关于高中生化学自我效能感与元认知意识的建模

Zubeyde Demet Kirbulut哈兰大学

2013.07.17—2014.01.04

在这项研究中，我通过路径模型对学生化学自我效能信念与元认知意识之间的关系进行了调查。本次研究的调查样本为268名化学高中生（59％的高一年级和41％的高二年级）。高一年级的学生在初三以及本学年中各学了两个小时的化学课程，高二年级的学生则在此基础上又学了三小时的化学课程。我使用高中化学自我效能感量表对他们的化学自我效能感进行了测量。学生的元认知意识则是利用青少年元认知意识评估表进行评估。我使用LISREL9.1的Windows与SIMPLIS的命令语言对学生的化学自我效能与元认知意识之间的关系假设模型进行验证性因素测试与分析。研究结果表明：自我效能感水平高的学生更全面了解自身的认知能力，并能有效地在认知过程中进行自我监管。

关键词：元认知；自我效能；路径模型；化学

相关介绍

元认知概念的起源早于柏拉图和亚里士多德的时代。布朗（1987）曾指出元认知的4个历史起源：作为数据的口头报告，执行控制，自我调节，以及包括维果茨基的心理发展理论在内的其余理论。“元认知”一词最早是出现在20世纪70年代，是弗拉维尔在1971年的研究中提到的。1979年，弗拉维尔将元认知定义为“知识，认知有关认知现象”。在其他文献中，还有关于元认知的不同定义。例如，布朗（1987）将元认知定义为：一个人的知识和自己的认知系统的控制权；怀特将元认知定义为：内在意识或过程，而不是一个公开的行为。由于对元认知的概念及其历史根源存在歧义，元认知甚至被人戏称为“模糊”的概念。因此，一些研究者对元认知进行了不同的分类。第一个区分元认知理论和元认知体验之间关系的框架是由弗拉维尔（1979年）发起的，元认知理论包括“人”，“任务”和“战略”等变量。元认知体验是指认知或情感意识体验。布朗（1978年）提出了另一种类别的元认知。布朗的元认知组成包含两个部分：认知和认知调节。这种分类经过其他研究人员（贝克，1991，雅各布和巴力，1987年）的努力得到进一步的发展。知识的认知被形容为学习者对她的认识/他自己的认知，包括以下三种类型：声明性知识，程序性知识和条件性知识。认知的调控是指学习者用来控制她的认知活动/他自己的学习，它包括三个基本技巧：规划，监测和评价。与此类似，平瑞克，沃尔特斯和贝克斯特（2000）对元认知的三个组成部分作了区分：元认知知识，元认知判断和监控，自我调节和认知控制。平瑞克等人（2000）对元认知的分类与布朗的分类相类似，它也包括声明，程序和条件的知识。其分类的第二组分是元认知判断和监督，他们将其形容为“与元认知理论的静态特性不同，元认知判断和监控与进程密切相关，并反映了元认知意识和正在进行的认知活动，因为他们可以参与执行任务”。平瑞克等人（2000）指出自我调节和认知控制可以划分为四个子类：规划，战略选择和使用，资源分配和意志控制。类似于弗拉维尔（1979），平瑞克等（2000），他们也认为情感结构是自我调节和认知控制元件。自我效能信念在科学教育中发挥着至关重要的作用。根据社会认知理论，自我效能感被定义为“一个人对自己组织和执行行动所具有的能力的信仰”（班杜拉，1997年，第3页）。班杜拉（1986年，1997年）假定，学生的自我效能信念基于四个来源：成败经验，替代性经验，言语和社会说服和生理状态。成败经验或学生在此任务以前所有过的的经验是影响自我效能感最显著的因素。学生也通过替代性经验形成自我效能感：比如观察他人执行任务。此外，包括他人评判在内的社会劝导，以及学生的生理状态，如焦虑，紧张和愉悦等都能影响他们的自我效能感。在自我效能的测定方面，班杜拉认为（1997，2006）自我效能信念在某一个特定领域内的测定方式已经达到完善的水平。化学自我效能信念是这项研究的热点之一。卡帕艾登和Uzuntiryaki将化学自我效能感定义为：一个人对于完成有关化学的任务的能力信仰。并且卡帕艾登和Uzuntiryaki制定了高中化学自我效能感量表。在这项研究中，我就是使用卡帕艾登和Uzuntiryaki的高中化学自我效能感量表对高中学生的化学自我效能感进行评价。班杜拉（1997年）和帕哈雷斯（1996年）指出当面对困难时，自我效能感会影响学生的努力与毅力。研究者指出，高自我效能感的学生相比起低自我效能感的学生，能更好地掌握学业知识，此外，自我效能感也是一个很好的可以科学预测相关职业选择的指标。尽管自我效能感在科学教育中，但是对科学学习缺乏自信的学生数量仍然在增多。因此，找到提高学生自我效能感的方法显得尤为重要。在已有的文献中，我发现有研究指出在一个课程的学习中，学生的自我效能感与其使用的元认知策略有关。例如，Gourgey（2001）指出，“元认知的发展可能不仅有利于他们的成就，还有利于他们的自我效能感以及学习动机”。克莱特曼和斯坦科夫（2007）研究了心理学的学生，通过他们来研究自信和认知，元认知和人格措施之间的关系，他们对学生进行了认知测试，测试手段包括由Schraw和丹尼森（1994）开发的信心与元认知意识测量表。他们发现了了自信得分和元认知意识得分之间存在的密切关系。在Sungur（2007）的研究中，调查样本为高中学生，她使用平瑞克，史密斯，加西亚和Mckeachie（1991）开发的动机策略学习问卷，并在科学课程中努力调控激励信念，元认知策略之间的关系。所有这些研究都集中于一般自我效能和元认知之间的关系。然而，班杜拉（1997）认为，自我效能是特定领域的构建体，并应在特异性的一个特定域内进行测量。当自我效能感在科学教育领域的重要性得到关注后，对自我效能与元认知之间的关系进行研究就显得理所当然了。因此，本研究旨在通过针对调查学生化学自我效能的信念和元认知之间的关系，以解决这些差距。卡帕艾登和Uzuntiryaki制作的高中化学自我效能感量表被我用来测量学生的化学自我效能感。并且为了评估学生的元认知，我使用了由斯珀林，霍华德，斯特利和墨菲开发的、基于布朗元认知分类理论而制作的青少年元认知意识量表。经测试，学生化学自我效能信念与他们的元认知意识存在密切关系。该假设模型包括两个主要部分：化学自我效能信念和化学元认知意识。在这模型中，化学自我效能和元认知是用一些子模型子来表示的。化学自我效能信念包括化学认知技能自我效能和化学实验自我效能感。元认知意识的特点是认知和认知调节。换句话说，哪个学生更加了解他自身的认知和认知调控，那么那个学生就是自我效能感强的学生。至于研究某一个特定领域的化学自我效能感和元认知之间关系的重要性，目前为止研究了以下的问题：学生化学自我效能与元认知意识之间是什么关系？

方法

在这项研究中，我对高中学生的化学学科情况进行了调查，以研究学生化学自我效能信念和他们的元认知意识之间的关系。这里的学生接受HCSS和初级MAI管理。用指定工具来来分析探索性因素的结构。通过执行验证性因素分析，该因素的结构也得到了证实。为了测试假设模型是否与示例数据相吻合，通过使用Windows的LISREL 9.1以及用于检查变量之间关系模式的统计程序——SIMPLIS的命令语言来验证因素分析。

实例

这项研究的样本是来自安卡拉 - 土耳其的三所公立高中的学习化学的高中学生，总共是268名学生（女性45％和55％的男性），其中既有高一年级的，也有高二年级的（59％高一年级和41％的高二年级）。高一年级的学生在初三以及本学年中各学了两个小时的化学课程，高二年级的学生则在此基础上又学了三小时的化学课程。初三年级的化学课程包含的学习内容是：化学发展史、化合物、混合物、化学演变。而高一年级的化学学习内容则是：原子结构、元素周期表、化学键、物态、混合物结构。在这项研究中，高一年级的学生完成了九年级化学学科，同时也收集到了他们的学习数据，用于研究他们的主题是高一年级化学的第一个章节：原子结构。在这项研究正式开展时，高二年级的学生已经学完了9年级与10年级的化学内容，用于研究他们的主题是高二年级化学第一章节：化学原理。参与本研究的学生年龄均处于16〜17之间。大部分学生的社会经济地位，包括父母的受教育程度，家庭收入和社会生活的标准是中等的。

实验器材

本研究中用到了2种仪器。其中之一是由Capa Aydin 和 Uzuntiryaki (2009)开发的高中化学自我效能感量表（HCSS）；第二个是由Sperling等人开发的并被Aydin 和 Ubuz翻译成土耳其语的初级元认知量表。学生们在35分钟内完成了这两项量表。应当指出的是，作者是意识到被分析方差方面主成分分析和因子分析之间的差异。如文献中的普通术语，即表示成分和因子。

高中化学自我效能感量表

高中化学自我效能感量表是由Capa Aydin 和 Uzuntiryaki (2009)开发的用于评估高中生的化学自我效能信念。该量表包含了16个项目，每项有9个量度，从很差到很好，很差记1分，很好记9分。因此该量表得分范围是16—144.分数低则表明学生的自我效能感差，反之则表明学生的效能感良好。为了探析这份量表的测量结构，Capa Aydin 和 Uzuntiryaki（2009）进行探索性因子分析。他们经过研究指出化学自我效能感量表包含两个方面：化学认知能力效能感、化学实验能力效能感。化学认知能力效能感是指学生是否具有相信自己可以使用化学知识解决问题的信念，化学实验能力效能感是指学生是否具有完成化学实验任务的能力，包括知识性与探索性。化学认知能力效能感包含10个题目（1, 2, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 13,和14），化学实验效能感包含6个题目（3, 4, 7, 12, 15,和16）。以下是化学自我效能感量表的测试维度的几个例子：

1.你能否很好地描述一个原子结构？（化学认知能力效能感）

2.你能否很好地描述物质的粒子性？（化学认知能力效能感）

3.在化学实验中，你收集数据的能力如何？（化学实验效能感）

4.你如何能解释在实验课收集的数据？（化学实验效能感）

然后，Capa Aydin 和 Uzuntiryaki根据362名10年级的高中学生获得的测试HCSS的双因素结构中的数据进行验证性因素分析。它们表明，有一个令人满意的适合数据。这意味着，HCSS由两个因素构筑物CSCS和SCL组成。他们还指出，对于CSCS和SCL分数信度系数分别为0.90和0.92。

元认知意识调查

最初的版本MAI，包括18个项目、5点李克特式的量度，范围从“1 - 从来没有”到“5-总是”。该量表通用于6年级至9年级学生的元认知测试。斯珀林等人借鉴了布朗关于初级元认知的分类方式，他们评估学生的元认知存在两种结构：认知和认知调节。MAI表曾被艾登和Ubuz翻译为土耳其语版。该土耳其语版本的MAI表包括了原MAI表中的17至18个项目左右，该版本量表的可能分数由17—85。分数低表明学生的元认知能力差，反之则反之。艾登和Ubuz(2010)对主成分进行了探索性因素分析，并且用直接斜交旋转法来确定初级MAI的因素结构。他们的研究显示，在17个项目中共涉及2个因素:知识的认知(KNOW;项目1、2、3、4、5、11、12和13)和调节认知(REG;项目6,7,8,9,10,14,15,16和17)。他们将KNOW描述为是“个人对于她/他自己的能力,信仰,认知活动和过程的认识”；REG则表示”个人对于她/他在执行任务时的自我控制的认识”(36页)。艾登和Ubuz(2010)也支持通过验证性因素分析所得出的关于该量表双因素的结论。通过验证性因素分析所得出的解释初级MAI的双因素模型，能够较好地印证所得到的实验数据。他们还研究了KNOW和REG的克伦巴赫alpha;系数分数，分别为75和79。每个因素的示例项目如下所示:

1. 我能很好判断自己是否可以较好理解某样东西（KNOW）
2. 当我提前知道我要学习的东西是我总能学到最好（KNOW）
3. 我通过画示意图或划线标记来帮助自己学习（REG）
4. 我认为开始任务之前要想清楚自己到底要学什么（REG）

结果

高中化学自我效能感量表

主成分探索性因素分析与直接斜交旋转法被用于调查HCSS的阶乘结构。Tabachnick和Fidell认为旋转方法的选择应该基于因素之间的相关性:“如果相关性超过0.32，则各因素之间的方差会有10%或更多的重叠，除非有令人信服的理由去支持正交旋转，否则显著的差异保证了旋转斜度的可靠性。直接斜交旋转法已经测出CSCS和SCLC之间的相关性是0.42。在这项研究中，HCSS的组成项目的因素与卡帕艾登及Uzuntiryaki所做过的关于HCSS阶乘结构的研究所显示的相一致。

KMO充分抽样法的因素相关性是0.89，说明该抽样方法适合用于进行因素分析。BTS现实的重要结论表明：相关矩阵不是一个单独矩阵，该数据接近多元矩阵。为了解决保留的因子数目，在研究中使用了2种标准：①在上面表1中所显示的特征值。②碎石试验。表1显示，有两个因素的特征值是大于1。根据表1，我们可以看到双因素结构解释了总方差的59％。在碎石试验中，该特征值的大小是划分所有因素的标准。图1显示只有2个因素是在第一个因素平稳下来之前急剧下降，因此，碎石试验同样也显示了有2个因素得以保留下来。

表1.关于HCSS的特征值和总方差因素分析

图1 关于HCSS的碎石试验数据图

至此，我们已经得到了双因素的结论。表2显示关于双因素结论的因素模式系数项。而为了解释决定每个因素的变量数目，我们采取了以下的的规则：“只要样本容量大于150，大约10或更多关于0,40的

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