元認知在物理科學探究中的運用初探

【摘要】元認知水平的提高可以幫助學生主動對學習活動進行自我控制和調節，而通過科學探究可以有效的提升學生的元認知水平。本文通過分別對元認知技能、元認知知識和元認知體驗在科學探究中的運用進行分析，探討了它們三者之間的關系及其在物理科學探究中的運用情況。

【關鍵詞】元認知 科學探究 物理課程標準

【基金項目】2011年教育部人文社會科學重點研究基地重大項目，西南民族傳統科技的教育轉換研究（11JJD880017）；重慶市人文社會科學重點研究基地項目，科學教育的理論與實踐（11SKB11）等研究成果。

【中圖分類號】G633.7【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）11-0164-01

1.引言

元認知概念是由美國心理學家弗萊維爾（Flavell）于1976 年首次提出的，30多年來積累了大量關于元認知的研究成果，并很快成為我國教育心理學的重要理論之一。元認知概念應研究對象的不同存在不同的界定。我國學者汪玲等人認為元認知是“個體對當前認知活動的認知調節”，并包含三個要素：元認知技能、元認知知識和元認知體驗。[1]此界定強調了元認知是一種活動過程而并非知識體系，恰對我國現今提倡的物理探究式教學帶來了啟示。

初中《物理課程標準》（2011年版）（以下簡稱《標準》）中指出“應注意讓學生經歷科學探究過程，學習科學知識和科學探究方法，提高分析問題及解決問題的能力”[2]。《標準》強調了探究過程對學生主動獲取知識的重要性，探究的過程亦即認知的過程，而元認知水平的提高需要在認知過程中完成。可見，通過深入進行科學探究，可使學生提高元認知水平；相應的，提高元認知水平又可幫助學生在探究過程中進行自我控制和自我調節，使學生快而有效地完成探究活動，增強科學探究能力。因此，科學探究是提升學生元認知水平的有效途徑之一，而元認知水平的提高可幫助學生更好地進行科學探究。下面結合我國初中《標準》中對科學探究的具體要求分別對元認知的三要素在探究過程中的運用情況進行詳細探討。

2.深入科學探究，培養元認知技能

科學探究中，元認知技能指的是學生在科學探究整個過程中自發地對探究進行調節的技能。具體來說可分為計劃、監測和調整三種基本技能[3]。

初中《物理課程標準》（2011年版）中將學生應掌握的科學探究能力劃分為提出問題、猜想與假設、制定計劃與設計實驗、進行實驗與收集證據、分析與論證、評估和交流與合作七個要素，每個要素都不同程度的訓練了學生的元認知技能。從表1可看出，學生對元認知各項技能的使用均暗含在整個物理探究過程的七個要素中。

提出問題需要學生理解某個特定探究任務的活動意圖并以此確定需要探究的問題，涉及了 “計劃”中的“明確題意”和“明確目標”等；“猜想與假設”需要學生根據已有的經驗和知識對問題的成因提出猜想，涉及了“計劃”中的“回憶相關知識”等；制定計劃與設計實驗需要學生對探究計劃進行制定并設計實驗過程，學生不僅要明確探究目標，還要選擇探究策略并制定探究步驟，涉及了“計劃”中的“選擇探究策略”、“確定階梯思路”等；在進行實驗與收集證據、分析與論證的過程中，學生應有意識地考慮自己的計劃思路是否可行，涉及了“監測”中的“檢查自己有無出錯、檢驗思路是否可行” 等，若發現存在實施與計劃矛盾之處，又會需要學生對如何調整措施進行計劃，涉及了“計劃”技能；在評估與交流合作時，需要學生對探究活動的過程和結果進行評價并嘗試改進探究方案，同時涉及了元認知技能“計劃”中的“對認知活動的效果、效率以及收獲進行評價”以及元認知技能“調整”中的“矯正錯誤”等。

可見，學生若要掌握元認知的三種技能，探究活動的七個要素不能獨立進行，是一種相互交叉循環的活動過程：“計劃”指導探究活動的進行，“監測”和“調整”調控探究活動的進度，一旦發現具體實施與計劃不符，便會促使學生重新回到“計劃”進行調整。另外，通過這樣深入的進行科學探究，學生的元認知技能會從有意識運用過渡到無意識自發地運用，進而真正達到掌握的目的。

3.加深探究認識，掌握元認知知識

科學探究中，元認知知識指學生對那些影響探究活動過程和結果的影響因素的認識。影響因素一般包括三類[4]，首先是對自己認知資源特點的認識，例如知道自己的劣勢在實驗操作能力，那么在進行實驗操作時便會更加仔細地監測自己的操作過程；其次是對探究任務的了解。

4.重視自我提問，經歷元認知體驗

科學探究中，元認知體驗主要指學生對探究活動有關情況的覺察和了解。這種體驗可通過學生的自省式提問獲得，也可通過教師在探究過程中對學生進行實時提問獲得。對學生在活動當下的提問，會促使學生回憶已掌握的元認知知識，進而使其有意識的利用元認知知識來指導元認知技能的使用。另一方面，這種反省性的自我提問為元認知技能的運用提供了必需的信息，使運用具有針對性。

總結

在科學探究中，元認知技能作為三要素中的核心要素，起到積極控制和調節探究活動的作用；元認知知識使元認知技能在探究過程中的運用更具有針對性；元認知體驗可激活學生記憶中的元認知知識，并為元認知技能的運用提供必要信息。元認知技能、元認知知識和元認知體驗共同作用于探究活動，通過三者的協同作用，學生得以實現對探究活動的自我調節和控制，進而達到提升科學探究能力的目的。

參考文獻：

[1] 汪玲，郭德俊. 元認知要素的研究[J]. 心理發展與教育，2002（1）：44.

[2] 中華人民共和國教育部制定. 全日制義務教育物理課程標準（2011年版）. 北京：北京師范大學出版社，2012：2.

[3] 汪玲，郭德俊.元認知的本質與要素[J].心理學報，2000，32（4）：459.

[4] 張麗超，趙穎.略論元認知理論在教育教學中的運用[J].繼續教育研究，2008（9）：164.