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  华东师范大学学报(教育科学版)  2010, Vol. 28 Issue (1): 53-59  
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引用本文  

陈启山, 温忠麟. 元认知与有效学习:原理与条件. 华东师范大学学报(教育科学版), 2010, 28(1): 53-59.
Chen Qishan, Wen Zhonglin. Metacognition and effective learning: Principles and conditions. Journal of East China Normal University (Educational Sciences), 2010, 28(1): 53-59.

基金项目

本研究得到教育部人文社会科学研究项目基金(09YJCXLX007)和国家自然科学基金项目(30870784)资助
元认知与有效学习:原理与条件
陈启山 , 温忠麟     
华南师范大学心理应用研究中心,广州 510631
摘要:研究者通常将元认知分为监测与调控两个子系统进行研究,并对元认知监测与元认知调控的关系及二者对个体学习的影响作用做深入探讨。基于元认知监测的学习调控是有条件的,首先是个体要有利用监测指导调控的机会,更重要的是个体的元认知监测要足够精确。通常情况下,个体的监测并不精确,但它是可以提高的。
关键词元认知监测    精确性    元认知调控    有效性    
Metacognition and effective learning: Principles and conditions
Chen Qishan , Wen Zhonglin
一、引言

元认知(metacognition)是个体对自己认知活动的监测与调控。30多年来,在认知心理学、发展与教育心理学、神经心理学等领域,它得到了研究者的持续关注与深入探讨。目前,元认知研究的焦点集中在元记忆(metamemory)和元理解(metacomprehension)两个领域。

学术界通常采用离线(off-line)的方式将元认知分为元认知监测(monitoring)与元认知调控(control)两个子系统进行探讨,并就元认知监测是否精确以及个体如何利用元认知监测调控随后的认知活动等问题提出了许多既有共识、又有争论的观点(Dunlosky & Metcalfe,2009)。本文结合相关的研究成果,阐述元认知监测与元认知调控的关系,分析基于监测的学习调控的原理与条件,并对未来研究提出展望。

二、基于监测的学习调控:原理与机制

元认知的监测影响调控假设(Koriat,Ma’ayan & Nussinson,2006)认为,个体学习时会监测自己的学习状态是否达到预定目标,并依此决定是继续学习当前项目还是学习下一个项目。如果学习者认为当前状态已达到预定目标,就会学习下一个新项目;如果认为尚未达到目标,则会重学目前项目。以上过程正是基于元认知监测的学习调控的具体表现,其运作模式如图 1所示。

图 1 基于监测的学习调控

有关基于监测的学习调控的探讨主要集中在以下方面:元认知监测与元认知调控的互动关系;基于监测的学习调控的机制;基于监测的学习调控的有效性。

1. 元认知监测与元认知调控的关系

元认知监测是个体对自己认知活动各类型、各环节的判断或评估,表现为学会感判断(judgment of learning,JOL)、知晓感(feeling of knowing,FOK)、提取自信判断(judgment of confidence,JOC)等各种不同形式。元认知调控是个体利用监测对认知活动的调节与控制,如重学项目选择,学习时间分配,认知加工过程的启动、维持与终止等。元认知监测影响元认知调控,二者通过假想的信息流联系在一起,实现个体认知层与元认知层的互动。

元认知监测对元认知调控的决定作用得到大量元记忆研究的证实。比如,Metcalfe和Finn(2008)以联合词对学习为实验任务,通过控制被试的学习条件探讨了监测与调控的关系。实验中被试的学习条件有两种:一种是第1次学习1遍词对,第2次学习3遍(“1-3条件”);另一种条件是第1次学习3遍,第二次学习1遍(“3-1条件”)。结果发现不同的学习条件下被试的自由回忆成绩没有差异;而被试却认为联合词对在“3-1条件”下比在“1-3条件”下学得要好,并倾向选择“1-3条件”下学过的词对重学。换言之,两种学习条件下的学习效果没有区别,但被试的元认知监测出现偏差,认为两种条件下的学习效果不同,并选择其认为学得不好的项目重学,元认知监测误导了随后的元认知调控。

监测对调控的决定作用在元理解研究中也有诸多证据。例如,Thiede、Anderson和Therriault等人(2003)采用“阅读-元理解监测-测验1-选择文章重读-测验2”的研究流程,通过写关键词操控元理解监测的精确性,考察元理解监测对元理解调控的影响,结果显示延迟写关键词时被试的元理解监测比较精确,并能选出被他们评估为难理解的文章重读;控制组被试的元理解监测则不够精确,导致调控的有效性较低。陈启山(2009)深化了Thiede等人(2003)的研究,发现元理解监测精确的被试测能做出有效调控,选择重读的文章不仅是被他们评估为难理解的,而且是测验1中得分低的文章,并能在测验2中有较好表现;而元理解监测不精确的被试只能选出其认为难的、而非测验1中得分低的文章重读,在最终的阅读测验中的表现也较差。

综合以上元记忆与元理解领域关于监测与调控的研究,我们可以得出这样的结论:个体的元认知调控受制于其元认知监测,无论监测的精确性如何。

2. 基于监测的学习调控的形式与机制

元认知调控包括学什么、学多久以及如何学等决策与控制过程,研究的切入点主要是学习时间分配、学习任务选择等(Kornell & Bjork,2007)。差异减少模型(discrepancy reduction model)、层次模型(hierarchical model)和最近学习区假设(region of proximal learning)等对元认知调控的形式与机制做出了不同的解释。

差异减少模型认为学习者会监测当前的学习程度与预期目标(即学习标准)的差异,在选择学习项目或分配学习时间时,会把当前学习程度与学习标准差异最大的项目作为首选。越难的项目,被觉察到的学习程度与学习标准间差异就越大,被选择重学或分配更多学习时间的机会就越大(Dunlosky & Hertzog, 1998Verkoeijen,Rikers & Schmidt,2005)。

层次模型认为学习者首先关注学习如何进行、计划如何设置等问题,然后才据此关注如何选择学习项目和分配学习时间。当学习者确定的学习计划相对宽松或学习标准较低时,他会选择容易的项目学习或在这些项目上分配更多学习时间;反之,如果学习计划较严苛或学习标准较高,学习者就倾向在难的项目上分配更多学习时间(Thiede & Dunlosky,1999)。

最近学习区假设认为决定学习者继续还是停止某一项目学习的因素不是预定的学习目标,而是学习收益的大小。能带来最大收益的项目是那些对学习者而言相对容易或学到一定程度但未完全学会的项目,也即最近学习区内的项目。选择重学项目时,学习者首先会放弃那些已掌握的项目而选择最近学习区内的项目,待这些项目掌握之后才会选择那些难的项目(Metcalfe,2009Metcalfe & Kornell,2005)。

以上模型假设大都是在元记忆研究中验证的,元理解调控研究刚起步,其研究范式与理念大都移植自元记忆调控。Thiede等人(2003)发现元理解监测精确的读者在可以选择文章重读的情况下,会选择他们认为难的文章重读,这一结果支持差异减少模型。陈启山(2009)则整合了差异减少模型和最近学习区假设这两种理论,他发现元理解监测精确者会选择前测中成绩较差的文章重读,因为所有阅读材料的难度与领域熟悉性对被试而言无显著差异,所以这些被试选择的文章既是当前理解程度与标准测验差异最大的项目,也是最近学习区内的项目(即理解到一定程度但又未彻底理解的文章)。目前元理解调控研究还比较薄弱,有待结合元记忆调控、决策与判断、阅读加工与表征以及动机等领域的成果做深入探讨。

3. 基于监测的学习调控的有效性

元认知监测影响随后的学习调控,基于不同的监测信息,调控的表现形式不同。那么,基于监测的学习调控的有效性如何,它能否给学习者带来收益呢。涉及不同学习内容和不同人群的研究为此提供了答案。

Thiede等人(2003)以大学生为被试探讨元理解监测的精确性、学习调控与阅读理解成绩的关系,发现精确的元理解监测可以提高被试学习调控的有效性,并进而提高阅读理解测验的成绩。陈启山(2009)也有类似发现,元理解监测对元理解调控有效性和阅读成绩的影响不仅体现在读者重读文章之前与之后的两次测验成绩的改善上,还体现在最终阅读测验中重读项目与非重读项目成绩的差异上。

Dunlosky、Kubat-Silman和Hertzog(2003)以65~85岁的老年人为被试探讨自我调控学习的记忆训练程序对学习的影响。常规记忆策略组进行造句等传统记忆术训练;自我监测组除接受常规训练外,还进行自我调控训练。测试方式有自控学习步速(self-paced learning)时的测试与他控学习步速(experimenter-paced learning)时的测试两种形式。结果发现自我调控训练很有效,两种测试形式中自我监测组的后测成绩相比前测提高的幅度远大于常规训练组。

Kennedy、Carney和Peters(2003)探讨了脑损伤病人学习联合词对时的元认知监测、调控及学习效果的关系。发现尽管脑损伤病人元认知监测的精确性低于普通成人,但延迟判断的精确性依然高于即时判断。脑损伤病人选择重学的项目是他们尚未学好的项目,即延迟判断中预测为回忆正确率“低”的项目和即时判断中预测回忆成绩为“高”的项目,说明虽然他们在识记上有困难,但在有机会调控其学习的条件下,仍能从自我监测中获益。

综上所述,元认知监测影响随后的元认知调控,基于精确的监测,个体能做出有效的学习调控,并最终提高学习效果。

三、基于监测的学习调控:条件

元认知监测影响元认知调控,元认知调控也需要元认知监测的指导。用基于监测的元认知调控这一方法调控个体的学习是有条件的。

1. 外部条件

首先,个体有利用元认知监测指导元认知调控的机会。在他控学习步速的研究中,被试利用监测指导调控的机会可能会被剥夺;受制于认知任务的特征(如学习任务太难)和学习时间的压力等原因,被试可能会主动放弃这一机会。

通过实验控制的方式这一外部条件可以比较容易得到满足,离线研究和学习者自控学习步速的研究可以轻易地为被试提供利用监测指导调控的机会。比如,在读者自控阅读步速的研究或阅读过程中,读者会监测自己的阅读过程或结果,此时他既可以在阅读过程中重读尚未理解的字句或实时调整阅读速度与策略,还可以在阅读完毕之后选择没有读懂的文章或文章的某一部分重读。

2. 内部条件

一个更重要的条件是个体的元认知监测要足够精确。不难想象,如果个体的学习调控是基于非常不精确的监测做出的,其有效性会如何。所以,精确的元认知监测是利用监测有效地指导元认知调控的必要条件。那么,个体元认知监测的精确性有多高呢?

个体判断的精确性有绝对精确性和相对精确性之分,前者是指个体能否准确估计其在各项目上的成绩;后者是个体把被评估项目区分到不同类别中的能力。无论在课堂情景还是实验室情景中,个体判断的绝对精确性表现出系统性倾向:在高难度任务上倾向过高自信;而在低难度任务上却容易过低自信,出现所谓的难易效应(hard-easy effect,Merkle & Van Zandt,2006)。元认知研究中的精确性通常是指相对精确性。自我调控学习理论认为学习是一个主动的建构过程,学习的成败与学习者对学习过程的监测、调控以及对反馈的利用密切相关,因此,有效的学习者须具备精确的自我监测力。然而,不幸的是,过往的研究显示大多数情况下个体的元认知监测虽然达到一定程度的精确,但远不够很精确,甚至经常出现误导(陈启山、常蕤,2009Dunlosky & Lipko,2007)。

一个耐人寻味的现象出现了:有效的元认知调控需要精确的元认知监测,但通常情况下个体的元认知监测却很不精确。需要精确的监测这一要求与监测并不精确这一客观现实的矛盾似乎会让基于监测的调控这一学习方式走上绝路。然而,事实也未必如此悲观,因为个体元认知监测的精确性是可以提高的。

比如,相对于学完词对后即时做学会感判断,延迟一段时间再做判断可以提高其精确性,这被称为学会感判断的延迟效应(Nelson & Dunlosky,1991),这一效应在以联合词对及其变式为实验材料的元记忆研究中得到反复验证(Matvey,Dunlosky & Schwartz,2006Metcalfe & Finn,2008)。元理解监测的精确性也可以通过多种手段提高,比如让读者阅读时从事诸如自测、自我解释等利于情景模型建构的加工活动(Griffin,Wiley & Thiede,2008),阅读后从事强化监测线索的认知活动(Anderson & Thiede,2008陈启山、李利,2008)等。

四、问题与展望 1. 元认知监测的精确性如何提高?

元认知监测对学习调控产生正面影响的前提是监测须足够精确,然而,以往的研究却显示个体元认知监测的精确性普遍低下。那么,如何提高元认知监测的精确性?

元认知监测的外延较广,一方面它有学会感判断、知晓感等不同形式,另一方面它在不同领域中有不同表现,如元记忆监测与元理解监测。无论其形式如何,从内涵上看,元认知监测是个体借助内部线索、外部线索和记忆线索等做出的推论(Koriat,1997)。内部线索是指学习材料的内在属性,如词频高低、文章熟悉性;外部线索是指学习条件与加工策略等外部因素,如学习与判断的时间间隔;记忆线索指伴随个体信息加工的知觉体验,如编码流畅性、提取流畅性。我们认为,元认知监测不精确的根本原因是个体判断时未能检索、提取和利用到有效的监测线索。进而,我们主张提高元认知监测精确性的必要前提是强化个体元认知监测所检索、提取和利用的线索。

元记忆研究中,“学会感判断的延迟效应”之所以能发挥提高学会感判断精确性的效果,是因为延长学习与判断的时间间隔让个体记忆系统中会干扰判断的无关信息消逝,强化了监测判断的线索。元理解研究中,“延迟关键词效应”、“重读效应”与“自我解释效应”等效应的表现形式不同,但它们之所以能提高元理解监测的精确性,也是因为它们通过各种途径强化了元理解监测所提取和利用的线索(陈启山、常蕤,2009)。

相对于元记忆监测,如何提高元理解监测的精确性这一问题要复杂得多,因为无论从监测判断的形式、判断的线索,还是判断的评价标准来看,元理解监测的机制比元记忆监测要复杂(陈启山、常蕤,2009陈启山、李利,2008)。在探讨如何提高元理解监测的精确性时,我们不能忽视以下问题:个体所做的判断是什么;判断时利用的线索是什么;判断的精确性是用什么评价的。简言之,采用整合、系统的视角,综合考察判断形式、判断线索和评价标准如何制约元理解监测的精确性,是探讨元理解监测为什么不精确以及如何提高其精确性的重要途径,也是下一步元认知研究的重要方向。

2. 在线监测也会如离线监测般不精确吗?

目前元认知研究主要采用离线方式将监测和调控分成两个系统进行探讨,但这并不表示在线(on-line)的研究范式无足轻重。学习是一个实时的动态过程,元认知监测影响调控,进而影响随后认知活动的加工状态与过程,变化了的认知加工状态与过程又反过来影响监测,如此反复,监测与调控不断变化、互相影响,表现为螺旋式前进的形态。实际上,上世纪80年代以来,研究者开发了多种方法探讨元认知监测的特征,如眼动轨迹(eye tracking)、出声思考(think aloud)、错误侦测(error detection)及元认知监测判断(metacognitive judgment)等,前三者均是在线的方式,只是出于认识论的需要和模型简化的目的,离线方法逐渐占据元认知研究范式的主流。我们相信,随着认知神经科学技术在心理学研究中的推广,在线的元认知研究必将成新的热点。

那么,在线的元认知监测的精确性如何?如果在线的元认知监测也如离线监测一样不精确,那么,自我调控学习的意义何在?现实情境中的许多自我调控学习是在线的,学习者实时监测与调节自己的学习过程,如果在线监测不精确,自我调控学习理论将面临巨大挑战。在我们看来,自我调控学习所强调的监测除了对学习调控有指导作用外,在功能上还具有自我效能的意义,高的或积极的自我效能会促使个体在面临学习任务时采取各种策略调控自己的学习过程,从而提高任务成绩;而低的或消极的自我效能恰好相反,不能促使学习者有效地调控自己的学习过程。从这个意义上说,自我调控学习理论所强调的自我监测对个体的学习有动机性的启动意义,即使这种监测是不精确的。

3. 主观调控比客观反馈更有效吗?

元认知监测不精确会削弱基于监测的学习调控的有效性。探讨如何提高元认知监测精确性的一系列研究(如Anderson & Thiede,2008Griffin,Wiley & Thiede,2008Nelson & Dunlosky,1991)对自我调控学习理论非常重要,因为它们不仅显示精确的元认知监测可以操控,而且精确的监测可以引发有效的学习调控并提高学习成绩。然而,这些研究没有比较自我监测与其他评价性信息在个体学习调控中的作用。

除了主观的元认知调控,个体还可以依靠外部反馈(external feedback)调控学习。精确、客观的外部反馈能帮助学习者判断学习的水平,知晓误解的存在,提供修订错误、提高学习成绩的线索,可在学习中发挥重要作用(Kluger & DeNisi,1996Nooteboom & Quene,2008)。Butler与Winne(1995)的自我调控学习模型认为外部反馈和学习者自身的内部反馈是推动自我调控学习顺利运转的重要因素。内部反馈与元认知监测具有功能上的相似性,鉴于元认知监测不精确这一事实,因此我们强调精确的外部反馈在提高学习调控有效性和学习效果中的作用。外部反馈的客观性和精确性特征让其在教学与学习中发挥了重要作用,如智能教学系统并不要求学习者监测自己的学习过程,相反它通过对学习者学习活动的追踪分析为学习者提供具体而又精确的诊断性信息,并据此为学习者随后的学习过程或策略运用提供量身定做的指导。

下一步,有待设计新的研究探讨和比较主观调控与外部反馈在学习中的作用,我们认为,当元认知监测精确时,学习者可以做出有效的调控,而当监测不精确时,调控的有效性会很差,此时与其由学习者主观调控其学习过程,不如用外部反馈,它简单、易行且精确,在促进学习效果方面可达到与基于精确的监测所做出的调控一样或类似的效果。自我调控学习能否顺利运行很大程度上依赖学习者的自我监测,受制于各种原因,学习者的自我监测并非总是精确,从而影响自我调控学习的效果,此时,精确的外部反馈无疑是一种有效的补救或替代方式。

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