面向小组互评的集体元认知支架模型及实证研究

陈锋娟 刘清堂 张思 高倩倩

[摘   要] 元认知是影响互评活动效果的重要因素之一。小组互评是包含小组协作的小组层次的同伴互评，学习者往往缺乏有效的元认知调节。然而，很少有研究注重开发小组元认知支架来帮助学习者在小组互评中进行元认知调节。研究以元认知模型为基础设计了面向小组互评的集体元认知支架模型。通过一项对32名大学生开展的准实验研究，验证了其对学习小组元认知调节的影响。研究结果表明，集体元认知支架对小组元认知调节有明显影响：可以激发小组元认知技能的应用，特别是调节和评估技能；可以增加小组调节前后的评估行为以提高调节的必要性和准确性，充分发挥了评估优化集体元认知调节过程的作用；可以在一定程度上提升小组学习成效。最后讨论了研究结果对小组互评和元认知支架开发的启示。

[关键词] 小组元认知支架； 小组互评； 元认知； 元认知调节

[中图分类号] G434            [文献标志码] A

[作者简介] 陈锋娟（1990—），女，河南郑州人。博士研究生，主要从事计算机支持的协作学习、学习分析。E-mail：970298710@qq.com。刘清堂为通讯作者，E-mail：liuqtang@mail.ccnu.edu.cn。

一、引   言

元认知是一种高级思维能力，对学习者学业成就获得至关重要。同伴互评是学习者参与元认知的过程[1]，能够促进学习者元认知、批判性思维等高阶能力发展[2]。同伴互评中，学习者由于社会文化或人际关系等因素不会客观地给出批评性意见[3]。小组活动可以使学习者感到心理安全，有效缓解同伴互评中人际问题，相关研究也多采用小组互评的课堂活动形式[4]。小组互评是包含组内协作的小组层次的同伴互评，学习者往往缺乏元认知技能来进行必要的调节，元认知支架可以支持他们的学习调节[5]。然而，之前的大多数研究都集中在利用概念支架[6]或脚本策略[7]为同伴互评提供支持，少数研究关注了元认知支架对小组协作学习成效、元认知活动、认知负荷等的影响[8-9]。小组互评中，集体元认知支架对学习者元认知调节过程及学习成效的影响究竟如何，还缺乏相应的实证研究。基于此，本研究在已有研究的基础上设计了面向小组互评的集体元认知支架模型，开发了小组元认知支架（Group Metacognitive Scaffolding，以下简称 GMS），并通过准实验研究方法探究其对学习小组元认知调节和学习成效的影响，旨在为小组互评中元认知支架的开发和应用提供一定启示。

二、相关研究

（一）元认知和元认知支架

美国发展心理学家Flavell将元认知定义为“个体关于认知过程及结果或其他相关事物的知识，以及依据认知对象对认知过程进行主动的监测和相应调节”[10]。这种调节过程即元认知技能的应用，涉及计划、监控和评估三种基本活动，监控又具体分为监测和控制（又称“调节”）。

元认知支架是针对学习元水平设计的支架，帮助学习者对学习过程进行积极的监控和评估。当处于小组协作情境时，监控对象由“我”升级为“我们”，个体元认知调节扩展为集体元认知对小组共同任务的调节[11]。为帮助学习者进行有效的元认知调节，需要为其提供GMS，与个体元认知支架不同，GMS在激发学习者对学习过程充分监控之外，还可以推动小组成员间的社会性互动[12]，支持小组成员在协作学习中的协同性[13]，进而影响学习成效。

（二）元认知对小组互评的影响

小组互评可以有效缓解班级范围同伴互评的管理压力[1]，降低学习者在指出同伴错误和被同伴批评时的不适感[14]，提升互评效果。小组互评要求学习者在进行批判性思考的同时，要充分监控自己及小组成员的学习过程，对学习者的元认知能力要求较高。

许玮等人的研究表明，在同伴互评活动中高元认知水平学习者的知识建构水平提升更大[15]。LIU等的研究显示，学生元认知策略的使用对他们的成绩有积极而显著的预测作用[16]。互评活动干预研究主要分为协作脚本干预和支架干预两类。协作脚本方面，MIAO等人结合协作脚本引导学习者提供更多的反馈[7]。Zhang等人通过结构化脚本开展小组互评活动，调查了学习者的调节学习模式[4]。支架干预方面，梁云真在互评活动中运用了评价支架，验证了其对学习者认知和情感投入的积极影响[17]；马宁等人进一步指出，分析型评价支架比整体型评价支架更能够提升学习者的参与度、评价一致性和评语质量[6]。

综上所述，元认知是影响学习者在互评活动中参与和收益的因素之一，但相关研究多从认知方面汇总的绩效结果判断元认知对同伴互评的影响，对元认知调节过程的影响尚没有深入研究。在互评活动干预方面缺乏集体元认知层面的支持。小组互评，其扩大的协作范围和复杂的点评任务需要学习者有效的集体元认知调节，在学习元水平上给予学习小组支持是十分必要的。

三、小组元认知支架及其模型设计

根据元认知调节过程的基本活动和小组互评活动过程，将元认知模型[18]中元认知水平和客体水平分别具象化。其中，客体水平具象为小组互評，包含小组制品制作、提供和接收评论、审查和讨论评语并反馈、修改小组制品共四个阶段。小组协作完成小组制品后，各小组成员审阅他组制品形成个人理解，同时需监测组内成员的认知和观点，并与组内成员协商讨论达成一致理解，最后提出评论或意见；审查和讨论收到的评语时，反思本组制品，通过组内讨论给出相应反馈；修改小组制品时，建立评语与小组制品的关系，改进小组制品。

在小组互评活动中，元认知水平应为小组集体元认知水平，由小组成员个体元认知和社会元认知共同构成[19]。将集体元认知水平具象化为社会共享元认知调节过程，任务开始时，学习者要进行任务分析并形成小组行动计划。任务执行过程中，元认知调节活动以监控和评估为主，首先监测学习过程，将监测信息与计划进行比较和评估，当评估结果为小组处于积极状态则进入下一轮的监测，否则元认知水平根据问题类型调节任务策略。调节后的行为可能是形成新计划、新一轮监测，或评估调节策略的有效性。任务完成后，则对整个学习过程及结果进行评估与反思。元认知调节过程看似是一个线性序列，上一阶段的结果为下一阶段的行动提供依据，实际上，元认知调节是一种弱序列循环，某一阶段发生后会跳过一些阶段或继续停留在该阶段[20]。

集体元认知水平和客体水平中间在任务的不同阶段产生不同的信息流。任务计划阶段，任务相关信息从客体水平流向集体元认知水平。任务开始时，有关任务的详细规划从集体元认知水平流向客体水平。任务执行阶段，学习过程中的相关信息流向集体元认知水平（监测），元认知水平依据任务计划对监测信息进行评估，并根据评估结果进行相应控制，即调节信息流向客体水平。任务结束时，任务完成情况从客体水平流向集体元认知水平，元认知水平对这些信息进行评估与反思。综上分析，构建出面向小组互评的元认知支架模型，如图1所示。

在小组互评的每个阶段，均基于齐默曼自我调节学习过程模型[21]为学习小组提供元认知支架。在计划阶段，提供任务计划支架；在监控阶段，同时提供监测与调节、评估与反思两种支架；在反省阶段，提供评估与反思支架，为小组元认知调节提供支持。GMS的作用机制在于帮助学习者调控集体元认知水平和客体水平之间的信息流。各类型支架样例见表1。

GMS设计在遵循社会共享元认知调节原则[22]的基础上，结合了結构化支架和问题化支架的优点[23]，以结构化问题链的形式呈现给学习小组。一方面，通过问题激发学习小组对学习过程进行积极的监控；另一方面，通过明确方向和缩小选择的方式为学习小组提供认知靶向，使其合理分配小组认知资源。各类支架中的问题均不涉及内容层面的提示，需要小组成员自主讨论完成。例如，任务计划支架，首先，通过问题让小组成员讨论小组任务的性质、特点及要求，确定小组目标，明确小组目标能够提高任务参与度和元认知水平；其次，通过任务分解、时间安排及成员分工等问题引导学习者完成详细任务规划。监测与调节支架同样通过限定问题给出监测的内容维度，包括协作过程中的表现、参与、交互以及任务进展情况，同时引导学习小组评估监测信息，判断问题类型（认知、情感、动机或社会等）并进行相应调节。此过程帮助学习者从客体水平监测相对全面的信息，识别问题并向客体水平输出准确的调节信息以解决问题。评估与反思支架，通过递进问题引导学习者对学习过程、学习结果、协作过程进行深度反思。

四、研究设计

（一）研究目的与研究问题

为验证GMS对小组互评中元认知调节过程及学习成效的影响，本研究采用准实验研究法，将GMS应用于两次小组互评，针对以下三个问题开展研究：（1）小组互评中，GMS对学习者元认知技能应用产生了怎样的影响？（2）小组互评中，GMS对学习者元认知调节过程存在怎样的影响？（3）小组互评中，GMS是否有利于提升学习成效？

（二）研究对象与课程设计

研究对象为32名参与某师范大学2022年上学期“信息技术教学应用”课程的学习者。课程主旨是探究信息技术与课程的深度融合，教学历时8周，采用小组协作的学习方式。各小组要协作完成一份教学设计和相应的说课课件并提交到网络学习空间“小雅云平台”。小组作品提交后，各小组要在一周时间内通过组内讨论给予他组作品评语，并针对本组收到的评语给出反馈，然后用一周时间讨论修改本组作品。

（三）研究过程

由于学习者元认知水平对GMS作用会有影响，因此，研究以学习者元认知水平为分组变量，将学习者按元认知水平高低分为高元认知水平组（1～4组）和低元认知水平组（5～8组），并保证各高元认知水平组、低元认知水平组问题解决能力相近。1～2组（以下简称“高水平实验组”）和5～6组（以下简称“低水平实验组”）作为实验组，使用GMS进行教学设计和说课课件的小组互评；3～4组（以下简称“高水平控制组”）和7～8组（以下简称“低水平控制组”）作为控制组，完成两次小组互评时不提供GMS。最终，研究收集整理各小组的教学设计、说课课件、QQ讨论话语。教学设计和说课课件能够反映学习者的知识获取和改进情况，QQ讨论话语可以跟踪学习小组的任务完成过程，反应学习者在学习过程中的行为和策略使用情况。

（四）研究工具

1.问题解决能力和元认知能力的测量

研究采用元认知意识测量问卷[24]测试学习者的元认知水平。同时采用问题解决能力测试问卷（改编自2005年的PISA）测试学习者的问题解决能力。由两名助教计算分数并依据研究计划将学习者分组。

2.编码框架

研究采用的编码方案是元认知调节过程编码，见表2，该编码框架的Cohen's Kappa值为0.90，被广泛应用于相关研究[4]。

（五）数据采集与分析

研究收集各小组教学设计和说课课件的初稿和终稿以及各小组的QQ话语数据。由两位经过训练的研究生依据TPACK量规对各组教学设计和说课课件进行打分，并对QQ话语数据按照元认知调节过程编码框架编码，编码一致性系数（Cohen's Kappa）为0.87，信度良好。

针对第一个研究问题，统计分析了各组在两次小组互评活动中使用元认知技能的频数和百分比，并进行了曼-惠特尼U检验，以发现GMS对学习者元认知技能应用的影响。

元认知调节过程中，元认知技能的应用具有相互依赖性和涌现性，数据统计不能体现元认知调节的动态过程性特征。认知网络分析法可以体现元素的分布以及元素间的相互依存关系。因此，研究通过认知网络分析方法（ENA，https：//app.epistemicnetwork.org）分析各小组在互评中的元认知调节过程模式来回答第二个研究问题。

针对第三个研究问题，通过比较教学设计和说课课件得分来证明基于GMS的小组互评是否更有利于提升学习成效。

五、数据分析结果与发现

（一） 小组元认知支架对元认知技能应用的影响

数据统计结果显示，在教学设计互评中，实验组和控制组调节（Z=-2.323，p=0.020<0.05）、评估（Z=-2.021，p=0.043<0.05）两个技能的应用存在显著性差异，计划（Z=-1.742，p=0.081）和监测（Z=-0.577，p=0.564）两个技能的应用不存在显著性差异。实验组在计划方面的频数和占比（n=97，10.34%）高于控制组（n=41，7.95%）；虽然实验组在监测方面的占比（29.96%）低于控制组（47.87%），但是实验组在监测方面的频数（n=281）仍高于控制组（n=247）。

在说课课件互评中，实验组和控制组在四个技能的应用上均未表现出显著性差异。在计划方面，实验组和控制组的频数接近（分别是n=141，n=142），实验组在计划方面的占比（13.84%）低于控制组（18.64%）；在监测方面，实验组的频数和占比（n=468，45.93%）均高于控制组（n=182，37.01%）；在调节方面，实验组的频数和占比（n=216，21.2%）均高于控制组（n=158，10.73%）；虽然实验组在评估方面的占比（19.04%）低于控制组（23.62%），但是实验组在评估方面的频数（n=194）仍高于控制组（n=180）。

（二）小组元认知支架对元认知调节过程的影响

图2显示了在两次互评活动中实验组和控制组元认知调节过程的平均网络。通过曼—惠特尼U检验对两组学习者在ENA空间中投影点的分布进行比较，结果显示，在两次小组互评活动中，实验组和控制组的平均网络结构在SVD1轴上均存在显著性差异（教学设计互評：U=21.5，p=0.00<0.05，r=-0.85；说课课件互评：U=25.5，p=0.00<0.05，r=-0.60）。在教学设计互评中，实验组平均网络结构质心落在SVD2轴右侧，控制组在左侧。根据图中各元素的分布位置可知，实验组元认知调节活动更多体现计划和评估，控制组则偏重监测和调节；在说课课件互评中，实验组偏重监测和调节，而控制组则体现更多监测和评估。在两次小组互评中，实验组中监测、调节和评估三者都有较强的连线，而控制组则没有体现该特征。

为进一步了解GMS对不同元认知水平小组的元认知调节过程产生的影响，本研究将高水平实验组与高水平控制组、低水平实验组和低水平控制组、高水平实验组与低水平实验组的平均网络结构进行对比。教学设计小组互评活动中各组元认知调节过程的平均网络结构如图3所示。

通过曼—惠特尼U检验对两组学习者在ENA空间中投影点的分布进行比较，结果显示，在高水平小组中，实验组和控制组在SVD1轴上存在显著差异（U=64.00，p=0.04<0.05，r=-0.58）。实验组评估和调节的连线系数（0.44）大于控制组（0.28），监测和调节的连线系数（0.50）则小于控制组（0.67），这说明高元认知水平实验组在调节前后会进行更多的评估，而控制组则会在监测后直接进行调节和再监测。在低水平小组中，实验组和控制组在SVD1轴上存在显著差异（U=10.00，p=0.02<0.05，r=0.69）。实验组监测和评估、调节和评估的连线系数（分别是0.46、0.55）高于控制组（分别是0.14、0.31），而监测和调节的连线系数（0.60）略低于控制组（0.62）。说明低元认知水平实验组在元认知调节过程中进行较多的元认知评估活动。高水平实验组和低水平实验组表现出了相近的特征，在两个轴上均不存在显著差异。此外，两组中监测、评估和调节三者相互间有较强共现，且三者都与计划有一定的相关。

图4显示了各组在说课课件小组互评活动中元认知调节过程的平均网络结构。

通过曼—惠特尼U检验对两组学习者在ENA空间中投影点的分布进行比较，结果显示，在高水平小组中，实验组和控制组在SVD1轴（U=26.00，p=0.15，r=0.41）和SVD2轴（U=58.00，p=0.27，r=-0.32）上均不存在显著差异。控制组监测、调节与计划的连线系数（分别是0.40、0.24）大于实验组（分别是0.26、0.07）。这说明在说课课件的互评和修改过程中，高水平控制组的元认知调节过程与实验组趋同，但其在任务后期又频繁地修改计划。在低水平小组中，实验组和控制组在SVD2轴（U=8.00，p=0.04<0.05，r=0.67）存在显著差异。实验组监测、评估与调节的连线系数（分别是0.60、0.35）高于控制组（分别是0.17、0.23）。高水平实验组和低水平实验组的元认知调节过程网络结构表现出了与教学设计小组互评中一致的特征，且二者的元认知调节网络结构在本次互评中更加相似。说明集体元认知支架对高、低元认知水平学习小组的元认知调节过程起到了优化作用。

（三）小组元认知支架对小组学习成效的影响

在教学设计阶段，实验组互评后得分（M=21.75，SD=1.71）与互评前平均得分（M=16，SD=1.41）相比有较大提升，控制组互评后得分（M=20.5，SD=4.51）和互评前得分（M=16.75，SD=5.12）相比也有提升，但是其平均成绩增值小于实验组。在说课课件阶段，实验组课件在小组互评前后也得到较大改进（互评前：M=22.75，SD=2.22：互评后：M=26.75，SD=2.06），控制组课件在小组互评前后则改进较小（互评前：M=20.00，SD=3.56；互评后：M=21.50，SD=2.52）。结果表明，实验组教学设计和课件经过小组互评后均得到了较大改进，控制组表现则相对较弱。

六、研究结论与讨论

（一）小组元认知支架可以激发元认知技能的应用

研究结果表明，对不同元认知水平的学习小组，GMS均能够激发其元认知技能的应用，特别是调节和评估。不论是否使用支架，学习者都会频繁使用监测，先前的研究也发现了类似的结果[25]。可能的解释是小组互评中成员审阅他组作品和协调组内成员意见时，学习者必须监测所采用的认知功能是否充分。如果监测发现问题，一般会触发元认知调节。然而，学生往往没有认识到调节的需要，或者不能调节自己的学习[26]。实验组中，监测与调节支架问题设计引导学习者对监测问题进行评估并作出调节，可以激发学习者调节学习的意识。

已有研究指出，评价行为在高绩效学习组中出现比例较高[25]。学习过程中评估与反思支架的应用为学习者提供了阶段性反思的机会，使其对小组认知、行为、情感和动机等基本情况有了充分的把握和评估，为改进学习提供支持。因此，小组互评活动中，应强化学习过程中评估与反思支架的应用，充分发挥过程性评价在学习中的重要作用。

（二） 小组元认知支架可以優化元认知调节过程

研究结果显示，实验组元认知调节过程呈现相对稳定的特征，监测、调节和评估三者间有较强的共现，且三者与计划保持联系，说明实验组能够结合计划对任务过程进行监控。控制组，尤其是低元认知水平学习者元认知调节过程网络结构不完善且不稳定。GMS引导学习者对监测信息进行讨论评估，判断当前任务完成状态和存在的问题类型，以确定调节的必要性并提升调节的准确性；支架同时支持调节后的评估，鼓励学习者反思他们所采取的调节策略，判断调节的有效性以确定在未来类似学习情境中是否采取相同的学习策略，发挥了评估优化元认知调节过程的作用。

已有研究报告了同伴互评能够促进元认知能力发展[2]。本研究通过比较两次小组互评活动进一步发现，高水平控制组的元认知调节过程与实验组逐渐趋同，但其在任务后期存在较多调节计划行为，低水平学习小组的元认知调节过程在没有支架支持的情况下则难以得到发展和优化。计划是小组行动方案，也是监控和评估的依据，因此，在任务前期要引导学习者形成完善的行动计划，在任务过程中强化计划监测的应用。对于低元认知水平学习小组，应加强元认知支架的应用，激发其积极、合理使用元认知技能进行有效的元认知调节。对于高水平学习小组，可以适当降低支架的结构化程度，充分发挥学习者本身的元认知能力，使其创造性地构建小组元认知活动。

（三）小组元认知支架可以提升小组学习成效

小组制品评分结果表明，所有小组都能够从小组互评中受益，但是实验组收益更大。先前的研究表明，集体元认知调节和团队绩效之间存在积极关系[22]，本研究进一步解释了支架如何支持集体元认知调节过程，从而促进学习成效。教学设计和说课课件均属于相对复杂任务，应用了结构化和问题化相结合的支架，能够降低任务难度，同时激发学习者建设性的元认知活动。首先，学习者在制定目标和计划时存在困难[27]，低绩效学习组往往在任务初始阶段缺乏良好的任务计划[4]。在计划支架的帮助下可以明确计划前应掌握的任务特征和任务内容，设定小组目标并制定详细计划，为任务执行和监控提供依据。其次，监测和调节支架利用限制的问题空间使学习者的认知资源集中在更有利于学习的方面，减少不必要的认知努力。最后，评估与反思支架帮助学习者进行深度过程性及总结性评估反思，每次反思都为下一阶段学习提供支持。这些元认知调节行为正是导致学习者有更好表现的关键行为[9]。

七、结   语

研究面向小组互评的学习情境，以激发、优化元认知调节为目的，以GMS为工具，以调控集体元认知水平与客体水平间信息流为途径，设计了面向小组互评的集体元认知支架模型。首先，支架是面向小组层面的，为每位成员分配具体任务并互相监控彼此的参与和表现，促进成员间的交互和协作。其次，支架结合了问题化支架和结构化支架的特点，它不同于以学习分析为依托的支架，避免了学习分析引发的隐私伦理、数据偏见等问题。最后，模型对支架的应用时机和作用机制进行了调整和解释。应用时机方面，在任务执行过程中和任务结束时都提供评估与反思支架，强化学习者的反思性实践，充分发挥评估在学习中的价值和作用。在作用机制方面，通过限制的问题空间作用于元认知水平和客体水平间的信息流，与通过虚拟代理对话提示、暗示等方式为小组提供元认知支架[8-9]相比，规避了使学习者感到被监控和过度干预的问题。实践中，开发嵌入小组互评系统中的集体元认知支架，实现支架的自动化介入和消退，也是本研究未来的重点工作之一。

本研究也存在一些局限，一是没有进一步观察撤去元认知支架后，学习者元认知调节是否会得以保持，需验证支架的后续效果。二是本研究中学习者数量较少，可能影响对学习者小组互评中集体元认知调节的观察和分析。未来研究可以扩大样本数量，并开发计算机支持的自动化元认知支架，对支架的类别、使用时机等进行更深入的研究，以提高支架的精准性和有效性。

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An Empirical Study on Collective Metacognitive Scaffolding Model for

Inter-group Assessment

CHEN Fengjuan，  LIU Qingtang，  ZHANG Si，  GAO Qianqian

（Faculty of Artificial Intelligence in Education， Central China Normal University， Wuhan Hubei 430079）

[Abstract] Metacognition is one of the important factors affecting the effectiveness of inter-group assessment activities. Inter-group assessment is a group-level peer assessment that involves group collaboration， and learners often lack effective metacognitive regulation. However， few studies have focused on developing group metacognitive scaffolding to help learners' metacognitive regulation in inter-group assessment. Based on the metacognitive model， a collective metacognitive scaffolding model for inter-group assessment is designed. A quasi-experimental study with 32 college students is conducted to verify its effects on metacognitive regulation in learning groups. The results show that group metacognitive scaffolding has a significant impact on group metacognitive regulation. It can stimulate the application of group metacognitive skills， especially regulation and evaluation skills. It can increase the assessment behaviours before and after group regulation to improve the necessity and accuracy of regulation， giving full play to the role of assessment in optimizing collective metacognitive regulation processes， and thus improve the effectiveness of group learning to a certain extent. Finally， this paper discusses the implications for inter-group assessment and the development of metacognitive scaffolding.

[Keywords] Group Metacognitive Scaffolding; Inter-group Assessment; Metacognition; Metacognitive Regulation