基于元認知的物理概念課教學

何巧敏

【摘要】 ?筆者學習了元認知的理論后，嘗試將此理論用于初中物理概念的課堂教學中。希望讓學生經歷“基礎過程→反思歸納→策略感悟→監控運用”四個步驟，激發其主動學習，愛上物理，不僅讓學生收獲基本的物理知識和技能，同時習得學習的方法，達到提高學生思維能力，學會解決物理問題。

【關鍵詞】 ?元認知 物理概念 課堂教學 自主學習

【中圖分類號】 ?G633.7 ? ? ? ? ? ??? ?【文獻標識碼】 ?A 【文章編號】 ?1992-7711（2020）21-160-02

一、元認知理論

（一）元認知基本理論

上世紀開始，有心理學家提出“元認知”—— 一個“解決自我意識問題”的理論。于是，陸續有不同的研究者對元認知有不同的認識，弗拉維爾所提出的定義最具代表性，他覺得認為元認知是一個“反映或調節認知活動的任一方面的知識或認知活動”，并對元認知結構作出論述，后來，這個理論被稱為“元認知監視理論”。元認知被認為是一個更高層次的認知過程，“元認知知識，元認知體驗和元認知調節”是這個過程中三個必不可少的部分。

元認知知識，指在認知活動過程中，學習個體對自己或他人的認知活動情況的認識。它的存在有著重要意義，是元認知活動的必要支持，為后面的活動調節提供了經驗，是元認知活動可以順利進行的基礎。

元認知體驗，指學習個體在認知活動過程中產生的情感和體驗。它起到激活相關的元認知知識的作用，為調節活動提供必要信息，當學習者意識到當前認知活動的種種變化，便為調節活動明確了方向，有針對地進行下去。

元認知調節，指在認知活動中，學習個體對自己的一系列活動積極地計劃、監控、調整，最后通過多次調整后，達成期望的學習目標。

在實際的認知過程中，這三個構成元認知的部分相互聯系，相互制約，讓調節作用是不斷進行，認知個體通過多次使用相關的元認知技能，連續不斷地調節自己的認知活動，直至認知活動達到預期目的為止。這便是——元認知。

（二）元認知物理教學過程

根據目前的教學內容，初中物理課大致可以分為概念課、規律課、復習課和實驗課，元認知理論強調“以學生為主體”，如果將它應用于物理課堂教學中，則能創造更多機會讓學生在課堂中自主學習，積極思考，獲得知識技能，達成教學目標，使學生學會學習。

無論哪種課型的課堂教學都離不開以下四個步驟：基礎過程→反思歸納→策略感悟→監控運用。前三個步驟將形成知識生成技能，這個過程是構建自我評價體系和構建策略的過程，監控運用是最后一環，是一個程度較高地基本過程，在此基礎上新一輪的策略構建運用又開始循環。

二、元認知在物理概念課中的初試

以下，嘗試以人教版九年級物理第十六章第三節《電阻》為例，選取其中“認識電阻”的教學片斷，說說融合元認知思想的物理概念課堂教學的實施過程。

（一）基礎過程

在這個過程中，是知識技能形成的過程。物理課堂離不開演示實驗、探究實驗等，學生認真觀察實驗現象，分析實驗數據，最后歸納形成物理概念。知識生成和發展的全過程直觀地呈現在學生面前。

環節一：

向學生展示一堆物品：湯匙、一元硬幣、木筷子、鉛筆芯、塑料筆桿。教師提問：①這些物品，哪些是導體？哪些是絕緣體？②生活中的用電器都是通過導線來連接的，那導線芯是什么材料做的呢？

這個環節的設計意圖，一是讓學生回憶起上一節“導體與絕緣體”的知識，認識到不同材料對電流的阻礙作用不一樣;二是引入新問題的思考“不同材料做成的導線對電流的影響不一樣”，為科學探究做鋪墊。

環節二：

1. 學生實驗：請設計出一個實驗，驗證不同材料做成的導線（提供兩根橫截面積和長度相同的鐵絲和銅絲）對電路中的電流，阻礙作用是否不同？畫出電路圖。（給學生時間思考畫圖）

2. 綜合學生答案，主要如下：

3.教師就學生答案提問：①對電流的阻礙，能直接從實驗看出來嗎？②如果不行，我們用怎么做體現出對電流的影響呢？

生生討論回答，綜合學生答案，主要如下：

不能直接從設計的實驗中看出導線對電流的阻礙，要在電路中增加小燈泡，或者電流表反映電流的大小，從而知道導線對電流的作用。

4.學生在原設計電路圖基礎上，完善電路圖。并設計出下面的實驗記錄表格。

本環節向學生提出實驗設計的任務，學生在設計過程中發現問題，如圖1設計中少了體現電流大小的儀器，圖2設計中少了保護電路的部分，通過教師引導和生生討論多向反饋交流，促進學生積極思考，各抒己見想辦法解決問題和完善答案，最終綜合各方面的意見，得出圖3和表1。這個環節，學生經歷實驗改良后，生成方法，為后來上升至元認知積累材料。

環節三：

1.綜合上面學生設計電路圖，讓一名學生連接實物圖并演示實驗過程，其他學生認真看操作過程，最后作出點評。

2、教師根據實驗現象和記錄數據向學生提問：①電壓相同時，兩次燈泡發光情況和電流表示數有什么變化，你發現了什么？②為什么通過鐵絲的電流小？通過銅絲的電流大？

生生分析實驗數據后，回答主要如下：①根據實驗數據可得：通過銅絲的電流較大。②銅絲對電流的阻礙作用較小，鐵絲對電流的阻礙作用較大。從而得出結論：不同材料的導體對電流的阻礙作用不一樣。

3.教師進一步補充解釋，引出“電阻”的概念：導體雖然容易導電，但對電流也有一定阻礙作用。物理學中，引入了“電阻”這一概念，反映導體對電流阻礙作用的大小。電壓相同時，電阻越大，代表導體對電流的阻礙作用越大，導體中的電流越小。

本環節學生有充分的親歷，通過做實驗體驗物理概念知識的生成過程，同時實驗中回顧復習了上一節連接電路的規則和方法;學生之間的點評形成即時自評體系，每位學生可以即時反思自己的學習掌握程度，哪些地方是自己學習的盲區，課后有目標地進行補缺。有了學生的實驗體驗和生生分析得出實驗結論，教師再進一步補充說明物理概念，把知識固化，加強學生對知識的理解，學生習得知識。

以上三個環節，讓學生親身經歷了科學探究，充分地參與到問題思考中，思維得到培養。在此，學生已獲得了知識結論和相應的心智技能，完成認知層面的活動，并為以下上升到元認知層面積累了大量認知材料。

（二）反思歸納

反思歸納過程，學習個體回顧并分析基礎過程，搞清楚之前的做法，最后總結獲得知識的方法，并作為下次遇到同一類問題而采取的解決方法。

環節四：

教師提問：剛才探究“不同導體是否對電流阻礙作用不一樣”的實驗中，要顯示導體對電流的阻礙作用，我們用了什么方法？

生生主要回答：轉換法

這一環節的設計意圖是：讓學生回顧剛才的實驗過程，認知自己在遇到問題解決問題的過程中使用了什么方法，即認知自己的認知過程，即元認知。這環節屬于元認知層面的活動，是元認知知識，學生回憶總結已完成的認知活動，回憶其思維過程使用的方法，這有助于他們今后遇到同類型的思維活動時，實行自我監控。

（三）策略感悟

策略感悟過程是指學習個體認清了自己認知過程中使用的方法后，對這個方法的使用作深入地理解和升華，通過個體之間的交流、討論得出思維過程的步驟，最終形成了今后的學習策略和問題解決策略。

環節五：

教師提問：以前所做過的實驗中，有沒有使用過轉換法？

生生討論后回答：在“探究聲音的產生條件”時，通過在鼓面灑上小紙屑，體現出鼓面的振動;在“探究影響動能大小的因素”中，讓學生觀察小木塊撞擊后移動距離的長短判斷小球具有的動能大小;在“探究影響壓力作用效果因素”中，學生通過海綿的形變程度來反映壓力作用效果的大小;在“探究不同物質吸熱能力大小”中，用加熱時間的長短來反映吸收熱量的多少，用溫度計來反映溫度的變化……

教師進一步提問：以上你們所例舉的例子，都有什么相同之處嗎？

生生經過討論后，主要有以下回答：有些是實驗現象不明顯的，有些是實驗中某些物理量不好測量的。

這一環節也屬于元認知層面的活動，其設計目的是：在學生知道自己認知過程的方法后，對這個方法的使用條件適用情況做簡單的歸納，讓思維過程外顯，形成了這一類問題的解決方法并進行固化。為接下來的監控運用提供了方法支持。

（四）監控運用

在經歷了“基礎過程、反思歸納和策略感悟”過程后，學生形成知識、生成技能并構建策略，這時監控運用就是讓學生在面對學習任務時進行自主學習，自己根據情況背景去選擇策略，借助策略判斷大方向，尋找切入點，對自己目前的學習進程進行規劃并付諸實施。這一過程，表現在課堂練習和課后作業中（略）。

以上只是結合元認知理論在初中物理概念課教學中的一個片斷，在實際教學過程中，需要更多的片斷去培養學生思維能力，提高學生自主學習能力。

在物理概念課教學課堂中，初嘗按元認知物理教學的四步循環進行教學，學生們除了習得知識技能達到三維教學目標之外，還學會關注自己的認知過程，通過關注，學生才會不斷地開拓自己的認知知識，并強化本人的元認知知識。一旦學生注重“親歷”，在認知過程的基礎上進行回顧反思和交流討論，便有利于學生元認知水平的提高;通過認知過程中的監控，提高學生對學習的元認知調控能力，從而讓學生進行自主學習，整個循環使學生的元認知能力和水平都得到培養和提高。俗話說得好“授人以魚，不如授人以漁”，平時的教學中，教師要注意對學生進行元認知的學習引導，提高元認知水平，那樣學生才會學會學習，終生受益。

[ 參 ?考 ?文 ?獻 ]

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