实践中，该教学方法最重要的一个特点是它创造了一个良好的学习氛围，学生从中获得自信且学会批判性地应用已获得的知识。然而，Hoffmann和Ritchie认为传统课堂环境下的PBL活动具有获取的资源有限，问题情境性不强，问题情境创设主要由老师用语言来描述使得问题较为抽象，学生不易理解等局限性。

（三）基于移动终端的PBL教学对小学生学习效果的影响研究

随着网络技术、多媒体技术等现代信息技术在教学中的广泛和深入应用，技术支持的PBL教学正在成为研究的热点。移动设备的快速普及和在教育教学中的应用极大地改变了学习者的学习方式。诸如笔记本电脑、平板电脑和手机等已经作为必不可少的移动学习工具，不管室内学习还是户外学习，移动学习工具都发挥着巨大的教育作用。Kose等研究者利用基于移动软件的增强现实（Augmented Reality）技术在计算机科学课上帮助学生提升学习体验。相比传统课堂环境下的PBL，移动终端支持的PBL教学在无线网络的支持下，具有学习不受时空的限制性、交互性、及时性、学习资源的丰富性等优势。近年来，越来越多的学校将移动设备（平板电脑、笔记本电脑、智能手机等）支持的PBL教学模式应用于课堂，因为其可以使得学习活动在校园任何能连接上Wifi的地方开展。Woltering研究团队在德国某所大学的“模型医学课程”上对185名三年级的大学生开展了一项实验研究，结果表明，混合式PBL相对于传统课堂环境下的PBL更有助于增强学生的动机和学习兴趣。Chang等人基于PBL教学模式设计开发了一个移动学习平台，以帮助学生进行“户外红树林湿地生态勘探”学习任务的探索，研究发现学生对于PBL教学模式和移动学习均有积极的态度。Dochy通过对比实验探究学生在PBL学习环境中的实际表现，发现学生更乐意参与小組讨论，主动解决问题，一个活跃的学习环境更容易激发学生更深层次的学习。此外，也有不少学者表示担忧，Ang等人指出移动设备支持的PBL对课程设计者、教师甚至学生来说也许会带来新的挑战。

通过对国内外文献的调研，笔者发现国外越来越重视将PBL应用于中小学课堂，这些研究主要集中在学生成绩、学生态度、元认知技能的获取等多方面的研究。但是国内关于PBL的研究主要集中在理论层面，缺乏实证性的分析和验证，尤其是移动技术支持的PBL教学对学生高阶思维能力的影响研究鲜少涉及。本研究将设计移动学习环境下的PBL教学模式，并将此模式应用于小学课堂中，探究基于移动终端的PBL教学对小学生元认知能力和成绩的影响。

三、基于APT的PBL教学模式设计与实施

本研究选取小学五年级科学课程第四单元“地球的运动”为例进行教学模式的设计与实施，教学环境选在基于IPad的智慧教室环境中进行，且采用的是与传统讲授教学截然不同的PBL教学模式。因此，在PBL教学设计之初必须对学习者和教学内容进行全面的了解，科学探究iPad环境下基于PBL教学模式的课堂教学效果。

（一）需求分析

1.学习者分析

五年级的学生对新鲜的事物和日常问题的求知欲较强，他们正处于小学高年级阶段，对地球的自转和公转具有一定的感性认识，但理性认识较为缺乏；具备一定的动手能力，能够进行简单的实验操作；已多次在智慧教室中学习，对IPad的操作较为熟悉，能简单进行网络信息的搜索和筛选，会使用Keynote制作PPT文件；学生之间相互比较熟知，具有小组合作的经验和能力。

2.教学内容分析

地球的运动是小学五年级科学课程里的知识内容，属于单元系列课，计划学时总共为六个课时。本单元的内容由“地球自转及其地理意义”和“地球公转及其地理意义”两大部分组成。教师引导学生对太阳和月球等天体进行实地观察和观测，使学生对一天当中太阳在天空中位置变化的规律产生初步的认识，并指导学生通过模拟实验和建构模型等方法了解地球的自转和公转运动所产生的昼夜交替、四季变化等自然现象和规律。

（二）教学模式的设计与实施

1.基于APT模型的教学设计

笔者所在课题组查阅分析大量信息化教学模型相关文献，构建了新型的APT（分别为Assessment、Pedagogy、Technology的缩写）教学模型，该模型旨在转变学习者传统的学习方式，充分体现他们在课堂中的主体地位，着力将学习者培养成为合格优秀的21世纪学习者。APT教学模型指导教师于教学开展前全面分析学习者特征和教学内容特征，将评价手段A、教学法P与技术工具T等要素深度融合于课堂教学中。经过多轮对APT教学模型的有效性验证，研究发现基于该模型的课堂教学能有效提高小学生的学习成绩、学习兴趣和课堂参与度。

在信息化环境下APT教学模型的指导下，本研究为“地球的运动”单元课程设计的基于APT的PBL教学模式如下页图1所示。

由下页图1可知，本次教学在智慧教室中开展，学生使用iPad通过小组合作完成基于问题的探究学习，采用同伴互评的方式对研究成果进行评价。“地球的运动”单元课程一共分为活动准备阶段、活动探究阶段、评价总结阶段三个阶段。

2.教学过程实施

（1）活动准备：教师对学习者和学习内容进行特征分析，通过问卷调研了解学生已有的知识水平，再根据调研结果调整教学设计，准备所需的教学材料和实验工具。教师通过异质分组，指导学生选定小组长并开展自主预习。

（2）活动探究：该阶段共由四项活动组成：研究问题的选定、研究方案的制定、研究成果的制作以及研究成果的展示。在活动探究阶段，教师逐渐“隐退”课堂，化身知识建构的促进者，仅在关键时刻对学生的探究活动进行点拨、指导，体现“课堂是灵魂，学生是主体，教师是关键”的教学理念。

活动一：研究问题的选定。本活动使用一个课时进行。首先，小组成员讨论出关于“地球的运动”这一主题多个感兴趣的问题。接着，学生根据教师提供的筛选原则借助iPad、浏览器等技术手段搜集研究问题所需的信息资料并筛选出适合研究的问题，填写问题表单。教师收集汇总各小组研究问题，投映到大屏幕上和全班同学交流讨论。最后，小组进一步完善研究问题，选定一至两个研究问题进行探究。

活动二：研究方案的制定。本活动使用一个课时进行。学生借助iPad上网查询收集与选定的研究问题相关的详细资料，以便尽可能地解决小组研究问题。接着，小组讨论制定研究方案并填写研究记录单。之后，教师向全班展示各小组记录单并进行点评，小组进一步改进研究方案。最后，教师展示研究成果制作要求及评价内容，让学生课后思考小组探究成果应如何制作，为下节课奠定基础。

活动三：研究成果的制作。本活动使用两个课时进行。教师向学生展示详细任务要求，发布研究成果制作的评价量规。之后，小组使用地球仪、手电筒、乒乓球等实验工具分工合作开展模拟实验，借助相机或iMovie拍摄记录模拟实验的过程。最后，小组在iPad上自由选择Keynote、iMovie等工具制作研究成果。

活动四：研究成果的展示。本活动使用两个课时进行。教师向各小组发放研究成果小组互评表，组织小组按照顺序进行探究成果的展示和同伴互评。在此过程中，教师引导学生及时提出疑问，汇报小组针对大家的疑问之处着重进行讲解。

（3）评价总结

教师对所有小组的表现进行评价和反馈，补充讲解学生遗漏的知识点。最后，教师汇总各小组的评分，评选出三至四个优秀小组给予表扬。课程结束之后，学生撰写心得体会，教师总结在此次教学中存在的问题，为今后的教学奠定基础。

四、基于移动终端的PBL教学模式应用的实验研究

（一）研究目的

本研究的目的是引导学生通过小组合作使用移动设备对研究问题进行自主探究，并初步验证基于移动终端的PBL教学和传统的教师讲授教学对小学生元认知能力的影响差异。

（二）研究对象

本研究的研究对象为华中科技大学附属小学五年级两个平行班级的103名学生，由该学校一位教学经验丰富的科学教师分别对这两个班的学生进行“地球的运动”教学。本次教学教师经过多次培训已具备了一定的信息技术应用能力，基本掌握了本单元课程所需的技术。研究对象相关信息如表1所示。

（三）研究过程

本实验设计的目的在于探究两种教学模式的应用效果，评估学生的元认知能力和成绩，研究变量为教学法的不同。由于本次研究选取的两个自然班为平行班，我们随机指定一个班级作为实验组，采用基于移动终端的PBL教学法对其实施教学；另一个班则作为控制组，采用传统讲授法对其实施教学，具体实验研究过程如图2所示。

由图2可知，教师以三至五人为一组的标准对实验组和控制组进行异质分组。分组之后，对学生进行前测，主要测量学生的元认知能力和学习成绩，接着进行为期6课时的教学干预，再对学生进行教学后测，测量的是学生的元认知能力、学习成绩以及认知负荷。

（四）测量工具

在“地球的运动”单元课程教学开始之前和结束之后，教师分别组织学生进行教学前测和后测，测试内容均为元认知能力调查问卷和单元测试题。

1、测试题

前测测试题（共100分），包括2道单选题，2道多选题，1道判断题，4道简答题和1道论述题；后测测试题（共100分），包括3道单选题，2道判断题，5道简答题。测试题由授课教师与专家组根据“地球的运动”单元的教学目标共同研讨得出，前后测测试题的难度系数相当，效度良好。

2.调查问卷

前测：本研究最终选定Rayne A.Sperling等人依据Brown提出的元认知能力测量维度在原始问卷（MAI）的基础上进行修订编制而成的问卷（Jr.MA），即小学生元认知能力调查问卷。该问卷的测量对象为小学三至五年级的学生，用于对小学生元认知能力进行量化评定。问卷共12题，包括两个维度：认知知识和认知调节，每个维度共6题，每个维度下面又分有多个不同的子维度，问卷中的问题具体分类如表2所示。问卷采用里克特五级量表记分：“从不”“很少”“有时”“经常”和“总是”分别计做1分、2分、3分、4分、5分，问题全为正向计分，满分为60分。因而，得分越高表示该学生的元认知能力越强。

后测：后测问卷小学生元认知能力、认知负荷调查问卷在前测问卷的基础上，增加了对学生认知负荷的测量。本研究采用由Passl461根据Swellef认知负荷理论编制的认知负荷测量量表，包含心理努力与心理负荷两个维度，从三个问题中除去了一个比较相似的问题，剩下两题：“在此单元课上你付出的努力属于第几级？”和“你认为本单元课程的学习难度属于第几级？”，这两个问题均采用9级量表的形式，让学生以自评的方式勾选等级。笔者所在研究团队已多次采用该问卷测量学生的认知负荷，研究表明其信度较好。

预测：为了检验小学生元认知能力调查问卷的信度，笔者随机选取了华中科技大学附属小学三年级52名同学对其元认知能力进行预测，共回收有效问卷46份，回收率为88.46%。采用SPSS 22.0进行处理与分析，测量的总量表克隆巴赫系数值为0.882，说明问卷的信度较好；笔者再对问卷的两个维度分别进行测量，“认知知识”维度的克隆巴赫系数值为0.821，“认知调节”维度的克隆巴赫系数值为0.772。从总量表和分量表的克隆巴赫系数值来看，该问卷的信度较高，适用于本研究对学习者元认知能力的测量。

施测：实验教学前后由任课教师在两个班分别发放小学生元认知能力调查问卷和小学生元认知能力、认知负荷调查问卷，当场收回。

（五）研究假设

1.在基于移动终端的PBL教学环境下学生的元认知能力高于传统讲授课堂中学生的元认知能力；

2.在基于移动终端的PBL教学环境下学生的成绩优于传统讲授课堂中学生的成绩；

3.在基于移动终端的PBL教学环境下学生的认知负荷低于传统讲授课堂中学生的认知负荷。

五、基于移动终端的PBL教学模式应用效果分析

（一）教学后测，实验组学生的元认知能力略高于控制组学生的元认知能力，但不存在显著性差异

对两个班学生的元认知能力进行前后测，实验组前后分别回收了31份、36份有效問卷，控制组前后分别回收了38份、37份有效问卷，回收率分别为59.62%、69.23%、74.52%和72.55%。在SPSS中对两个组学生的前后测元认知能力进行两独立样本t检验，结果如表3所示。根据表3呈现的数据结果可知，教学前后两个班级学生的元认知能力不存在显著性差异。对各个维度以及子维度进行独立样本t检验，发现均不存在显著性差异。调查结果显示，教学后两个组学生的元认知能力均有提高，且实验组学生后测的元认知能力略高于控制组，可以认为基于移动终端的PBL教学对学生认知能力的提升效果较好但不显著。出现上述种现象的原因可能是该教学实施的时间较短，只有6课时时长，而元认知正如人的智力一样，是一个不断提升的过程，需要在教学中有意识的培养，所以短时间内的效果可能不显著。

（二）实验组学生的成绩高于控制组学生的成绩

教师对两个组学生的成绩进行教学前后测，回收测试卷后，对学生在实验前后的测试成绩进行两独立样本t检验，具体结果如表4所示。研究发现，实验组与控制组学生前测成绩不存在显著性差异，但后测成绩存在显著性差异，且实验组学生成绩的平均值高于控制组学生成绩的平均值。由此可知，经过不同教学法的教学之后，实验组和控制组学生的成绩均有大幅提高，且实验组学生的成绩提高幅度更大，明显优于控制组学生的成绩。

（三）实验组和控制组学生的认知负荷不存在显著差异，但实验组学生的心理负荷要显著低于控制组

在单元课程结束之后，本研究对两个班级学生的认知负荷进行调研，采用两独立样本t检验进行分析，具体分析结果如表5所示。由表5可知，实验组和控制组的心理努力不存在显著差异（p>0.05）；而两个班级的心理负荷存在显著差异（p<0.05）。总体而言，移动终端支持的PBL课堂教学并不会增加学生的认知负荷，且在心理负荷上实验组的认知努力要显著低于控制组，可见基于移动终端的PBL教学可以适当减轻学生的心理负荷，从而提升学生的学习成绩。

（四）学生作品分析

实验组在整个教学过程中，从研究问题的选定到研究方案的制定再到研究成果制作与展示，学生小组产出了较为丰富的研究成果，对提出的研究问题能进行科学合理的解释，本研究着重从学生的研究方案及研究成果进行具体分析。

1.各小组均能较好地设计研究方案

两位相关研究领域的专家根据选题的筛选原则以及研究方案的评价指标对各个小组进行评分，各小组的平均得分为88分，各小组均能较好完成研究问题、选题原因、对所选研究问题的理解与推测、研究方案设计以及研究成果预期的填写。

通过分析学生的研究记录单发现：（1）小组研究问题表述简洁、明确。经过三轮的交流讨论以及教师的点评指导，学生小组从最开始口头提出与地球运动有关的问题到最终确定本小组的研究问题，各小组最终的研究问题汇总如下页表6所示。学生小组的选题共有9个，本单元的知识点均有涉及。小组选定的研究问题均有清楚的界定，能够结合模拟实验进行探究。对于选题的原因，有的小组是出于自身的兴趣，好奇心，有的小组则认为研究的问题很有价值，能解除由地球运动引起的多种自然现象的困惑。（2）研究思路清楚，图文并茂。大部分小组通过绘制研究流程图展示研究思路，小部分小组的研究方案只有一两句话，表述不够全面。教师在学生制定研究方案时，应提供适当的学习支架，引导学生一步步撰写小组研究方案。

2.各小组积极开展模拟实验，制作并汇报研究成果

通过观察教学视频以及分析学生最终研究成果发现：（1）小组成员分工明确，积极探索问题。在实验模拟的过程中，有的学生负责手持地球仪，有的拿着手电筒作为太阳照射到地球表面，有的则均匀的旋转地球，还有的利用iPad里的iMovie或相机功能拍摄记录实验模拟的过程，充分利用教师提供的实验工具验证自己的假说，并提出多种有根据的可能解释，对这些解释进行初步分析。针对模拟试验后仍存在的疑问，各小组利用iPad中的浏览器积极查询权威的资料，搜集相关图片并汇总，科学解释所研究的问题。（2）研究成果形式多样，内容丰富。各小组利用Kevnote等工具制作研究成果，学生作品中大多包含了研究的问题、假说、实验模拟时拍摄的视频或照片、其他支撑资料，以及结论和小组分工等，内容较为丰富。多数小组的作品制作精美，简洁明了，在规定的时间内能简明扼要、重点突出地阐述研究成果的主要内容。

（五）访谈结果分析

为了解实验组和控制组的学生对在智慧教室中学习“地球的运动”单元课程和基于问题的学习方式的态度以及学习后的收获和感想，在课程开展前后笔者对学生做了访谈调研，访谈结果如下。

1.被访者对在智慧教室中学习“地球的运动”单元课程和基于问题的学习方式十分感兴趣。在课程开展之前，笔者调查了两个班学生的学习态度。学生表示这样的学习方式能激发他们的学习兴趣，在学习和掌握关于地球运动知识的同时，还能增强同学之间的互动，提高他们自主探究以及评价的能力。但部分学生担心自己缺乏一定的信息鉴别能力，不能正确判断网上信息的真伪，也有同学认为这样需要花费较长的时间，还有同学担心有人会“不务正业”，利用iPad做一些与学习无关的事情，建议教师加强对学生的监督。

2.实验组的学生达成自身预期目标的人数比例更高。在访谈的过程中，被访者畅谈了自己的收获与感想。实验组有84.6%的学生达到了自己预期的学习目标，10.3%的学生认为自己只达到了部分预期目标，5.1%的学生没有达到预期目标。控制组有63.45%的学生达到了预期目标，26.8%的学生达到了部分预期目标，9.8%的学生没有达到预期目标。可见，实验组大部分学生的学习效果较理想，能从中学习到相关的知识并且很享受此种学习过程；小部分的学生可能因为自控能力差，上课分心从而导致未能实现预期的学习目标。

六、总结与讨论

近年来，笔者所在项目组将APT教学模型应用于华中科技大学附属小学等多所实验小学智慧教室中的教学并开展教学研究，目前已积累了数十个优秀的教学案例。所做的教学研究大部分集中于验证APT教学模型的有效性以及探究其对学生的学习成绩，学习兴趣、认知负荷等情感层面的影响，正如目前大多数有关移动学习的研究普遍关注学生学习成绩的提高。本研究在此基础上，结合小学科学课程的特点及课程标准，尝试探究基于移动终端的PBL教学对学生的高阶思维能力——元认知能力的影响。研究发现：

（1）基于移动终端的PBL教学对学生的元认知能力提升效果较好但不显著。通过前后测对比发现，基于移动终端的PBL教学较传统讲授而言对学生认知能力的提升效果较好但不显著。其原因可能是：认知活动的对象是外在和具体的，例如记忆或阅读的对象是某篇特定的文章或某段具体的文字；而元认知与认知的区别在于它的对象是内在和抽象的，是主体自身目前正在进行的认知活动，元认知是对认知的再认知。由此可见，元认知的培养需要达到一定的周期，注重循序渐进。通过对学生的访谈可知，学生对在智慧教室中基于问题的学习方式十分感兴趣。基于此，笔者所在的研究团队将适当延长周期进一步实施基于移动终端的PBL教学，深入探究其对学生元认知能力的影响。

（2）基于移动终端的PBL教学对学生成绩有显著的积极影响。教学前两组学生的成绩不存在显著性差异，教学后两组学生的成绩均有提升，且实验组的后测成绩显著高于控制组。可见，基于移动终端的PBL教学与传统的讲授相比，对学生的成绩有显著性的积极影响。

（3）基于移动终端的PBL教学可适当减轻学生的心理负荷。通过教学后对学生认知负荷的测量，研究发现基于移动终端的PBL课堂教学并不会增加学生的认知负荷，可适当减轻学生的心理负荷，从而提升学生的学习成绩。

（4）在基于移动终端的PBL課堂中，学生小组产出了较为丰富的研究成果，对提出的研究问题能科学合理的解释，实现了教学目标。各小组成员均能团结协作完成研究问题的选定、研究方案的制定、实验模拟以及研究成果的制作等多项探究活动。多数小组的作品制作精美，简洁明了，能在规定的时间内能简明扼要、重点突出地阐述研究成果的主要内容，成功解决选定的研究问题。

总而言之，本研究是将技术支持下的教学法应用于教学实践的一次有益探索，但在研究的过程中仍存在一些不足。一是研究周期不够长，本研究只选定了一个单元的科学课程进行教学研究，而元认知的培养应该是一个长期的过程；二是小科学课程“地球的运动”与其他学科内容的学习存在较大的差异，此种教学模式推广到其他学科领域并不一定适用。在今后的研究中，尽量改进以上不足，设计更为科学有效的研究。希望本研究的研究思路及教学设计对教学研究者和教师能够提供借鉴和指导。

收稿日期：2017年2月26日

责任编辑：宋灵青