元認知在高中物理教學中的滲透案例分析

樓建成

元認知是近年來心理學研究的熱點之一.什么是物理元認知，如何將相關理論運用于物理教學是很多教師正在探索的問題.下面結合實例介紹筆者在高中物理教學中滲透該理論的具體操作.

一、物理元認知的概念及其內涵

1.物理元認知的概念.物理元認知是指，學習者對他人或自身的物理學習活動過程、結果以及相關事宜的認知和調控.物理元認知作為元認知系統的子系統之一，與其他元認知具有一些共同的地方.比如，學習者對自身認知能力和認知特征的具體認識以及有關元認知調控過程等.當然，它也有著自身較為獨特的內容.比如，對物理學的總體認識，對物理學科特征的認識，對物理思維、物理研究方法、物理探究策略等的認知，以及對物理研究活動的獨特體驗等.

2.物理元認知的內涵.物理元認知包括物理元認知的知識、物理元認知的體驗、物理元認知的監控.其中，元認知知識是學習者對物理認知活動的常規性認識，也是學習者對于物理認知活動影響因素，以及因素如何發生作用等問題的理解和認識；元認知體驗是學習者在認知活動中的情緒體驗，當學習者產生較為豐富且足夠清晰的體驗時，會向其中注入全部精力，并且注意力集中，思維也將處于高度運轉狀態，進而對具體的認知活動產生影響；元認知監控則是學習者在學習物理的過程中，有意識且積極地進行規劃、調節、監控、評價和反思等，以實現預期的學習目標.

二、元認知在高中物理教學中的滲透案例

例如，在引導學生建構加速度的相關概念時，筆者是這樣滲透元認知的.

1.教學難點分析.加速度是連接運動學與動力學的橋梁，在整個物理學體系中的地位至關重要，但是對學生而言，這一概念非常抽象.在學生的生活中，大多以速度、位移、路程等概念來描述運動問題，很少涉及對速度變化進行研究.在學習本節之前，學生不會自發地對加速度進行意義上的建構，也很難區分速度、速度變化量以及速度變化率之間的差別.如果教師在教學中只是照本宣科，將概念進行生硬的灌輸，學生就很難明白加速度到底是怎么回事，所以必須改變以往的教學策略.

2.教學片斷呈現.教師啟發：我們一起來看一個實驗.有兩個斜面，一個比較陡峭，另一個較為平緩，我們將小車放于斜面頂部后讓其自由下滑.請思考：兩個斜面上的運動情況存在什么差別？學生1回答：在陡峭的斜面上，小車運動更快.學生2補充：在陡峭的斜面上，小車滑到底端的速度更大.教師評價：你們回答得很好.下面我來演示實驗，請你們注意觀察小車速度變化快慢的差別.教師進行演示實驗，學生則進行針對性的觀察.教師總結：實驗現象很明顯，小車的速度變化快慢的確存在差別.這一現象在生活中也廣泛存在.請大家看課件上所呈現的例子，思考相應的問題.（1）公交車進站，如果速度在短時間減小為0，會出現什么情況？（2）在短跑比賽中，運動員是希望自己起跑過程的速度加快，還是速度減慢？（3）火車出發時，速度平緩提高，一段時間后達到高速；在射擊過程中扣動扳機，子彈在一瞬間就不見蹤跡.這表明什么？學生討論后，給出相應的答案.教師引導：以上的實驗和實例都說明速度的變化存在快慢之分，那么如何對這一內容進行描述呢？下面都是生活中的常見實例，你能通過對比，說明誰的速度變化得快嗎？在比較的過程中，你可以聯系運動快慢的比較以及速度的定義方式.實例1：小朋友滑滑梯，經過2 s，速度由0增加到3m/s；實例2：小球由高處自由下落，經過2 s，速度由0增加到20m/s；實例3：火車出發，經過100 s，速度由0增加到20m/s.學生回答：實例1和實例2都是歷時2 s，而實例2有更大的速度增量，因此它的速度變化更快；實例2和實例3速度變化量一致，但是實例2耗時更短，因此也是它的速度變化更快；實例1和實例3速度變化量不同，所用時間也不同，我們可以將其速度的變化量與所用時間作比，從而得出單位時間內的速度變化情況，據此可以得出結論.教師評價：你們的思路很棒.物理學上，我們將速度的變化量與所用時間的比值稱為加速度.它就是用來表征速度變化快慢的物理量.由此，加速度的概念成功被引入.

3.設計意圖闡述.引導學生認識一個陌生的概念，筆者先以演示實驗導入新課，為學生提供感性的認識，引發學生對現象本質的思考.在這一過程中，筆者對學生的回答予以肯定和鼓勵，同時適當地進行補充，引導學生完善有關認知.接著，筆者引導學生聯系生活實際，從已有的生活經驗中尋找新知識的切入口，同時提醒學生注意學習策略，幫助學生掌握常規的物理概念定義方法.