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数学解题反思素养的相关理论探索

来源:学术堂 作者:朱老师
发布于:2016-05-16 共9417字
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  【题目】影响初中生数学反思能力的因素探究
  【绪论  第二章】数学解题反思素养的相关理论探索
  【第三章】初中数学解题反思能力的实践研究
  【第四章】初中生数学解题后反思研究的结论
  【第五章】对初中生数学解题反思能力研究的反思
  【参考文献】如何提升初中数学反思能力参考文献
  
  1绪论
  
  1.1课题缘起
  
  通过对自己六年多的数学教育经历的反思,发现本人所带的两届学生在学习数学的过程中总出现这样的现象:在数学解题时,有些学生总避免不了重复犯相同的“错误”(即便是在老师强调很多次后),或者是不能及时发现“错误”并正确纠正错误,即使是学习较好的学生也因这类问题使他们的学习成绩不够稳定。这样的学生不是少数,为什么学生会出现这样的现象呢?带着这个问题,本人请教年长的资深教师从各方面进行分析,也翻看了大量的文献资料进行分析,归根结底就是学生在解题后没有进行很好的反思,同时,教师在课堂上多数也是以传统的“满堂灌”的讲课形式为主,没有很好的引导学生进行反思活动,这样,学生就很难养成解题后进行反思的习惯,不进行解题反思,那么学生的解题能力就会大打折扣,学生重复犯相同错误的机率就会增加,就会直接影响到成绩,因此,有效培养学生解题反思能力是确保学生解题能力的关键。为此,本人从课堂教学上着手,旨在改变传统的教学方式,探讨出一种能培养学生解题反思能力的课堂模式,因此就有了这个研究。
  
  1.2课题研究的方法和意义
  
  1.2.1课题研究的方法
  
  本研究主要采用实验研究法和暴露思维法,对两个教学班级分别开展传统教学法和反思性教学法,再对这两种教学法进行比较研究,从而建立一套有效培养学生解题反思能力的教学模式,通过观察课堂、评阅课外作业(包括日常作业、反思作业) 、检查学生数学反思日记、 进行问卷调查、 开展小组讨论以及访谈等途径与方法收集相关信息与数据,并以定性分析为主、定量分析为辅的评价方式对实践效果及其相关性进行分析、评价和反思。
  
  1.2.2课题研究的意义
  
  解题是数学的重要方面,是数学学习的永恒主题,是广大教师和学生十分关心的数学的一个方面。反思是一种对认知的认知,是对自我的更深层次的认识。
  
  通过在教学实践中开展反思性教学,积极探究教学的有效性,增强教学反思,对自己的教育教学行为进行改进,使教学实践越来越合理,越来越符合新课改的目标与要求,有助于教师教学质量的提高,促进学生解题能力的提高和教师专业素养的不断提升与发展,具有很强的现实意义。
  
  2数学解题反思能力的相关理论探索
  
  数学解题反思是对数学问题解答活动的一种“再认识”过程,属于解题活动的“元认知”过程,它是对解题活动的深层次再思考,对数学解题思路、方法、策略的一般性回顾或重复,并且深掘其中的规律与方法,不断提高自己的数学解题能力,提高对知识的认识层次,提高思维的变通性,提升做题的效率。在实践教学中,本人采用反思性教学来培养学生的数学解题反思能力,为此,以下是本人从“元认知”和“反思性教学”两方面对数学反思和反思能力进行的理论探索。
  
  2.1数学反思与数学反思能力
  
  2.1.1数学反思
  
  (一)数学反思及其核心要素。
  
  数学反思就是认知者对自身数学思维活动过程和结果的自我觉察、自我评价、自我探究、自我监控、自我调节。数学反思的核心要素是数学反思的知识、技能和内容[1].
  
  1、数学反思知识
  
  根据数学知识的分类(即分为陈述性知识、程序性知识和过程性知识)及元认知观点,笔者认为数学反思的知识是在数学活动过程中产生的一种特殊知识,因此数学反思的知识可分为:
  
  ⑴ 数学反思的陈述性知识,即有关数学反思有效的策略和技能,以及这些策略和技能所适用的情景(即时间、地点、环境)和应用时的优缺点等知识。
  
  ⑵ 数学反思的程序性知识,即有关如何使用各种策略、技能进行数学反思的知识,即掌握各种数学反思策略和技能的具体操作方法。
  
  ⑶ 数学反思的过程性知识,即伴随数学反思的体验性知识,主要包括:① 对产生反思需要的体验。体会为什么需要反思,何时需要反思,在什么情况下需要的是短暂或简短的反思,在什么情况下需要的是连续不断的的反思,明确其中的缘由与联系。② 对反思过程的体验。体悟反思过程中所使用的策略,区分其积极和消极成分,感受反思受阻或连续的心理变化特点,掌握有效甚至高效的反思策略及自我调节反思的方法。③ 对反思结果的体验。领会反思结果中蕴涵的数学思想方法和完整的反思基本步骤,体会反思在数学活动中的作用,形成反思意识和习惯。
  
  值得一提的是,数学反思中的体验有成功、积极的体验,也有失败、消极的体验;有明显易于自我发觉的,也有内隐的不易自我发觉的。因此在数学反思中,认知者正确运用反思策略以使那些成功的、积极的、内隐的反思过程性知识转化为促进数学活动的知识,且促进把某些数学反思的过程性知识向数学反思的陈述性知识或过程性知识转化(如反思情景、反思策略、反思方法步骤等);而数学反思的陈述性知识和程序性知识掌握越多的认知者,越能在反思中获得更多的成功、积极的过程性知识。另一方面,对于那些失败、消极的数学反思过程性知识,我们应以辨证的观点去看待它们,有助于往后更有效甚至高效地反思。
  
  2、数学反思的技能
  
  ⑴ 经验技能,即认知主体借助经验对认知过程、结果及相关事物的直觉的反思能力。
  
  ⑵ 理论技能,即认知主体以特定的理论为根据进行相对理性的反思能力。
  
  ⑶ 分析技能,即指能够选择最优策略、对数学思维活动进行科学分析的能力,它是理解、解释、描述反思过程和结果所必须的技能。
  
  ⑷ 评价技能,即主体根据不同的认知目的对认知过程、结果及采用的策略等进行价值判断的能力,是能够对分析结果进行效能判断并正确归因的能力。
  
  ⑸ 策略技能,即能恰当运用各种策略进行反思的能力,是对反思中找到的问题设计或改进的途径和方法的能力。
  
  ⑹ 实践技能,即能将反思得到的结果付诸实践,以达到调节和控制认知目的的能力。
  
  3、数学反思的内容
  
  ⑴ 从数学反思活动发生的时间看,数学反思可发生在数学思维活动的前、中、后。在数学思维活动前,反思思维计划的合理性和有效性;在数学思维活动中,反思思维的严密性、准确性和开放性等;在数学思维活动之后,反思整个思维计划的执行结果,对得失进行总结。
  
  ⑵ 从数学思维活动的过程看,数学思维活动有对象、过程和结果三个要素,因此数学反思也相应对数学思维活动对象、过程和结果进行反思。对数学思维对象的反思包括:对数学问题的问题特征、数学问题涉及的数学知识与思想方法、数学概念、数学命题、数学语言以及与数学思维活动有联系的问题进行反思。对数学思维活动过程的反思包括:对思考过程、理解过程、推理过程、运算过程、解决问题的过程的反思。对数学思维结果的反思包括:对解题思路、语言表述、以及数学结论的反思。
  
  ⑶ 从数学反思问题的性质看,数学反思有:经验性反思(旨在解决问题的谨严,着重反思问题涉及的知识与能力)、概括性反思(旨在对同一类数学问题的解法进行筛选、概括,形成一种解题思路,进而上升为一种数学思想)、创造性反思(对数学问题的重新认推广、引申和发展)和错误性反思(注重对解答问题的错误进行辨析、纠正,从而找到产生问题的根源)。
  
  如果对整个数学反思的过程作一剖析,反思的内容可概括为:① 对数学活动过程中所使用的各种数学技能或技术的有效性进行反思;② 对数学活动过程中所使用的学习策略进行反思;③ 对数学活动目标及其智力与非智力因素的反思。
  
  (二)数学反思中的教师反思与学生反思的关系
  
  由前所述,反思性数学教学中的教师和学生都为数学教学的主体,因此两者都为数学反思的主体。数学反思的所有内容都可以是教师反思与学生反思的的内容。此外,数学活动是一种师生、生生交往的过程,反思性教学是依赖群体支持的个体活动,因此,数学活动中的数学反思离不开教师反思和学生反思的交流与共同作用。
  
  一方面,学生是正在发展中的人,他们反思知识和策略还较为缺乏,反思的技能有待提高;同时,他们虽有一定的认知能力,但由于生理和心理的发展特点,使得他们的认知事物的结果带有一定的主观性和局限性。在数学反思过程中,如果有他人反思的示范、他人的指点或他人的合作,能为他们提供更多的反思知识和策略,增加他们的反思机会,并会加深对反思结果的理解与掌握,使反思的效果会更显着。因此,在反思性教学中,教师的反思为学生反思起到示范的作用,同时也为学生反思提供了反思的策略,有一定的指导作用;而学生之间的反思交流,使得学生的反思在互相的批判与学习中得到不断的调整、补充与完善。
  
  另一方面,引导和暴露学生的反思过程,可弥补教学中定量评价的不足,有助于教师正确、全面的评价教学,并及时发现学生在数学活动中的问题与归因,把握正确的反馈信息,促进了教师的反思,又再次推动下一次的反思互动。
  
  值得一提的是,以上这种螺旋上升的师生、生生的反思互动不仅要求反思者有一个开放、负责、执着的心态,同时需要有民主、信任、合作、协调的环境要求,它是一种和谐的社会实践和交流活动;否则,会导致错误的反思,引起师生、生生关系的恶化,对数学活动效果产生反面的作用。因此,在反思性教学的实践中,教师的正确引导是极为关键和重要的。
  
  2.1.2数学反思能力
  
  (一)数学反思能力及其发展阶段
  
  数学反思能力就是认知者在数学思维活动中对自己数学认知过程的自我意识、自我评价、自我探究、自我监控和自我调节的能力,它是以数学反思的体验、知识与技能为基础,并在对数学认知过程的评价、控制和调节中显示出来的高层次思维活动,对数学认知活动起指导、监控和调整的作用。因此,数学反思能力中的核心就是进行数学反思,它是一种认知活动中的元认知。
  
  学生的数学反思能力的发展主要经历以下几个发展阶段:⑴ 无意识反思阶段,是指认知主体对认知活动无意识地监控、调节,反思的目的性极弱的阶段。⑵ 被动反思阶段,是指认知主体对认知活动中出现的困惑问题被迫进行反思的阶段。⑶ 主动反思阶段,是指认知主体对认知活动主动地有意识地监控、调节的阶段。⑷ 自觉反思阶段,是指认知主体对认知活动过程的监控达到了不假思索、油然而生的境界,即达到了“自我意识”的阶段[2].在研究初期,经过对实验班的问卷调查,发现有三类学生。①在数学学习中不反思或极少反思的学生,经过问卷调查有 17.4%.②在数学学习中偶尔想反思的时候反思的学生,经过问卷调查有 66.7%.③在数学学习中能主动、自觉地反思的学生,经过问卷调查只有 5.5%.从这些数据看来,实验班大多数学生的反思能力水平仍处在第一、二阶段,而达到第三、第四阶段的学生较少。
  
  (二)数学反思能力与其他数学能力的关系
  
  能力是指影响人的心理活动的效果和效率的心理特征。根据我国心理学界的观点,能力可分为一般心理能力和特殊心理能力。一般心理能力是顺利完成各种活动任务所必备的基本心理能力,如注意力、记忆力、想象力和思维力。特殊心理能力是指顺利完成特殊活动所必须的基本心理能力。
  
  数学能力是一种特殊的心理能力,是指数学活动中,直接影响活动效率,使活动得以顺利而有效地完成的个体的稳定心理特征。
  
  数学能力一般又分成两种水平:一种是创造具有社会价值的数学新成果的数学能力,另一种是在数学活动过程中学习数学的能力。对数学能力结构的研究,虽国内外的见解各有特色,但一致都认为数学能力是一种复合能力。在此,本文倾向于把数学能力的结构在整体上分为三个层面:第一类是数学元能力,它表现为监控整个数学认知活动,即自我监控能力;第二类是共同任务的能力,它是数学认知活动中所共有的因素,即不论个体从事哪种数学活动都需要介入的能力因素;第三类是特殊任务的能力,是指在特定的数学活动中才能表现出来的能力。其中,共同任务的能力和特殊任务的能力属于数学认知能力,数学元能力属于数学元认知能力,而且数学元能力和共通任务的能力是基本的数学能力,是数学活动中认知者必备的数学能力;而特定任务的能力与特定的数学任务相联系,它在体现学生的个性和特殊才能方面更有表现力。
  
  每一类数学能力又都有其基本的能力成分,它们及其各成分之间的关系如图所示:
  
  
  
  数学反思能力应属于数学元能力,但又与其他认知能力息息相关,互为基础,互相促进和发展的。元认知过程离不开认知过程,因此数学的认知能力的发展为数学反思能力的发展提供了基础,只有具有很强共通任务的能力、数学发现能力、数学分析和推理能力以及数学交流能力,才能提高对问题情景中各种线索的敏感度,抓住反思时机,及时调节思维的方向,对各种数学活动的策略进行计划、监控、预见和调节,从而丰富数学反思的知识和技能。另一方面,在数学反思中经历了多次的探究、分析、批判、监控、调节和评价的过程,使数学反思能力得到提高和发展的同时,也提高了认知的效率,缩短了认知时间,有助于高效地完成数学活动的认知目标,从而促进了各种数学认知能力的提高和发展。
  
  2.1.3初中生数学反思能力的一般特点
  
  数学反思能力的发展与数学思维水平有关,它随着抽象逻辑思维的形成而形成,表现为思维的批判性品质,即中学生反思能力的发展是从思维的批判性品质的增长形式表现出来的。
  
  我国中学生的思维成分中形式运算思维已逐步占了优势,思维活动中的自我意识和监控能力明显增强。中学生基本能反省和自我调节思维活动的进程,使思路更清晰,判断更正确,思维能跳出旧框框。然而,初中生逻辑思维虽占优势,但很大程度上属于经验型,需要感性经验的直接支持[4].尽管初中生开始能够有意识地调节、支配、检查和分析自己的思维过程,在学习上和生活上有更大的独立性和自觉性,但批判性还是不够的,容易产生片面性和表面性;在运算过程中虽能自觉地检查和发现错误并进行纠正,但是不善于寻找错误的原因,也不能及时地调整解题步骤和方法;运算的正确率较高,但不能正确地选取一些结论和有用条件;在推理过程中虽能占用数学材料,但推理的目的性不强。抽象逻辑思维本身就是一种反思的思维。学生只有在对抽象概括的数学材料学习过程中不断地反思自己的思维过程,调整思维方法,纠正思考错误,才能顺利实现这一过程,而在这一过程中反思的能力也就逐渐的成熟起来。
  
  2.1.4影响初中生反思能力形成与发展的因素
  
  影响中学生数学反思能力发展的因素众多,可分为内在和外在因素。
  
  (一)影响反思能力形成与发展的外在因素。
  
  外在因素主要指教学环境、学习环境、人际交往等。影响中学生数学反思能力发展的主要外在因素有以下方面:
  
  1、教材呈现方式
  
  数学教材的编写者一般采用学生易于理解、便于接受的方式呈现,即所用材料都是经过教育心理学理论加工而成的,它省去了知识的发生与发展的过程,数学概念、命题都是经过高度抽象化、理想化形成的,其中的推理也是正确的。而另一方面,学生拥有的生活阅历和知识还不是很丰富,因此当学生阅读时,要么不能领会编写者的意图,要么只是顺着编写者的思路去理解教材,而看不到人类对数学概念认识的曲折过程,看不到前人不断地反思自己认识的思维轨迹。因而,学生在数学活动中,对有些数学知识难以理解,只能机械地记忆和模仿,同时也很难学习到反思的知识、方法和技巧,从而限制了学生反思能力的形成和发展。
  
  对此,笔者在反思性教学过程中主要采用以下方法来处理教材。
  
  ⑴ 在概念教学中,可以结合概念形成的背景精心设计问题情境,最好引用身边熟悉的问题情境,这样就可以激起学生的兴趣,可以鼓励和引导学生亲自参与概念的探究活动中;在教学中,用“问题串”的方式激疑,促进学生反思。比如在实验班的二次函数的教学中,笔者采用数学实验法,通过作图、设置与实验过程相关的思考题,让学生在合作作图的过程中体会二次函数概念的形成过程,同时加深对概念中三个条件的意义关系的理解。这种合作作图的方式,使得学生积极参与进来,并且对于概念的理解和强化的时间相比对照班所花时间要少了很多,看似花时间,其实省了好多时间;并且还发现作业出现的错误也比对照班要少。
  
  ⑵通过系统地了解教材的整体结构和知识结构,对于某几个相关性很强的章节,不按原教材的顺序来授课,而是把这几章收集在一起,然后对里面的内容经过整合处理后,以专题课的形式开展教学,这样既为学生提供观察、对比、归纳与总结的机会,又促进学生对数学知识和相关数学思想方法的反思。比如在实验班的图像变换的教学中,相似变换这一节,可以和三角形的相似结合起来一起进行教学,还有一些面积问题也可以结合起来一起教学。笔者在呈现这几章教学中,这几章不是连续的章节,但笔者进行了重新编排,将全等,变换,相似放在一起进行教学,把这几章放在一起教学可以使学生对全等和相似进行对比,分析它们之间的相同点与不同点,从而使学生达到反思的目的。这样的教材处理,能对这几章进行针对性的训练,既避免了重复的教学片段,节省了教学的时间,又能帮助学生系统地联系、对比知识,有利于布置反思作业归纳知识与思想方法,发现自己相关解题的不足原因。
  
  ⑶ 对有些预习或复习材料(如教材中的“阅读材料”、作业本或每课一练中的与课堂例题相似的例题)的学习通过印发相关资料、布置思考题等方式布置课外自学任务,鼓励学生自学并用问题引导反思。
  
  2、教学方法
  
  传统的教学方法是以教师为主体,多以讲授法为主,注重数学的双基教学,讲练结合,精讲多练。但传统教法很少暴露数学活动中正确或错误的思维过程和自我调节的过程,在解决问题时选择最简单的方法传授,很少从几种不同的方法中去选择、比较、反思。在这样的教学过程中,师生的互动很少,教师满堂灌,学生被动接受;同时,教师不示范反思的方法、技巧,也不提供给学生反思的机会和时间,学生就无法模仿、学习反思,造成学生数学反思意识淡薄,数学反思知识缺失。
  
  对此,笔者在实验班的教学中开展反思性教学法。主要用到的方法有实验法、讨论法、发现法、自学法和开展探究性学习等;同时为了避免教师进行满堂灌,在教学中,笔者课前精心设计多个问题,在课中激疑;课前预设每个教学环节教师讲课所用的时间,在课中多提供学生小组合作和暴露自己思维过程的机会,形成认知的矛盾,从而促进反思。比如在学习平行四边形的内容时开展了探究性学习活动,采用小组合作学习的方式探究平行四边形的性质,指导学生在探究过程中如何调整反思方式,并提供学生小组之间的讨论机会,通过每一小组的代表以口头报告的方式检查探究结果、评价小组的活动情况和反思的情况。
  
  3、教学评价
  
  由于长期受片面追求升学率的影响,社会各界、学校、教师与学生对教学质量的评价仍然以升学率为标准,因此考试仍然是现阶段数学教学评价的主要手段。这种长期以考试成绩为标准的终结性评价过于单一,且受试卷难度和效度、考试环境和方式等因素的影响,使教学质量得不到公正的、全面的、正确的评价,因此总会存在恶性竞争的可能性,使师生产生消极的情绪或想法。这种外在的评价机制,逐渐地消磨掉了学生学习的内在动机,他们很少主动地反思自己的学习策略,思维力发展停滞不前,创造性无从谈起;即便反思,也常常把数学成绩下滑、不提高或提高缓慢归因于一些不可控制的因素,如智力、天赋等,而不能正确地反思自己的学习过程,抓住具体真正的原因,并作出相应的调整。因此,外在的评价影响学生内在的评价,从而影响了学生反思的积极性,更不用说发展反思能力了。
  
  对此,笔者采用写数学日记的方法开展学生的真实性评估。日记中教师要求记录学生自己学习的各类数据和信息,如考试成绩、作业完成情况、错误汇总归类及其分析、学习策略的调整和完成效果、各类评语等等。这种评价方式在实践中促进学生多方面的评价自己的数学学习过程与结果,同时保证学生反思的方向,促进他们的自我监控和自我调节的同时也有利于教师对他们学习情况和反思过程的监控与评价,有利于在研究过程中发现问题进行相应的策略的调整。
  
  (二)影响反思能力形成与发展的内在因素
  
  内在因素主要指认知主体的认知结构、智能结构、心理特征等。影响中学生数学反思能力发展的主要内在因素又分为认知因素和非认知因素两类,主要有以下方面:
  
  1、认知因素
  
  认知因素也称智力因素,主要指主体的认知结构和智能结构。由于反思能力是一种思维能力,是一种元认知的能力,因此它必受到认知因素的影响。影响中学生数学反思能力发展的认知因素主要有:
  
  ⑴ 数学认知能力的发展。
  
  由 2.1.1 和 2.1.2 节所述可知。
  
  ⑵ 数学认知方式。
  
  包括知觉的方式(如场独立性与场依存性)、信息加工方式(如同时加工与继时加工)、记忆方式(如趋同与趋异)、思维方式(如分析与综合、发散与收敛、弱抽象与强抽象等等)和解决问题方式(如沉思与冲动)等。比如场依存性者偏爱社会性学科,他们的学习更多依赖外在反馈,较易于接受别人的暗示,因而对信息的加工不那么主动,缺乏反思的意识。而场独立性者偏爱自然科学,他们的学习动机以内在动机为主,数学成绩较好,由于他们较少受到外在客观环境的影响,因而而表现出较高主体性,思维的批判性和反思意识较强。
  
  2、非认知因素
  
  非认知因素也称非智力因素。广义地说,非认知因素就是除去认知因素外的全部心理因素;狭义地说,非认知因素指与认知活动关系密切并共同影响认知活动效率的心理因素[5].一般的,非认知因素的成分主要包括动机、兴趣、情感、意志、态度、性格等心理成分。而沈德立给出一种比较全面的分类,他确定了十一种与学习活动密切相关的非认知因素为:成就动机、交往动机、认识兴趣、学习热情、学习焦虑、学习责任心、学习毅力、注意稳定性、情绪稳定性、好胜心和支配性等[6].这些非认知因素在数学反思能力的形成与发展过程中有着非常重要的作用,概括起来主要有以下三个功能:
  
  ⑴ 动力功能。非智力因素的动力功能首先表现在数学反思活动的始动方面。追求学习成功,期望获得成就,远大的理想,对数学学习的浓厚兴趣和对学习的一种责任心都能促使学生对数学学习过程进行自觉的监控、调节,引发数学的反思活动,并提供持续不断地反思动力。其次,还表现在对中学生数学反思活动的定向和引导方面,其定向和引导功能表现为选择反思活动的目标(认知的过程还是结果,认知的策略)和活动途径。动机的目的、兴趣的对象、理想的目标、情感的倾向等都影响着反思活动的方向,非智力因素使得心理活动指向集中于认知的目的,使得反思活动更加具有针对性,排除思维活动以外的干扰和暗示,删除思维过程中多余的因素,明确存在的问题,为解决问题而选择有效的策略或者手段。最后只有适度的非智力因素才能促进认知活动向良好的方向发展,从而激发反思活动,过强或过弱水平的非智力因素都不能使反思活动发挥应有的作用。
  
  ⑵ 维持和调节功能。反思活动在一定的程度上是一种“自我否定”的过程,是一种诱发“痛苦”的行为,主要伴随着“观念冲突”因而产生抵制的情绪是很有可能的,特别是反思过程涉及动摇其信念、价值观、态度和情绪的时候,这时就需要优良的非智力因素来维持和调节其行动,使反思活动向既定的目标前进。非智力因素的维持功能是指它支持、激励个体的行为,使之能够始终坚持目标,如果遇到障碍,则表现为克服困难、坚持不懈。非智力因素的调节功能是指它具备支配个体的行为、调适个体的心理功能。
  
  ⑶ 定型功能。所谓定型功能是指把某种认识或行为的组织情况越来越固定化,反思能力的固定化不仅取决于重复练习的程度而且取决于非认知因素。如动机和意志直接影响着初中生反思活动的目的性、自觉性和坚持性,从而影响反思活动的质和量;情感直接影响着反思活动的强度和速度,可见非认知因素能够保证反思的能力水平在一定的时期内处于相对稳定的状态,起着一种定型的作用。
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