從元認知視角探索高中物理概念的學與教

劉玉中

摘 要：元認知技能在學生學物理概念和教師教物理概念中均發揮重要作用，而元認知知識是元認知技能的基礎，因此，不論是學生學的方面還是教師教的方面都要加強對元認知知識的完善同時對相應的元認知技能進行提高，如此才能更好地促進學生學習物理概念。

關鍵詞：高中物理；元認知知識；元認知技能

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1009-010X（2017）32-0012-03

物理概念的教學不論從學生學的方面還是從教師教的方面來看，它都存在著元認知活動。且元認識活動在物理概念的教學中具有十分重要的作用。故本文擬從元認知的視角來論述如何進行高中物理概念的學與教，以期找到促進物理概念教學質量提高的方法。

一、教給學生進行物理概念學習的元認知知識

元認知包括靜態的元認知知識和動態的元認知調節，元認知知識是元認知調節的基礎和前提。而在物理概念的學習中，元認知知識是學生對物理概念這一學習對象的基本認識和學習方法。因此對于高中生來說，要讓他們從認知上深信物理概念在物理學習中的基礎地位，并認同沒有掌握好物理概念就不可能進一步學習和掌握好物理規律的觀念，如此才能提高學生在整個物理課程學習活動中的學習質量。此外在概念的學習中還應要求學生形成重要物理概念的基本結構，包括概念的定義、物理意義和適用條件。并且對于定量概念，學生不僅要知道它的定義式、標矢性和測量方法等，還要知道物理概念學習的基本方法。比如積極參與課堂討論，并通過閱讀課本了解物理概念的建立過程；借助物理現象和實例幫助自己理解物理概念；以及通過做題來鞏固對概念的理解；還有通過做概念圖或思維導圖來加深對概念及其相互聯系的認識；以及通過錯題筆記查找是否存在概念認識不清或有誤的問題等。此外學生還要知道非智力因素對物理概念學習的影響，例如濃厚的學習興趣、強烈的學習動機、專注的課堂注意力、較高的意志水平和積極樂觀的情緒等，這些都有助于物理概念的學習。因此在教學過程中要經常提醒學生使他們將非智力因素對學習的影響認識上升到意識水平，以便為今后的學習提供動力支持。

二、培養學生進行物理概念學習的元認知調節技能

元認知知識是一種關于事實的陳述性知識，只有將其轉化為思維或行為的執行性程序才能形成元認知技能。而這樣的可執行程序必須經過教師的培養才能變成學生的思維和行為習慣。比如在課堂上教師可告知學生物理概念學習的基本要求，例如要求學生監控自己的思維活動是否與概念教學活動保持步調一致，以及如果對概念或概念形成過程中的某一環節存在質疑或疑問時要及時提出或尋求他人幫助等。同時教師也可以教給學生一些概念學習的方法，比如同伴交流法，以此來培養學生進行物理概念學習的元認知調節技能。

三、完善教師自身進行物理概念教學的元認知知識

物理概念教學的元認知知識是指教師對物理概念本身的認知，此外還包括其教學觀念和影響其教學效果因素的認知知識。只有教師對物理概念本身有正確的認識，才能夠正確運用物理概念并對不同版本的高中物理教材進行分析和審視。為此教師要轉變不正確的概念教學認知和消極的教學行為，并改變把過多的精力放在解題訓練上而忽視學生對物理概念本質理解的傾向。例如在為概念的建立準備一些感性材料的時候，一定要多從學生能理解、感興趣、具有典型性的材料中進行選材，這樣更有利于概念的建立[1]。此外對于有些概念來說，利用實驗引入概念是必要的途徑，但有些教師卻為了省去實驗準備上的麻煩或認為實驗操作費時而放棄實驗，如此會導致學生因為感性認識不足而影響物理概念的學習。例如，如果沒有觀察到足夠多的電磁感應現象，學生就不可能很好地理解和掌握電磁感應這一概念。

四、發揮元認知對物理概念教學的評價、反思和批判作用

元認知要求物理教師具有對教學工作進行評價、反思和批判等內省功能。具體到物理概念教學來說主要表現在以下幾個方面。

（一）是否以問題為導向引導物理概念教學

在進行物理概念的教學設計時，除了設計一系列遞進式的問題來啟發學生的思維推進概念的學習外，同時還可以設計一些問題引導學生對思維進行監控。例如“你對概念的定義有什么看法？”“你非常清楚這個概念嗎？”“能否舉例說明你對這個概念的認識？”同時也可以讓學生主動提出自己的問題，并給學生互動交流的時間，即借助學生的討論來展現評價、批判、反思等元認知技能。

（二）是否能夠為學生構建物理概念的生長點

教師和學生對物理概念的認識有異同。因此在進行概念的教學設計時，要考慮物理概念的教學方法是否符合學生的認知水平和經驗，是否能夠讓學生順應或同化物理概念。這就要求教師對不同的概念要采用不同的教學組織策略。例如有的概念必須在子概念的基礎上才能建立起來，這時子概念就是這個概念的生長點，如彈力這個概念的學習就必須以形變、彈性形變等子概念為基礎；有的概念必須借助實驗探究為概念建立提供數據；有的概念必須采用類比思維法，即利用學生已有的形成概念的方法作類比來學習新概念，如類比“電場強度”概念來形成“磁感應強度”概念；有的概念必須采用對比歸納的方法進行概念構建，如相互作用力和平衡力的概念。此外教師在進行教學設計時還必須對學生在學習概念時可能遇到的困難與障礙做出預判，盡量客觀地、多維度地思考“采用哪種方法來建立物理概念更能使多數學生易于接受，以及怎樣讓學生意識到這種方法的必要性和可行性。”

（三）是否能夠對物理概念的教學進行批判性思考

物理教材展現了物理概念學習的基本內容，但教師在備課時仍需對教材的內容進行重新審視或對不同版本教材對同一概念的處理進行比較，并從學生認知水平、認知規律和教學邏輯出發對概念教學思路進行認真分析，由此提出更好的教學設計。例如電勢能、電勢差、電勢等概念的學習順序，不同教材的處理會有不同之處。從認知規律來看，先學電勢能再學電勢、電勢差，更符合從具體到抽象的認知原則[2]。而現有教材的編寫有不完善的地方，故教師應帶著評判的態度分析教材。近年來，首都師范大學邢紅軍教授指導的研究生團隊對人教版物理教材部分內容的編寫思路進行了評判和創新設計，指出了教材編寫的加速度、電場強度等物理概念不符合比值定義法的教學邏輯，并指明了比值定義法的邏輯內涵和應用步驟。此外還特別指出了在進行比值定義法教學時要結合比較、分析、綜合等思維方法[3]。這啟示了物理教師應養成抓住物理概念的本質和所蘊含的思維方法對現有的物理概念教學方法進行批判性思考的習慣。

（四）是否重視形象思維在形成物理概念中的作用

優秀的物理教師應該從物理現象出發引入物理概念[4]。這里的物理現象可以說是形象思維的來源之一。而形象思維的具體表現形式可分為知覺形象思維、表象思維和想象。我們通常所說的“通過觀察和實驗可以增強教學的直觀性”就是旨在使學生對感性材料形成知覺形象。表象是指過去感知過的事物形象在頭腦中再現的過程。在教學中可以通過口頭敘述一些典型事例喚起學生對已有表象的印象從而形成概念。例如質點和點電荷的概念就是對實物表象進行抽象概括而形成的。想象是對頭腦中的表象進行改造從而生成新表象的過程。電場、磁場等物理概念的形成過程都得益于想象活動的形象化概括[5]。因此在概念的鞏固和應用中可以借助形象思維的支撐幫助學生理解抽象的物理概念。

（五）是否重視物理概念教學的反思性研究

物理教師教學水平的提高離不開對自身教學經驗、教學方法和教學觀念方面的自我反思。其反思的途徑包括與他人交流教學經驗以及學習書本和期刊上關于物理概念的教學文章。此外為開展物理概念教學的研究工作，教師共同體內部還應形成一種熱衷于物理教育研究的氛圍，并加強教師間的交流。同時教師個人也要自覺加強對物理概念教學相關文獻的研究性學習工作，如此才能由淺入深地促進學生構建概念。

參考文獻：

[1][5]李榮黨.高中物理概念教學方法策略與案例研究[M].廣州：廣東高等教育出版社，2016.

[2]周長春.尊重認知規律 化解思維障礙——五種版本教科書編排電勢能、電勢、電勢差內容的比較[J].中學物理教學參考，2011，40（12）：2～4.

[3]邢紅軍.高中物理概科學方法教育[M].北京：中國科學技術出版社，2015：53.

[4]陳敏華.物理實在和物理量[J].物理教師，2013，34（02）：73～74+83.endprint