元認知理論基礎(chǔ)及其在物理教學實踐中的意義

軒書科

（山東工藝美術(shù)學院，山東 濟南250300）

1 關(guān)于元認知

自弗萊維爾(Flavell)于1976 年在其《認知發(fā)展》一書中明確提出元認知的概念以來，人們對元認知進行了廣泛而深入的研究。 弗萊維爾認為，元認知就是對認知自身系統(tǒng)進行反思的一個知識系統(tǒng)，即對認知的認知。其結(jié)構(gòu)包括三個方面：元認知知識，元認知體驗和元認知監(jiān)控。 包括認知操作的各個方面，以及對個體對自己的認知操作進行監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)。 近年來心理學家們已經(jīng)逐步認識到元認知對于人心理的發(fā)展的價值。

元認知知識就是關(guān)于個人的認知活動以及影響這種認知活動的各種因素的知識；元認知體驗是任何伴隨著認知活動的認知體驗或情感體驗；元認知監(jiān)控，是主體在進行認知活動的全過程中，將自己正在進行的認知活動作為意識對象，不斷地對其進行積極、自覺的監(jiān)控和調(diào)節(jié)。在實際的認知活動中，元認知知識、元認知體驗和元認知監(jiān)控三者是相互聯(lián)系，相互影響和相互制約的。

由此可知，元認知實際上就是指導(dǎo)、調(diào)節(jié)自身的認知過程，選擇有效認知策略的控制執(zhí)行過程，其實質(zhì)就是人對認知活動的自我意識和自我控制。

將元認知教學與物理學科相結(jié)合， 就能形成一種元認知物理教學：以物理學科知識為載體；充分發(fā)揮教學活動不同層面的功能，既注重學生物理知識技能形成、 又注重學生物理學習和問題解決策略積累；促使學生構(gòu)建知識、技能、策略三者緊密聯(lián)系在一起的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)性結(jié)構(gòu)，并借助物理學習過程中的體驗，使學生形成正確態(tài)度、價值觀。

2 理論基礎(chǔ)

2.1 奧蘇伯爾的有意義學習理論

20 世紀70 年代，美國心理學家奧蘇伯爾提出了“有意義學習理論”，把課堂學習按兩個獨立的角度劃分為：機械學習和意義學習，接受學習和發(fā)現(xiàn)學習， 認為發(fā)現(xiàn)學習和接受學習都可能是有意義的，其條件是：學生表現(xiàn)出一種在新學內(nèi)容與自己已有知識之間建立聯(lián)系的傾向；學習內(nèi)容能夠與學生己有知識聯(lián)系起來。 在有意義的接受學習中，要學習的新內(nèi)容供給學生后，學生需要主動地在意義上把它同自己的認知結(jié)構(gòu)中己有的相關(guān)的知識聯(lián)系起來并予以保持，以便于以后的回憶和再認，或者把它作為學習有關(guān)新材料的基礎(chǔ)。至于發(fā)現(xiàn)學習，就要使學習的新內(nèi)容在能夠被內(nèi)化到學生的認知結(jié)構(gòu)中以前，必須是被學生獨立地發(fā)現(xiàn)出來，才是有意義的學習。 奧蘇伯爾提出了意義學習的心理機制是同化和順應(yīng)，這是學生用自己頭腦中的認知結(jié)構(gòu)與新知識發(fā)生聯(lián)系，建構(gòu)新知識的心理意義。 奧蘇伯爾認為知識是有豐富的內(nèi)容、網(wǎng)絡(luò)性結(jié)構(gòu)和認知功能的，認知結(jié)構(gòu)就是知識在學習者腦海中存留的一種表述。 學生可以通過概念圖的制作進行知識的完善、方法的整理，是知識的再建構(gòu)過程。

2.2 皮亞杰建構(gòu)主義理論

建構(gòu)主義源于瑞士心理學家皮亞杰提出的兒童認知發(fā)展學說，皮亞杰以內(nèi)因和外因相互作用的觀點來研究兒童的認知發(fā)展，認為兒童是在與周圍環(huán)境相互作用的過程中， 逐步建構(gòu)起關(guān)于外部世界的知識，從而使自身認知結(jié)構(gòu)得到發(fā)展。或者說，認識并非思維對外部或現(xiàn)象簡單的、被動的反映，而是認識主體的一種主動建構(gòu)活動。課堂教學中，學生不是被動的知識接受者，而是積極主動的加工者。

2.3 維果斯基社會建構(gòu)理論

維果斯基認為，知識不是通過教師傳授得到，而是學生在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人(包括教師和學習伙伴)的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構(gòu)的方式而獲得。 社會建構(gòu)主義提倡在教師指導(dǎo)下的、以學生為中心的學習，也就是說，既強調(diào)學生的認知主體作用，又不忽視教師的指導(dǎo)作用，教師是意義建構(gòu)的幫助者、促進者，而不是知識的傳授者與灌輸者。學生是信息加工的主體、是意義的主動建構(gòu)者，而不是外部刺激的被動接受者和被灌輸?shù)膶ο?。因此，社會建?gòu)主義強調(diào)在一定的情境中協(xié)作、會話對意義建構(gòu)的作用。

教師在課堂設(shè)計的學習環(huán)境一情境，必須有利于學生對所學內(nèi)容的意義建構(gòu)。 課堂教學可以以學習小組形式進行，“協(xié)作”發(fā)生在學習小組學習的全過程，協(xié)作使學習小組成員之間更好地完成規(guī)定的學習任務(wù)，使各學生個體的學習才能形成互補，也是小組內(nèi)個體的學習收獲成為整個學習群體的共享資源。社會建構(gòu)主義認為學生就是在這一定的情境中的協(xié)作、交流通過“同化”和“順應(yīng)”來完善和豐富個體認知結(jié)構(gòu)，認識事物的性質(zhì)、規(guī)律以及事物之間的內(nèi)在聯(lián)系，完成意義建構(gòu)的學習過程。

從心理學角度看，學生的課堂學習是主動建構(gòu)過程，是主動將新知識與已有知識發(fā)生聯(lián)系的過程，并形成學生個體的知識結(jié)構(gòu)，還可以以概念圖的形式呈現(xiàn)。學習小組這種課堂合作學習形式可以發(fā)揮很好的作用，特別在思維過程回顧分析，將思維過程言語化，并進行交流、討論，更好地構(gòu)建策略。 學生就可以通過這種方式積累學習策略、問題解決策略，提高學生的元認知水平，提高學生課堂學習自我監(jiān)控的水平，提高學生課堂學習的自主性。

3 元認知理論結(jié)合物理教學實踐的意義

物理學作為一門重要的基礎(chǔ)學科，其學習過程中蘊涵著大量的思維活動。 在物理教學實踐中有效開發(fā)學生的元認知能力，將元認知理論融入到物理教學實踐中，即會成為提高學生物理思維能力與學習能力的突破口，也會對物理教育產(chǎn)生積極的影響。

3.1 元認知能改善物理思維品質(zhì)

物理認知活動的核心是物理思維品質(zhì)與物理思維能力的培養(yǎng)。物理思維品質(zhì)主要表現(xiàn)在思維的敏捷性、靈活性、深刻性和獨創(chuàng)性等方面，比如在物理學習過程中，會發(fā)現(xiàn)學生思考問題的速度有快有慢，解決問題的方法有靈活也有死板，對概念的理解有深刻也有膚淺等。 心理學實驗研究表明，元認知與思維品質(zhì)存在著因果關(guān)系，即元認知的差異是形成思維品質(zhì)差異的根本原因，思維品質(zhì)的提高是元認知能力提高的結(jié)果。也就是說上述物理思維品質(zhì)上的差異其實是由學生元認知水平的不同引起的。因此，開發(fā)學生物理元認知能力，正是改善物理思維品質(zhì)的關(guān)鍵。在物理教學過程中培養(yǎng)學生的元認知能力有助于他們提高思考問題的速度，靈活解決問題，對物理概念和問題的理解也會更加深刻。

3.2 元認知能發(fā)展物理學習能力

學習的過程不只是對認知任務(wù)、認知材料的識別和加工的過程，同時也是對該過程進行積極的自我監(jiān)控和調(diào)節(jié)的過程。 同樣物理學習能力也應(yīng)包括學習中的各種認知能力和元認知能力， 元認知能力的發(fā)展制約著學生物理學習能力的發(fā)展。 在教學實踐過程中培養(yǎng)元認知能力，使學生能在學習過程中主動制定好切實可行的學習計劃， 選擇好適合自己的學習方法，能自主分析學習過程中出現(xiàn)的問題，且能及時反思尋找問題的原因，并準確糾正過來，能不斷總結(jié)學習中的經(jīng)驗教訓，根據(jù)不同情況調(diào)控好自己的學習過程，從而保證學習質(zhì)量，提高學習效率。

3.3 促進自我反思

在學習過程中學生個體都會有不同程度的自我反思，這也是策略積累的自我建構(gòu)過程，外界點評只是外因，自我反思才是策略積累的動力因素，是提升學生元認知水平的根本。 教師要注意明確要求學生在討論中多回顧自己的思維過程， 自己對自己的思維過程進行反思，在回顧評價中感悟。 教師的點拔要導(dǎo)向策略學習，就不要僅停留在會不會做，學會做那一步，而要學生回答為什么這樣做。

3.4 元認知能提高物理教學效果

物理教學過程并不是一個只向?qū)W生灌輸“概念”和“規(guī)律”的過程，而是通過指導(dǎo)學生主動探究，獲取并加工新知識的過程。 在物理教學中，培養(yǎng)元認知能力，能使學生時時清醒地關(guān)注到自己的思維活動過程，同時通過不斷監(jiān)測自己對新知識的理解程度，判斷自己的學習進展與認知目標的差距，并及時修正調(diào)整認知策略，使其能深入掌握物理概念和物理規(guī)律，完善認知結(jié)構(gòu)，進而提高了教學質(zhì)量，達到更好的教學效果。總而言之，培養(yǎng)物理元認知能力能使學生明確物理認知過程認知活動過程中的盲目性，對提高物理教學具有明顯的實效性。

3.5 學生終生發(fā)展、全面發(fā)展需要

學校教育所傳授的知識只是人一生很少的部分， 學生離開學校后，為了自己長期可持續(xù)的發(fā)展，還要有很多的知識技能要學習，其學習能力要靠學校教育習得。 一旦課堂教學活動有了元認知層面的內(nèi)容，學生在課堂教學中的收獲就有了學習策略、問題解決策略的積累，學生獨立學習能力得到發(fā)展，獨立解決問題的能力得到發(fā)展，這些能力學生將終身享用。