元認知理論對初中物理實驗教學的啟示

【關鍵詞】初中物理 元認知理論 體驗式教學 有效應用

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2014）08A-

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在物理實驗教學中，元認知理論為實驗教學的研究提供了一種新的方法，主要表現為：學生能根據教師給出的具體的實驗要求，選擇恰當的實驗方法，不斷取得信息并反饋信息，積極、主動地對認知過程實施有效監控，堅持或及時更新解決問題的方法和手段。為此，筆者對實驗活動中的元認知理論對初中物理實驗教學的啟示做些必要的探討。

一、預留思考時間，讓學生用元認知調節認知加工缺陷

在學生本身的認知活動中，在對所學材料的識別、加工和處理的各個階段，學生接受的能量都不可避免地存在無法逾越的理論極限，這是認知活動中的主要障礙。在初中物理實驗教學中，學生的認知能量也受到實驗內容的難易程度、學生已有知識經驗的結構以及認知加工策略等限制，在短時間內難以理解并掌握大量的信息。這就需要教師給學生留有一定的思考時間，引導學生對重要的信息進行加工，有效利用元認知調節認知加工資源有限的缺陷。

例如，在教學人教版八年級物理上冊《凸透鏡成像》的實驗中，初中生對于凸透鏡成像規律的記憶有一定的難度。因此，教師要給學生留有一定的思考時間，引導學生對凸透鏡成像的不同與什么有關進行大膽的猜想，讓學生在充分討論的基礎上得出大致的實驗步聚。這樣能幫助學生將課堂上的短時記憶進入長時記憶，將重要信息有效地納入學生的認知結構。

二、重視策略教學，激活和改組實驗策略

策略直接影響著實驗問題解決的進程和質量。在教學中我們發現，具備較強元認知能力的學生在解決實驗的過程中，能靈活應用各種策略，不斷探索實驗問題解決的空間，最終解決問題。而元認知能力較差的學生，則很難判斷哪種策略是否有效，不善于根據實驗材料和實驗目標對實驗策略進行靈活調整。因此，教師應重視策略教學，引導學生及時地對策略進行“反思”和“領悟”，以激活和改組實驗中所采用的策略。

例如，在測量大氣壓數值的實驗中，有小組采用吸盤法估測大氣壓，經過多次試驗發現，吸盤的估測數值誤差較大。為克服這個問題，有學生琢磨出在吸盤底部涂上醬油，醬油具有一定的粘滯性，而且顏色深，能使吸盤在收縮的同時將邊緣的醬油痕跡一并收縮，拉下的瞬間，測出深色圓形醬油圈的直徑即為大氣壓作用在圓形表面的直徑d。但在操作過程中，學生隨即又發現了新的問題：粘上醬油的吸盤被拉動時容易在光滑表面移動位置，所以此法雖解決了面積S的問題，但又遇到了拉力F難以測準的情況。在幾番推敲之后，學生們一致認為課本上選用注射器測量大氣壓強是最可行的。

在上述過程中，教師通過實驗操作激活學生的認知結構，并及時對實驗問題的解決過程實施反饋，使學生對實驗方法和操作過程認識深刻并記憶牢固，從而優化了解決測量大氣壓數值的實驗策略。

三、關注思維過程，培養學生的認知監控和調節能力

在初中物理實驗教學中，如果能有效培養學生的自我監控和適時調節能力，并與物理實驗方法很好地結合，有助于學生在實際操作中更好地去解決問題，使學習達到最佳效果。因此，學生在知識形成和能力的發展中，教師不能只關注實驗結果，而忽略了對學生在實驗過程中的思維監控。

例如，在“探究液體壓強”的實驗中，筆者首先強調了必須遵守的操作規范，但在組間巡視中，筆者依然發現有實驗小組在操作時動作顯得“果斷”、不假思索，缺乏該有的“謹慎”和“反省”意識而出現錯誤。為此，筆者針對“為什么將壓強計金屬盒橡皮膜的方向進行改變后，分別記錄下在橡皮膜朝上、朝下、朝側面的壓強計U形管兩邊的液面高度差不相等”的情況進行仔細分析，將學生在實驗過程中的思維過程充分暴露。最后學生自己發現，原來是由于將壓強計的金屬盒放在同一深度后，在轉動橡皮膜朝向的過程中，有學生扭曲了橡皮管，因此出現了U形管的液面高度差不相等的情況。找到問題的癥結之后，學生們針對實驗中發現的問題及時給予糾正，并在重新做實驗的過程中，每個小組都得出了同一高度液體向各個方向的壓強相等的結論。顯然，這是學生的自我認知監控和調節發揮了應有的作用。

在上述過程中，教師通過對學生在實驗過程中的思維監控發現了問題的癥結所在，類似的情況在實驗過程中經常會遇到，教師應針對實驗中發現的問題引導學生進行分析，并及時給予糾正，以逐步培養學生的自我監控意識，從而使學生的探究能力得到進一步的提升。

總之，元認知理論研究已成為心理學界和教育學界的一個世界性前沿研究課題。我們教師應結合物理實驗教學的特點，將元認知理論應用到物理實驗教學中，增加新的視角認識教學過程，可以更好地對教師的“教”和學生的“學”進行分析，以促進初中物理實驗教學的改觀，也才能有學生自己的態度、情感、價值觀的形成。

（責編 林 劍）