探索小学生STEM学习态度与科学创造力之间的关联：元认知意识与自我效能感的中介模型

《Thinking Skills and Creativity》：Exploring the Associations Between STEM Learning Attitudes and Scientific Creativity Among Primary School Students: A Mediation Model of Metacognitive Awareness and Self-Efficacy

科学创造力的影响机制研究：基于723名中国小学生的结构方程模型分析，发现STEM学习态度、元认知意识与自我效能感均对科学创造力产生显著直接和间接影响，其中自我效能感的中介效应更突出。性别无显著差异，创造力与数学成绩相关度最高（r=0.397）。

　　

胡琳琳|王浩

北京师范大学教育学院，中国北京100875。

摘要

在STEM教育的背景下，科学创造力作为一种核心素养受到了广泛关注，但其背后的心理机制尚未得到充分阐明。本研究基于社会认知理论，考察了723名中国小学生（三年级至六年级）的STEM学习态度、元认知意识、自我效能感与科学创造力之间的关联。结构方程建模结果表明，STEM学习态度与科学创造力（β = 0.295，p < 0.001）、元认知意识（β = 0.189，p < 0.001）和自我效能感（β = 0.099，p = 0.007）呈正相关。元认知意识（β = 0.085，p = 0.014）和自我效能感（β = 0.175，p < 0.001）也与科学创造力正相关，并且元认知意识与自我效能感之间存在显著关联（β = 0.338，p < 0.001）。间接路径也具有显著性，包括一个符合理论预期的顺序中介路径（β = 0.011，p = 0.001）。基于模拟的敏感性分析证实了这些中介路径在存在中等程度未测量混杂因素时的稳健性。此外，科学创造力与数学成绩（r = 0.397）和科学成就（r = 0.266）存在中等程度的相关性，而性别差异在统计上并不显著。本研究为未来旨在通过提升态度和自我调节技能来培养创造潜力的研究和教育干预提供了初步指导。

引言

随着全球教育改革继续强调跨学科学习，STEM教育（科学、技术、工程和数学）作为培养综合思维和创新技能的框架日益受到重视（Henriksen，2014）。在这一框架下，科学创造力已成为一个关键成果，反映了学生生成原创且有价值的科学想法或问题解决方法的能力（Bermejo等人，2016）。实证研究指出，诸如探究式学习和概念支架等多种教学策略有助于促进科学创造力的发展（Bi等人，2020；Simonton，2003）。

科学创造力的发展与认知因素和情感因素的结合有关。在认知方面，发散思维（de Vries & Lubart，2019）、批判性思维（Jiang & Yang，2015）和元认知意识（Jia, Li, & Cao，2019）等概念与学生的创造性表现相关。情感因素——包括动机、自我效能感和学习态度——也在塑造学生的创造性参与度和持久性方面发挥着重要作用（Amabile等人，2005；Conradty, Sotiriou & Bogner，2020）。然而，目前大多数研究主要关注影响科学创造力的认知因素，而情感因素的作用则较少受到系统研究（Conradty等人，2020）。

根据社会认知理论，学生对学习的态度在学习过程中起着关键作用（Bandura，1986）。对学习持有积极态度的学生会投入更多的时间和精力在学习活动中（Zimmerman & Schunk，2008）。先前的研究表明，学生对科学课程的积极态度与其创造力之间存在显著相关性（Usta & Akkanat，2015）。同样，自我效能感——即相信自己能够完成学习任务的信念——与更高的参与度、动机和创造性问题解决能力相关（Ivcevic & Nusbaum，2017；Pretz & McCollum，2014）。另一个重要变量是元认知意识，即个人对认知过程的理解，包括监控、评估和规划学习，这有助于学生更有效地利用资源和调整策略（Flavell，1979；Kaufman & Beghetto，2009）。

虽然以往的研究分别探讨了STEM学习态度、自我效能感、元认知和创造力之间的关联（Conradty等人，2020；Pont-Niclòs, Martín-Ezpeleta, & Echegoyen-Sanz，2024；Qiang等人，2020），但很少有研究在单一解释框架内探讨这些变量之间的相互关系。特别是，学习态度与自我效能感和元认知意识之间的关系，以及这些因素与科学创造力之间的关联，目前尚未得到充分探讨。最近的理论和实证发展表明，这种相互关联的机制可能更好地捕捉STEM背景下创造性发展的复杂性（Conradty等人，2020；Pont-Niclòs等人，2024）。

本研究旨在探讨小学生对STEM学习的态度与其科学创造力之间的关联，以及自我效能感和元认知意识是否在这些关联中起中介作用。基于社会认知理论和创造力研究，我们提出了一个理论指导的中介模型来考察这些潜在的路径。本研究采用探索性和理论驱动的方法，在一个横断面数据集中研究这些变量之间的结构关联，而不是断言因果机制。

部分内容片段

科学创造力的定义与评估

科学创造力是指在科学领域产生新颖且有用的想法或产品（Boden，2004；Piffer，2012）。新颖性强调原创性，而实用性则指在特定背景下的实际相关性（Stein，1953；Runco & Jaeger，2012）。科学创造力独特地结合了通用认知技能和领域特定知识，这使其区别于一般创造力（Huang等人，2017；Kind & Kind，2007；Said-Metwaly, Noortgate, & Kyndt，2017）。

样本

本研究在中国青岛的五所提供STEM相关学习项目的小学进行，以确保所有参与学生都有STEM学习经验。选择三年级至六年级的学生作为研究对象，因为这个年龄段的学生正处于认知和心理发展的关键阶段，他们不仅具备基本的元认知调节和自我效能感，还能够理解和表达自己的情感和学习态度。

共同方法方差检验

由于本研究使用自我报告量表收集数据，可能存在共同方法方差（CMV）问题（Podsakoff等人，2003）。通过对所有项目进行探索性因子分析，识别出13个特征值大于1的因子。第一个未旋转因子解释了总方差的22.15%，远低于传统的40%阈值。这表明数据的质量相对不错。

讨论

本研究考察了小学生STEM学习态度、元认知意识、自我效能感和科学创造力之间的关联。基于社会认知理论和创造力研究，探讨了元认知和动机变量是否有助于解释学生对STEM学习的态度与其科学创造力之间的关联。通过结构方程建模方法，发现了几条显著的路径。

结论

本研究探讨了小学生STEM学习态度、元认知意识、自我效能感和科学创造力之间的链式关联。研究结果表明，对STEM学习持有更积极态度的学生往往具有更高的元认知意识和自我效能感，而这些因素又与更高的科学创造力显著相关。这些结果与社会认知理论和先前的研究结果一致。

作者声明

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  伦理批准：本研究遵循北京师范大学的伦理标准以及1964年《赫尔辛基宣言》及其后续修订版或类似的伦理标准。研究方案已由北京师范大学的伦理审查委员会审查并批准。
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  知情同意：所有参与者均签署了书面知情同意书。同意书中明确说明了研究目的、程序、潜在风险和数据使用范围。

未引用的参考文献

Feldhusen, 2006; Zimmerman and Schunk, 2011

CRediT作者贡献声明

胡琳琳：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，概念化。王浩：方法论，数据整理，概念化。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。