元認(rèn)知體驗策略在物理教學(xué)中的應(yīng)用

2019-07-30 06:10:24鄧穎

物理教師 2019年6期

鄧穎

(江蘇省無錫市市北高級中學(xué),江蘇無錫 214000)

認(rèn)知體驗是伴隨著認(rèn)知活動而產(chǎn)生的認(rèn)知體驗或情感體驗.它首先是一種生命歷程,其次是內(nèi)心的形成物．可能發(fā)生在教學(xué)認(rèn)知活動的任一時刻:在學(xué)習(xí)前對學(xué)習(xí)材料的熟悉感、對學(xué)習(xí)任務(wù)的困難感和是否偏愛與厭惡感,能意識到在學(xué)習(xí)中可能成功或失敗,在學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)判斷學(xué)習(xí)任務(wù)所需的精力和時間,遇到學(xué)習(xí)障礙時的體驗,學(xué)習(xí)策略的選擇等;學(xué)習(xí)結(jié)束后由成功帶來的喜悅、自我效能感或者由失敗導(dǎo)致的困惑、焦慮、沮喪等,判斷是否達(dá)到目標(biāo)．元認(rèn)知體驗是把當(dāng)前學(xué)習(xí)任務(wù)和過去的學(xué)習(xí)體驗聯(lián)系起來的橋梁,能夠進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)習(xí)．元認(rèn)知體驗下的教學(xué)實踐活動就是“引導(dǎo)學(xué)生在體驗中感悟、在體驗中創(chuàng)造、在體驗中提高物理核心素養(yǎng)”．

1 還原物理學(xué)發(fā)展史,培養(yǎng)元認(rèn)知體驗

縱觀物理學(xué)的發(fā)展歷史,物理實驗無不經(jīng)歷了物理學(xué)家們的反復(fù)推敲和再創(chuàng)造,一次次地得出結(jié)論,一次次地再推翻,經(jīng)歷非同尋常的挫折．以“劃時代的科學(xué)發(fā)現(xiàn)”的教學(xué)為例,在教學(xué)設(shè)計中把法拉第的探索過程改變成探究案例,了解法拉第探索的心路歷程,學(xué)習(xí)物理學(xué)家如何有效調(diào)控認(rèn)知活動.

(1) 在探究活動前目標(biāo)明確.

① 法拉第研究的動機(jī):“我因為對當(dāng)時產(chǎn)生電的方法感到不滿意,因此急于想發(fā)現(xiàn)電磁及感應(yīng)電流的關(guān)系,覺得電學(xué)在這條路上一定可以有充分的發(fā)展”(法拉第語)．他認(rèn)為世界萬物是相互聯(lián)系的,奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng),讓法拉第堅信磁應(yīng)該也可以生電.

② 法拉第所處的時代的對稱性思考只是某種有意義的思維導(dǎo)向,類似于類比方法或逆向思維．他認(rèn)為基于靜電感應(yīng)(摩擦電感應(yīng)摩擦電)、磁化(磁感應(yīng)磁)、電流的磁效應(yīng)(伏打電感應(yīng)磁),法拉第運(yùn)用類比思想考慮伏打電能否感應(yīng)出伏打電、磁能否感應(yīng)出伏打電．認(rèn)為磁生電是穩(wěn)定的,法拉第受“靜變”思維的束縛,實驗無數(shù)次失敗.

(2) 探究過程中,屢戰(zhàn)屢敗的沮喪和堅持.

① 實驗初期的失敗實驗.

法拉第在初期設(shè)計實驗(可以讓4個學(xué)生采用角色扮演的方式展示出來):

實驗1:兩根長4英寸導(dǎo)線并列放置,用兩張厚紙將他們隔開,將其中一個導(dǎo)線接到電池兩端(伏打電),另一根與電流計相連.

實驗2:將空心螺線管接到電池兩極,把一根導(dǎo)線引進(jìn)螺線管,直導(dǎo)線兩端與電流計相連.

實驗3:將實驗2中的直導(dǎo)線與電池兩極相連,螺線管與電流計相連.

實驗4:把兩根導(dǎo)線相互纏繞著,先把其中一根的兩頭接到電池上通電,把另一根的兩頭接到檢流計上．

對比同時代的科拉頓實驗.(為了讓學(xué)生有深刻印象,可同時播放動畫或圖片配合說明．)

② 長達(dá)10年的實驗,屢敗屢戰(zhàn),終獲成功的迷茫.

圖1

法拉第改進(jìn)實驗裝置,發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)是一個短暫效應(yīng)，如圖1所示．他很疑惑:靜電感應(yīng)能夠感應(yīng)出穩(wěn)定的靜電,為什么“伏打電感應(yīng)”卻感應(yīng)不出穩(wěn)定的伏打電? 是A線圈中的伏打電感應(yīng)出B線圈的伏打電,還是A線圈中的伏打電的磁感應(yīng)出B線圈的伏打電呢?法拉第在給老友的信中說:“我想我撈到了一樣好東西,可是沒有把握,或許我花費(fèi)了那么多勞動,撈到的不是一條魚,而是一團(tuán)水草”．

③ 窮則思變,終達(dá)目標(biāo).

(A) 改小磁針為弦線電流計,可以定量測量產(chǎn)生的感應(yīng)電流．

(B) 鐵環(huán)是實驗的必要條件嗎? 他改鐵環(huán)為鐵棒,又改為紙板做的芯子,重做實驗成功．實驗說明鐵環(huán)不是實驗的必要條件,但有“聚磁”作用．

(C)A線圈是必需的嗎?為什么非要在A邊的電流接通或切斷的瞬間才能感應(yīng)出電流呢?說明A產(chǎn)生磁場,在A邊的電流接通或切斷的瞬間產(chǎn)生電磁感應(yīng),說明這一現(xiàn)象的瞬時性．

(D) 如果把A線圈換成磁鐵,讓它相對于磁鐵運(yùn)動能否產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象?

法拉第先后設(shè)計了類似的幾十個實驗,最終找到電磁感應(yīng)現(xiàn)象的秘密．

科學(xué)家研究工作是開拓性的,就像在一間黑夜中摸索,他們在探索中犯的錯誤不見得比我們少,只不過他們除了有敏銳的直覺、正確的思維方式之外,還有永不服輸、永不止步的精神．

2 創(chuàng)設(shè)問題情境,讓學(xué)生參與認(rèn)知產(chǎn)生、發(fā)展的過程

引導(dǎo)學(xué)生建立學(xué)習(xí)目標(biāo),制定計劃,提出問題,指導(dǎo)學(xué)生不斷地對學(xué)習(xí)過程及其結(jié)果,學(xué)習(xí)策略及其效果進(jìn)行監(jiān)控、評價、修正．在學(xué)習(xí)中訓(xùn)練元認(rèn)知策略．

在講解運(yùn)用切割方法產(chǎn)生感應(yīng)電流時,教師通常的設(shè)計如下.設(shè)問:在初中學(xué)習(xí)中,如何產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象?學(xué)生會回答導(dǎo)體棒切割磁感線．教師演示實驗后,讓學(xué)生用示意圖畫出實驗方案．收集比較典型的幾種畫法．總結(jié)出如圖2所示.由此總結(jié):是磁感應(yīng)強(qiáng)度不變面積改變而產(chǎn)生感應(yīng)電流,但對于學(xué)生來說,畫出圖2(b)是一個思維跳躍．所以先不急于總結(jié)學(xué)生的示意圖,可以再設(shè)置兩個實驗,進(jìn)一步感悟.

圖2

任務(wù)：利用長方體線框和彈性導(dǎo)體線框分別勻強(qiáng)磁場中切割磁感線運(yùn)動,觀察實驗現(xiàn)象．

學(xué)生會發(fā)現(xiàn)長方體線框在勻強(qiáng)磁場中切割磁感線運(yùn)動不能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象(失敗), 彈性導(dǎo)體線框在收縮或張大過程中會有電磁感應(yīng)現(xiàn)象(成功).在學(xué)生對實驗結(jié)論困惑時,引導(dǎo)學(xué)生深層原因．在我們尋找產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件時,恰恰可以從不產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件中找到成立的邊界．在失敗時尋找到解決問題的途徑．從而誘發(fā)學(xué)生產(chǎn)生元認(rèn)知體驗.

3 分享交流,加深理解,豐富元認(rèn)知體驗

沒有學(xué)生思維障礙的展示和暴露,就沒有真正地做到有效教學(xué)．只有學(xué)生自己感悟并內(nèi)化了的方法才有使用價值．加強(qiáng)“生生對話”,通過討論,學(xué)生可以在聽取其他同學(xué)的體驗、感受的過程中,豐富自己的認(rèn)知體驗．例如,教師提出問題,讓所有學(xué)生展開思考、分組討論,提出解決問題的辦法,然后請那些成功地解決了問題和那些沒有解決問題的學(xué)生各自講述自己的認(rèn)知過程遇到困難和解決方案,使得其他同學(xué)獲得了體驗別人的認(rèn)知過程,并且與自己的認(rèn)知過程相比較.這樣會促進(jìn)學(xué)生去體驗自己的思維與解法．在過程中會經(jīng)歷各種困難、失誤.這些困難和挫敗會讓學(xué)生在心理上產(chǎn)生相應(yīng)的元認(rèn)知體驗,促使學(xué)生基于自己的認(rèn)知風(fēng)格冷靜地尋找解決困難的方法,補(bǔ)充、刪除和修正元認(rèn)知知識,把體驗到的思維方法同化到知識結(jié)構(gòu)中,建立新舊知識的聯(lián)系,并提升高階思維品質(zhì)．

4 引導(dǎo)拓展,深化感悟,優(yōu)化元認(rèn)知體驗

認(rèn)知活動中需要學(xué)生在積極的思維過程中進(jìn)行，只有強(qiáng)化思維過程，才能使學(xué)生的能力逐步提高.在課堂教學(xué)過程中,設(shè)計情境讓學(xué)生先獨(dú)立解決問題,然后教師通過示范的方法向?qū)W生講述解決某個問題或?qū)W習(xí)某項新內(nèi)容時的思維過程,學(xué)生在體驗這樣的認(rèn)知過程時,深化對原有的元認(rèn)知知識的理解,也會提高他們將來面臨這些問題時運(yùn)用合適的認(rèn)知策略的意識和技能．在這樣的活動中,教師要關(guān)注學(xué)生比較成功的問題解決過程和失敗的問題解決過程間的不同,以及這些不同如何影響到后續(xù)的加工過程,并最終影響認(rèn)知加工結(jié)果．學(xué)生在遭遇難以解決的問題時,難免會因困難而產(chǎn)生懷疑,因而導(dǎo)致思維混亂,產(chǎn)生挫敗感,如果在教師引導(dǎo)下,學(xué)生對自己的體驗有了正確認(rèn)識之后,學(xué)會有效的監(jiān)控和調(diào)節(jié)自己的學(xué)習(xí)．學(xué)生有了這種體驗之后,就知道用好方法去思考,不會再用笨方法．

5 關(guān)注學(xué)生認(rèn)知差異,從學(xué)生興趣點(diǎn)切入,激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)

在引課過程中為了激起不同風(fēng)格學(xué)生的興趣,教師要采取多種方式呈現(xiàn):用圖片、視頻、各種實物模型展示;精煉的言語敘述;演示實驗,角色扮演等,激發(fā)起學(xué)生探究的愿望．

不同風(fēng)格的學(xué)生偏愛不同的學(xué)習(xí)方式．如果教學(xué)策略與學(xué)生認(rèn)知風(fēng)格相匹配會使學(xué)生在課堂上感到得心應(yīng)手,如果教師采用的策略是一直與某種風(fēng)格學(xué)生相匹配會讓這類風(fēng)格的學(xué)生淺嘗輒止,不愿深入鉆研;失配策略是讓學(xué)生挑戰(zhàn)并發(fā)展自己的弱勢風(fēng)格,如果教師采用的策略一直與某種風(fēng)格學(xué)生失配,這種類型的學(xué)生會有挫敗感,導(dǎo)致“習(xí)得性無助”;在教學(xué)過程中,有意識的輪換采用適合不同認(rèn)知風(fēng)格的教學(xué)策略,讓學(xué)生經(jīng)歷匹配時的喜愛與興趣,也承受失配方法的厭惡和焦慮．