元认知技能模型及促进措施

[日]茅岛路子稻叶昭子/著

滕梅芳3/译

域外观察Foreign Observation

元认知技能模型及促进措施

[日]茅岛路子1稻叶昭子2/著

滕梅芳3/译

（1.玉川大学，日本； 2.大坂大学，日本； 3.杭州新世纪外国语学校，浙江 杭州 310006）

通过一项基于电脑的关于“元认知”学习环境及方法的调查，我们认识到关于“元认知”有许多不同的理解，并且缺乏一种已达成共识的定义来表述认知或元认知现象。为了把元认知活动从普通的认知活动中区分开来，我们提出了一种“双循环”元认知活动模型。基于这种模型，我们又考虑了在从事元认知活动过程中可能遇到的困难，特别是在如何支持学习者自我调节能力的发展方面。所以，我们又提出了一种促进学习者自我调节能力发展的学习支持环境。这个环境给学习者提供了一个学习的支持环境，以促进学习者自我调节能力的发展。

元认知；元认知技能；自我调节能力

一、引 言

最近，在学术界兴起了一些基于电脑的学习环境和方法，它们的名称中都出现了诸如“元认知”“自我调节能力”“执行监控”及“反思”等字眼。这些不同的术语（如自我调节、执行监控等）描绘的都是同一种现象，而同一个术语——元认知则被用于描绘不同的现象（Brown,1987;Kluwe,1982;Livingston, 1997;Lories, et al.,1998）。这种情况经常使我们感到迷惑不解，也使“元认知”蒙上了一层神秘的面纱。究竟什么是元认知？元认知活动类似于基本的认知活动吗？相对于基本的认知活动，元认知活动有什么特别之处吗？人们又是如何思考他们的认知过程呢？通过相关调查，我们认识到对“元认知”这个术语有许多不同的定义，而对认知和元认知现象又缺乏一种普遍性定义。因此，我们就把研究对象定位于给认知和元认知现象下一个具有普遍性的定义并提供一种清晰的标准以区分这两个术语。

对元认知有两种理解：一些学者把元认知看作是某一种特殊的认知活动并设法阐明其运行机制（Brown,1987;Flavell,1976）；而另外一些学者认为元认知活动类似于基本的认知活动（Livingston, 1997;Lories,et al.,1998），它们之间的区别在于监测和调控的对象不同，即认知活动的对象是人的外部世界，而元认知活动的对象是人的内部世界。我们比较倾向于认同第二种对元认知的理解，并提出了区别认知与元认知活动的模型（KAYASHIMA & INABA, 2003a;2003b;2003c）。许多被称为元认知活动的现象可以用与基本的认知活动相同的机制来加以解释（Yzerbyt,1998）。通过假定同一种运行机制，我们可以设计出一种支持方法和系统。在本文中，我们介绍了元认知活动的双循环模型并思考了从事元认知活动过程中可能遇到的困难，特别强调了如何提高学习者自我调节能力。此外，我们还提供了一种学习支持环境以促进发展学习者自我调节能力。

自我调节能力是元认知技能之一，自我调节能力即学习者为了达到学习目标，认真思考并随时监控自己的思维过程的能力（Brown,1987）。自我调节能力是独立于学科领域的，即一旦学习者掌握了这种技能，他就可以把这种技能应用于各个领域，甚至是一些学习者没有任何背景知识的崭新领域。所以，自我调节技能对提高学习者能力而言是非常重要的。有些学习者能比较自觉地培养这种能力，而另一些学习者则没有。前者是智慧型新手，他们会计划如何解决一个问题，把原有的知识应用于真实任务中并监控问题的解决过程（Bruer, 1993）；而后者在学习中可能会遇到困难，特别是在如何把已有的知识应用于真实的任务中并监控问题的解决过程方面。然而，许多学者往往关注如何帮助掌握学科领域的知识，而对提高学习者的自我调节技能则涉足不多。

本文首先叙述了区分元认知和认知活动的模型并阐述了掌握元认知技能比较困难的原因。接着，我们检阅了现存的一些有助于提高学习者元认知技能的学习支持体系及方法，并说明了这些方法在减少哪些困难方面有成效。最后，我们分析了还未解决的困难，并提出了一种借助于电脑帮助学习者掌握元认知技能的学习环境。

二、元认知技能及掌握元认知技能过程中可能遇到的困难

（一）元认知技能是什么？

我们假设了一种问题解决或者完成任务的过程（如图1所示）。当学习者解决一个问题或完成一项任务时，他首先观察任务的条件和他完成这一任务所需要的相关认知信息。接着，学习者在工作记忆中创造出某些“产品”，这些“产品”即代表了任务所要求的东西。如果学习者已经具备了这些知识，并且能够用来完成这项任务，他就会搜索知识库并提出一张行动清单。接着，学习者把行动清单一一付诸任务中，这种行动即学习者的一系列可观测行为。工作记忆中的产品会因为这些行为而得到更新。在这种情况下，我们虽然难以观察到这种行动，但是行动清单将会随之而改变。这个过程被不断重复直至达到目标。学习者也可以在自身的工作记忆中创造出关于这项任务的标准。这些标准包括了完成任务的目标和限制条件，它们还可能会影响到制定什么样的行动清单（Carver & Scheier, 1998;Winne & Hadwin, 1998）。在这种认知活动中，如何创造出“产品”，即学习者如何认识外部世界并予以编码，就显得非常重要了。为了使学习者已有的经验能运用于当前的任务，应该在一个适当的水平上对工作记忆中的认知产品予以关注，同时激活已有的知识，以便于搜索类似的任务或合适的解决方法（Davidson, et al.,1994;Gama, 2001）。

当我们来审视元认知技能时，我们往往假设在学习者的工作记忆中有两个层面：认知层面和元认知层面。如图1所示的问题解决过程模型只有认知活动这一个层面，而元认知问题的解决过程如图2所示有两个层面。我们已经提出了元认知技能的“双循环模型” （KAYASHIMA & INABA,2003a;2003b;2003c），以便能把元认知技能与其他各项技能加以区分。我们把“元认知技能”定义为一种在元认知水平上的技能活动，如自我监测技能、自我评价技能和自我调整技能。可以这么认为：元认知活动是一种元认知层面上的认知活动，而认知活动是只限于认知层面，即元认知活动包括对认知活动的观察、评价和调整。在元认知活动进行时，对学习者来说，需要认识到认知活动的目标、限制条件、学习者在认知层面上的认知活动过程以及在元认知层面上编码等。在问题解决的过程中，学习者要不断地在认知层面上观察自身的工作记忆状况，以便于评价整个问题解决过程是否进展顺利。如果进展不顺利，就要仔细检查认知活动，并在长期记忆中搜索一些能用于改善状况的知识，同时将这些可行的措施贮存于元认知层面的行动清单之中。清单中的行动用于改变认知水平的状况，而不是学习任务本身的状况。

图1 问题解决过程模型

图2 问题解决过程中元认知活动模型

（二）为什么掌握元认知技能很困难？

到目前为止，学习和运用元认知技能都被认为是颇为困难的。当然，这些困难包括技能学习中常见的困难以及元认知技能学习特有的困难。然而，对列举并阐述这些困难，考虑其起因，并提出减少困难方法的相关研究却很少。基于“技能层级模式”，我们已经对这些困难做了分类（KAYASHIMA & INABA, 2003a, 2003c）。这里，我们把困难分成两类：技能学习困难和技能使用困难。

技能学习困难包括了学习如运动技能和认知技能等所有技能都存在的普遍性问题。众所周知，比起获得陈述性知识，掌握一种技能是比较困难的。即使对一个已经掌握技能的人来说，要确切地说明如何使用一项技能也是不易的。所以，一个想要掌握技能的人必须在大致通晓如何使用该项技能的知识之后，还要使用、调整、协调组成技能的各个动作。除此以外，元认知技能的学习还存在一些特有的问题：比如说，如果学习者想要掌握的是一种运动的技能，那么他可以观察别人使用这种技能的过程；但是，对于学习元认知技能来说，它的监控对象是在人的思维中的，该项技能的运行过程也同样存在于人脑之中。所以，学习者不能够观察到元认知技能的使用过程及使用这种技能后结果的变化。正是由于这种隐蔽性，对学习者来说，要模仿这种技能就变得更困难了。

另一方面，运用元认知技能也同样存在困难。如图2所示，相对于基本的认知技能，运用元认知技能会涉及调用多种资源问题。当学习者不使用元认知技能时，只要把任务信息和关于解决这一任务的认知信息作为认知的结果进行编码，并根据这些信息和与上下文相关的情境提出相应的标准。接着，他又把搜索原有知识库所得的可用知识组合成为行动清单，这样，他就可以完成学习任务了。但是，当学习者使用元认知技能时，除了进行上述认知活动，还要把他的认知活动以元认知的结果进行编码（即产生出元认知层面上的产品），并为认知活动提出相应的标准。接着，他又一次搜索知识库并在元认知水平上把可用知识组合进行动清单，以便在认知层面上调控目标。所以，这里又出现了需要解决的另外两个问题：工作记忆的容量限制（Winne & Hadwin,1998）和大脑的并行加工处理过程。还有，对学习者来说，他也实际上很难觉察到究竟何时应该使用元认知技能，因为即使不使用元认知技能，有时学习者也能够解决问题。

三、一种有助于培养学习者自我调节技能的方法

在表1中，我们归纳了在上文已阐述了的学习者可能会遇到的困难。为了找到掌握元认知技能的有效方法，我们已经调查了相关的工作，阐明了现存的方法及使用这些方法可能会减少的困难，并提出了一种有助于提高学习者自我调节技能的方法。

表1 掌握及运用各个层次技能可能会遇到的困难

（一）现存的技能学习方法使哪些学习困难得以减少，哪些困难仍然存在？

为了促进元认知技能的发展，现有的方法主要有基于错误的模拟操作（Hirashima & Horiguchi, 2001）、智慧型新手辅导（Mathan & Koedinger, 2003）、互惠教学（Palincsar & Brown, 1984）、诘问法（King,1999）、厨房洗涤槽模型（Schoenfeld,1987）等。

“基于错误的模拟操作”（Error-Based Simula- tion），其目标是让错误的来源充分暴露出来，具体的做法是引入一个明显错误的行为，从而给学习者提供客观地监控自己的认知行为的机会。“智慧型新手辅导”（Intelligent Novice Tutor）通过一个技能表单来帮助学习者改正错误。具体做法是请老师告知学习者出现了什么样的错误，并提供一组可供选择的方法来改正。在导师的帮助下，学习者从中做出选择。从这个意义上讲，基于错误的模拟操作和智慧型新手辅导这两种方法都减少了实施技能中的d项困难，然而，他们均没有给学习者提供任何有助于觉察出错误的方法。所以，遗憾的是学习者不可能在脱离系统帮助的情况下使用自我调节技能。

“厨房洗涤槽模型”（the KITCHEN SINK approach）提供了四个独立的方法（Schoenfeld,1987），其中的三个方法给学习者提供了通过观察学习元认知技能的机会（Bandura,1971）。在学习环境中，以下四种刺激被用于唤起学习者的自我调节技能：1.一卷录有另一位学习者解决问题过程的录像带；2.一位边描述过程边解决问题的教师；3.一位在学习者中调控讨论过程的教师；4.一位随时会问学习者下面三个问题的教师：你究竟在干什么？为什么要这么做？它对你有什么帮助？虽然学习者起先并不一定真要回答这些问题，但后来即使教师不再问这些问题了，他们也会在潜意识中问自己。对上述问题的思考会诱导学生去了解他们所做的事是否有道理，并掌握自己的动态，明确学习计划的进展程度。方法1和方法2提高了学习者对使用元认知技能的敏感性。方法3通过对信息的输入（讨论过程）和输出（教师的建议）给学习者演示了教师是如何调节其他人讨论的过程。方法4确实起到了监测和评价的作用。所以，可以认为厨房洗涤槽模型减少了学习者L-a, L-c, L-d, L-e, L-f和E-c方面的困难。

“互惠教学”（Reciprocal Teaching）在使用四种策略指导学习者加深文本理解。有一位学习者作为讨论领导者，一位教师通过共享的文本在小组内引导讨论过程。像搭脚手架起着支撑作用一样，教师扮演着支持讨论领导者的重要角色。在这个学习环境中，通过担任讨论领导者这个角色，该方法使学习者运用了调节别人行为的技能。这个方法就像“认知学徒”（Collins, 1991）一样，减少了L-a, L-b, L-d, L-e, L-f和E-c等方面的困难。

“诘问法”（ASK to THINK-TEL WHY）通过一个问题模板，如审视问题、思考问题和监控问题等在小组内调控同伴的讨论。一个作为同伴导师的学习者教其他学习者如何理解文本。在这种方法中，导师只问五种类型的问题，被指导者只是回答问题，并不向导师提问。此时，导师对学习者自我学习调节技能进行训练，通过被指导者思维过程和认知活动过程的外化，在某种程度上将技能可视化。从导师通过提问来调节他人行为的过程可以看出，信息输出同样也是可见的。这种方法减少了L-a, L-b, L-d, L-e, L-f 和E-c的困难。

综上所述，对于减少元认知技能学习的困难，研究者已经考虑得比较周到了，但对于减少E-a，E-b和E-d的方法却很少。所以，在借鉴现存方法的基础上，我们又提出了一个支持方法，以促进学习者自我调节技能的进步与发展并帮助他们克服所有的困难。我们在方法上强调的是逐步增加学习者认知或元认知的负荷量。对于L-c，我们设计了使学习者通过讨论来使用调节他人行为的方法。这个方法使得如何、何时和为什么要调节其他学习者活动的过程变成清晰可见。至于E-a,E-b和E-d，我们设计了一个计划外化工具以允许问题解决者使用电脑作为工作记忆的扩展并允许其他学习者可以观察问题解决者的认知活动。

（二）使用计划外化工具减少资源分配困难

在支持自我调节技能发展的方法上，资源分配是一个重要的问题。在分析人的计划过程时，海耶斯·罗斯（Hayes-Roth，1979）认为计划过程包括了五种相对独立的认知领域活动。自我调节技能的调控目标就是针对这五种不同的认知领域活动合理分配资源。为了支持学习者对五种认知活动进行资源分配，我们设计并建构了一种计划外化工具的模型。换言之，学习者可以把这种工具作为工作记忆的拓展并用于记录图2中的认知产品和标准。因为这个工具给学习者呈现了标准，所以它可以激发学习者用其与自身的认知活动和标准加以比较，即学习者可以评价自己的认知活动。所以，预计这种工具可以减少E-a和E-c的困难。通过要求学习者回答学习行为进展情况，这个工具又可以帮助学习者明确此项计划的实施过程。这个工具也使得工作计划和学习者的认知活动对其他学习者而言也是外显可见的。

计划外显工具允许学习者表露自己的问题解决计划，而不是帮助评估计划是否适当。然而，大多数促进元认知发展的工具都只是体现了学习者认知活动的结果，即产品。我们设计了外化工具来表达这一计划，特别是计划学习者的认知活动。当然，在计划阶段，许多认知活动的结果是未知的。而在实施过程中，这些结果将通过具体的价值被体现。这个工具允许计划是分层次的，即允许几个不确定的，不完整的计划同时存在。这样的话，计划外化工具本身就是一个简单的工具。图3呈现了这个工具的主要窗口。这个例子是关于“完成网络安全问题的论文”的任务计划。

图3 任务计划流程图

这个计划的工具栏中有6个成分。“目标”成分即预期解决方式的目标。“已知”是计划的起点，给出了问题的数据。“过程”包括了输入和输出，它代表了把给定的输入信息转换成预期的输出信息的过程，并由一个简单的句子记录下来。如果一个未知的“过程A”的输出信息变成了“过程B”的输入信息，那么学习者就能通过把成分“未知项”放在它们之间来把“过程A”和“过程B”连接起来。当学习者有了其他可供取代的计划，那么他就可以放上成分“决定”，意思是如果其中的一个计划是成功的，那么其他的计划就可以忽略了。如果对学习者来说已经不可能有任何进展了，那么就可以用上成分“放弃”。“未知”被用于未知的输入和输出信息。通常，“过程”的输入、输出信息在计划阶段是未知的，而在解决问题的过程中，“未知”项可能被某个成分替换。

（三）有助于培养学习者自我调节技能的方法

有助于培养学习者自我调节技能的方法由三个阶段构成：阶段1，学习者观察其他学习者使用调节他人活动的技能（一个基本的认知技能）并要求学习者拥有与自我调节技能相关的知识和规则。阶段2，学习者尽量通过讨论来使用调节他人活动的技能并有一个问题模板可以支持调节技能。阶段3，学习者尽量使用由外化工具支持的元认知技能——自我调节技能。

图4即我们设想的学习环境。首先，学习者扮演了一个观察者的角色（图中的学习者C），他通过观察来学习自我调节技能，就像学习他人活动调节技能一样。此时提到的他人活动调节技能是一种在认知水平上的调节技能。接着，学习者又扮演了监测者（学习者B），学习者监测问题解决者的行为并尽量调节对方的认知活动。最后，学习者扮演问题解决者的角色（学习者A），尽量监测自身的认知活动，并自我调整这些认知活动。那些对学习者A来说是自我调节的引发因素的问题与学习者B作为他人活动调节的问题是相同的。我们可以假设，对不同的目标，认知和元认知活动的运行机制是一样的，在试着达到主要目标以前，掌握相对容易的活动目标是很有用的。所以，学习者首先应该尽量掌握那些在认知水平上调节他人常规活动的技能，然后再练习那些在元认知水平上自我调节的技能。

图4 促进学习者自我调节技能发展的学习环境

1.通过观察性学习掌握自我调节技能

为了通过观察性学习来掌握自我调节技能，理想的状态是技能的输入、使用和输出过程对观察者来说都是相对清晰可见的。在这种学习环境中，观察者（学习者C）通过观察监测者（学习者B）使用他人活动调节技能的过程来学习。输入信息是问题解决者（学习者A）的认知活动，信息输出是监测者对问题解决者所提出的问题。这种技能的使用过程在讨论中通过显示装置可以被观察到。像舍恩菲尔德（Schoenfeld）的厨房洗涤槽模型一样，这个方法减少了表1中L-a和L-c的困难。对观察者来说，这两个过程和输出信息都是清晰可见的。对问题解决者来说，多亏有了外化工具，使得输入的信息同样也是可见的，并且它还减少了L-d和L-e的困难。所以，观察者可以观察到所有的成分：输入信息、过程和输出信息，于是就实现了观察性学习。

2.像学习他人活动调节技能一样学习自我调节技能

通过显示器显示的讨论过程，监测者观察、评价并调节着问题解决者的认知活动。显示器会提供一份关于问题模板的清单。我们采用了Schoenfeld和“提问—思考—分享”（the ASK to THINK-TEL WHY, King, 1999）模式中倡导的提问方式。这些问题指向于激发问题解决者的自我调节技能和监测者的他人活动调节技能。他们同时又给了监测者一些监测的建议——应该如何去观察问题解决者的认知活动、观察哪些方面的活动。但是这些问题并没有指出应该如何去调节。监测者需要讨论应在清单中选择哪个问题。这种讨论指引监测者来监控问题解决者的行为并决定如何调节这种行为。作为这项讨论的结果，他们试图调节问题解决者的认知活动。比如说，问题解决者设计了一个问题解决计划然后实施该项计划，如果使用了我们的外化工具，他就能明确自己计划的进展。因为问题解决者、监测者和观察者共同联网，所以监测者能观察到计划本身、问题解决者执行计划的进度和他实际上达到了什么样的要求等。这就意味着，在某种程度上，监测者能观察到问题解决者的认知计划。如果监测者认为问题解决者的行为是错误的，比如说，行为同计划不配套，或者他不能正确说明自己执行计划的进度，监测者就会在问题清单中选出一个问题并向问题解决者提问。如果这个问题能引发问题解决者的自我调节技能，那么问题解决者的计划或行为将会被改变。在这个过程中，问题清单成为了监控其他学习者的认知活动并加以控制的诱因。如果不断重复这个行为，监测者会对学习者如何检查并进行认知活动调节的方法娴熟于心。监测者通过使用清单学会了如何使用他人调节技能。所以，这一过程减少了L-b和L-f的困难。

3.学习作为一种元认知技能的自我调节技能

为了减少资源分配的困难，我们提出了使用电脑作为扩展学习者工作记忆的一种手段。外化工具也允许他客观公正地专注于观察自己的思考过程。因为外化工具使得学习者自身的思考过程和标准均清晰可见，而且它也减少了学习者的认知负荷。所以，在这个阶段，我们的目标是减少表1中的困难E-a,E-c和E-d。在这样的学习环境中，通过使用计划外化工具，问题解决者能够提出自己的问题解决计划。计划拟订之后，问题解决者开始实施计划并明确计划的进度。这样做可以让问题解决者意识到自己的认知活动——我究竟在做什么？同时，监测者的问题也会引起问题解决者有意识地认识到自身的认知行为。如果问题解决者不能指出计划执行到什么程度，那么他可能需要重新制订计划并实施新计划。

这个方法是基于维果斯基（1930）的社会—文化理论的。他认为发展有两个水平：心理之间的水平和心理之内的水平。这种理论意味着心理之间的过程是个体内化的过程。起初，监测者的问题是作为问题解决者自我调节技能的诱因。接着，问题解决者将这些清单上的监测者的问题内化了。于是，问题的内化过程就促成了自我调节技能的发展。

四、结论

我们提出了学习的支持环境来促进学习者自我调节技能的发展。在这个环境里，目的是给学习者提供促进其自我调节技能逐渐发展的机会：首先，通过观察学习，他们学会了技能；接着，把这种技能作为一种基本的认知活动来学习；最后，在电脑屏幕的帮助下，学习者把它作为一种元认知技能来使用。通过对相关工作的调查，我们意识到有多种不同的概念和术语来描述元认知现象和认知现象。但是涉及到元认知技能，几乎没有关于为什么掌握这种技能是困难的，如何减少每一种困难，以及还存在哪些困难的研究。接着，我们又思考了现存的方法能减少哪些学习过程中的困难并提出了减少现存困难的方法。从事元认知活动，有四种困难存在：工作记忆的容量，思维的并行加工过程，对使用元认知技能的自觉意识和对个人自己认知活动的客观公正的监测。电脑可以支持自觉意识和记忆容量的问题。

资料来源：Michiko KAYASHIMA and Akiko INABA（2003）:The Model of Metacognitive Skill and How to Facilitate Deve- lopment of the Skill.提供全文下载（http://www.ei.sanken. osaka-u.ac.jp/pub/ina/kaya-icce03.pdf）。

（责任编辑 杜丹丹）

The Model of Metacognitive Skill and How to Facilitate Development of the Skill

Authors:Michiko KAYASHIMA1,Akiko INABA2
Compiler:TENG Meifang3
(1.Tamagawa University,Japan; 2.Osaka University,Japan; 3.Hangzhou New Century Foreign Language School,Hangzhou,Zhejiang,China 310006)

Through a survey of several computer-based learning environments and the methods under the title "metacognition",we recognize there are various concepts called "metacognition",and lack of common vocabulary and a system of concepts to represent cognitive and/or metacognitive phenomena.We propose a double-loop model of metacognitive activities as our criterion to distinguish metacognitive activities from cognitive activities.Based on the model,we consider difficulties to do metacognitive activities, especially,how to support a learner’s development of self-regulation skill. So,we also propose a learning support environment to facilitate development of a learner’s selfregulation skill.

metacognition;metacognitive skill;self-regulation skill

G40-057

A

2096-0069（2017）02-0078-08

2016-12-10

作者/译者简介:茅岛路子（Michiko KAYASHIMA），日本玉川大学教育与艺术学院文学部教授；稻叶昭子（Akiko INABA），日本大坂大学研究人员；滕梅芳（1976— ），女，浙江杭州人，教育学硕士，中学高级教师，主要研究中学英语课程与教学设计。