基于元認(rèn)知的物理概念課教學(xué)

何巧敏

【摘要】 ?筆者學(xué)習(xí)了元認(rèn)知的理論后，嘗試將此理論用于初中物理概念的課堂教學(xué)中。希望讓學(xué)生經(jīng)歷“基礎(chǔ)過程→反思?xì)w納→策略感悟→監(jiān)控運(yùn)用”四個(gè)步驟，激發(fā)其主動(dòng)學(xué)習(xí)，愛上物理，不僅讓學(xué)生收獲基本的物理知識(shí)和技能，同時(shí)習(xí)得學(xué)習(xí)的方法，達(dá)到提高學(xué)生思維能力，學(xué)會(huì)解決物理問題。

【關(guān)鍵詞】 ?元認(rèn)知 物理概念 課堂教學(xué) 自主學(xué)習(xí)

【中圖分類號】 ?G633.7 ? ? ? ? ? ??? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 ?A 【文章編號】 ?1992-7711（2020）21-160-02

一、元認(rèn)知理論

（一）元認(rèn)知基本理論

上世紀(jì)開始，有心理學(xué)家提出“元認(rèn)知”—— 一個(gè)“解決自我意識(shí)問題”的理論。于是，陸續(xù)有不同的研究者對元認(rèn)知有不同的認(rèn)識(shí)，弗拉維爾所提出的定義最具代表性，他覺得認(rèn)為元認(rèn)知是一個(gè)“反映或調(diào)節(jié)認(rèn)知活動(dòng)的任一方面的知識(shí)或認(rèn)知活動(dòng)”，并對元認(rèn)知結(jié)構(gòu)作出論述，后來，這個(gè)理論被稱為“元認(rèn)知監(jiān)視理論”。元認(rèn)知被認(rèn)為是一個(gè)更高層次的認(rèn)知過程，“元認(rèn)知知識(shí)，元認(rèn)知體驗(yàn)和元認(rèn)知調(diào)節(jié)”是這個(gè)過程中三個(gè)必不可少的部分。

元認(rèn)知知識(shí)，指在認(rèn)知活動(dòng)過程中，學(xué)習(xí)個(gè)體對自己或他人的認(rèn)知活動(dòng)情況的認(rèn)識(shí)。它的存在有著重要意義，是元認(rèn)知活動(dòng)的必要支持，為后面的活動(dòng)調(diào)節(jié)提供了經(jīng)驗(yàn)，是元認(rèn)知活動(dòng)可以順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。

元認(rèn)知體驗(yàn)，指學(xué)習(xí)個(gè)體在認(rèn)知活動(dòng)過程中產(chǎn)生的情感和體驗(yàn)。它起到激活相關(guān)的元認(rèn)知知識(shí)的作用，為調(diào)節(jié)活動(dòng)提供必要信息，當(dāng)學(xué)習(xí)者意識(shí)到當(dāng)前認(rèn)知活動(dòng)的種種變化，便為調(diào)節(jié)活動(dòng)明確了方向，有針對地進(jìn)行下去。

元認(rèn)知調(diào)節(jié)，指在認(rèn)知活動(dòng)中，學(xué)習(xí)個(gè)體對自己的一系列活動(dòng)積極地計(jì)劃、監(jiān)控、調(diào)整，最后通過多次調(diào)整后，達(dá)成期望的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

在實(shí)際的認(rèn)知過程中，這三個(gè)構(gòu)成元認(rèn)知的部分相互聯(lián)系，相互制約，讓調(diào)節(jié)作用是不斷進(jìn)行，認(rèn)知個(gè)體通過多次使用相關(guān)的元認(rèn)知技能，連續(xù)不斷地調(diào)節(jié)自己的認(rèn)知活動(dòng)，直至認(rèn)知活動(dòng)達(dá)到預(yù)期目的為止。這便是——元認(rèn)知。

（二）元認(rèn)知物理教學(xué)過程

根據(jù)目前的教學(xué)內(nèi)容，初中物理課大致可以分為概念課、規(guī)律課、復(fù)習(xí)課和實(shí)驗(yàn)課，元認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)“以學(xué)生為主體”，如果將它應(yīng)用于物理課堂教學(xué)中，則能創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)讓學(xué)生在課堂中自主學(xué)習(xí)，積極思考，獲得知識(shí)技能，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，使學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。

無論哪種課型的課堂教學(xué)都離不開以下四個(gè)步驟：基礎(chǔ)過程→反思?xì)w納→策略感悟→監(jiān)控運(yùn)用。前三個(gè)步驟將形成知識(shí)生成技能，這個(gè)過程是構(gòu)建自我評價(jià)體系和構(gòu)建策略的過程，監(jiān)控運(yùn)用是最后一環(huán)，是一個(gè)程度較高地基本過程，在此基礎(chǔ)上新一輪的策略構(gòu)建運(yùn)用又開始循環(huán)。

二、元認(rèn)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(jié)《電阻》為例，選取其中“認(rèn)識(shí)電阻”的教學(xué)片斷，說說融合元認(rèn)知思想的物理概念課堂教學(xué)的實(shí)施過程。

（一）基礎(chǔ)過程

在這個(gè)過程中，是知識(shí)技能形成的過程。物理課堂離不開演示實(shí)驗(yàn)、探究實(shí)驗(yàn)等，學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后歸納形成物理概念。知識(shí)生成和發(fā)展的全過程直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前。

環(huán)節(jié)一：

向?qū)W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(dǎo)體？哪些是絕緣體？②生活中的用電器都是通過導(dǎo)線來連接的，那導(dǎo)線芯是什么材料做的呢？

這個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)意圖，一是讓學(xué)生回憶起上一節(jié)“導(dǎo)體與絕緣體”的知識(shí)，認(rèn)識(shí)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(dǎo)線對電流的影響不一樣”，為科學(xué)探究做鋪墊。

環(huán)節(jié)二：

1. 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：請?jiān)O(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證不同材料做成的導(dǎo)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(xué)生時(shí)間思考畫圖）

2. 綜合學(xué)生答案，主要如下：

3.教師就學(xué)生答案提問：①對電流的阻礙，能直接從實(shí)驗(yàn)看出來嗎？②如果不行，我們用怎么做體現(xiàn)出對電流的影響呢？

生生討論回答，綜合學(xué)生答案，主要如下：

不能直接從設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中看出導(dǎo)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(dǎo)線對電流的作用。

4.學(xué)生在原設(shè)計(jì)電路圖基礎(chǔ)上，完善電路圖。并設(shè)計(jì)出下面的實(shí)驗(yàn)記錄表格。

本環(huán)節(jié)向?qū)W生提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的任務(wù)，學(xué)生在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)問題，如圖1設(shè)計(jì)中少了體現(xiàn)電流大小的儀器，圖2設(shè)計(jì)中少了保護(hù)電路的部分，通過教師引導(dǎo)和生生討論多向反饋交流，促進(jìn)學(xué)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(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)改良后，生成方法，為后來上升至元認(rèn)知積累材料。

環(huán)節(jié)三：

1.綜合上面學(xué)生設(shè)計(jì)電路圖，讓一名學(xué)生連接實(shí)物圖并演示實(shí)驗(yàn)過程，其他學(xué)生認(rèn)真看操作過程，最后作出點(diǎn)評。

2、教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和記錄數(shù)據(jù)向?qū)W生提問：①電壓相同時(shí)，兩次燈泡發(fā)光情況和電流表示數(shù)有什么變化，你發(fā)現(xiàn)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，回答主要如下：①根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)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(jié)論：不同材料的導(dǎo)體對電流的阻礙作用不一樣。

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

本環(huán)節(jié)學(xué)生有充分的親歷，通過做實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)物理概念知識(shí)的生成過程，同時(shí)實(shí)驗(yàn)中回顧復(fù)習(xí)了上一節(jié)連接電路的規(guī)則和方法;學(xué)生之間的點(diǎn)評形成即時(shí)自評體系，每位學(xué)生可以即時(shí)反思自己的學(xué)習(xí)掌握程度，哪些地方是自己學(xué)習(xí)的盲區(qū)，課后有目標(biāo)地進(jìn)行補(bǔ)缺。有了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)和生生分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，教師再進(jìn)一步補(bǔ)充說明物理概念，把知識(shí)固化，加強(qiáng)學(xué)生對知識(shí)的理解，學(xué)生習(xí)得知識(shí)。

以上三個(gè)環(huán)節(jié)，讓學(xué)生親身經(jīng)歷了科學(xué)探究，充分地參與到問題思考中，思維得到培養(yǎng)。在此，學(xué)生已獲得了知識(shí)結(jié)論和相應(yīng)的心智技能，完成認(rèn)知層面的活動(dòng)，并為以下上升到元認(rèn)知層面積累了大量認(rèn)知材料。

（二）反思?xì)w納

反思?xì)w納過程，學(xué)習(xí)個(gè)體回顧并分析基礎(chǔ)過程，搞清楚之前的做法，最后總結(jié)獲得知識(shí)的方法，并作為下次遇到同一類問題而采取的解決方法。

環(huán)節(jié)四：

教師提問：剛才探究“不同導(dǎo)體是否對電流阻礙作用不一樣”的實(shí)驗(yàn)中，要顯示導(dǎo)體對電流的阻礙作用，我們用了什么方法？

生生主要回答：轉(zhuǎn)換法

這一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)意圖是：讓學(xué)生回顧剛才的實(shí)驗(yàn)過程，認(rèn)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(rèn)知自己的認(rèn)知過程，即元認(rèn)知。這環(huán)節(jié)屬于元認(rèn)知層面的活動(dòng)，是元認(rèn)知知識(shí)，學(xué)生回憶總結(jié)已完成的認(rèn)知活動(dòng)，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(dòng)時(shí)，實(shí)行自我監(jiān)控。

（三）策略感悟

策略感悟過程是指學(xué)習(xí)個(gè)體認(rèn)清了自己認(rèn)知過程中使用的方法后，對這個(gè)方法的使用作深入地理解和升華，通過個(gè)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(xué)習(xí)策略和問題解決策略。

環(huán)節(jié)五：

教師提問：以前所做過的實(shí)驗(yàn)中，有沒有使用過轉(zhuǎn)換法？

生生討論后回答：在“探究聲音的產(chǎn)生條件”時(shí)，通過在鼓面灑上小紙屑，體現(xiàn)出鼓面的振動(dòng);在“探究影響動(dòng)能大小的因素”中，讓學(xué)生觀察小木塊撞擊后移動(dòng)距離的長短判斷小球具有的動(dòng)能大小;在“探究影響壓力作用效果因素”中，學(xué)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(zhì)吸熱能力大小”中，用加熱時(shí)間的長短來反映吸收熱量的多少，用溫度計(jì)來反映溫度的變化……

教師進(jìn)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(jīng)過討論后，主要有以下回答：有些是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯的，有些是實(shí)驗(yàn)中某些物理量不好測量的。

這一環(huán)節(jié)也屬于元認(rèn)知層面的活動(dòng)，其設(shè)計(jì)目的是：在學(xué)生知道自己認(rèn)知過程的方法后，對這個(gè)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(jìn)行固化。為接下來的監(jiān)控運(yùn)用提供了方法支持。

（四）監(jiān)控運(yùn)用

在經(jīng)歷了“基礎(chǔ)過程、反思?xì)w納和策略感悟”過程后，學(xué)生形成知識(shí)、生成技能并構(gòu)建策略，這時(shí)監(jiān)控運(yùn)用就是讓學(xué)生在面對學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，自己根據(jù)情況背景去選擇策略，借助策略判斷大方向，尋找切入點(diǎn)，對自己目前的學(xué)習(xí)進(jìn)程進(jìn)行規(guī)劃并付諸實(shí)施。這一過程，表現(xiàn)在課堂練習(xí)和課后作業(yè)中（略）。

以上只是結(jié)合元認(rèn)知理論在初中物理概念課教學(xué)中的一個(gè)片斷，在實(shí)際教學(xué)過程中，需要更多的片斷去培養(yǎng)學(xué)生思維能力，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

在物理概念課教學(xué)課堂中，初嘗按元認(rèn)知物理教學(xué)的四步循環(huán)進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生們除了習(xí)得知識(shí)技能達(dá)到三維教學(xué)目標(biāo)之外，還學(xué)會(huì)關(guān)注自己的認(rèn)知過程，通過關(guān)注，學(xué)生才會(huì)不斷地開拓自己的認(rèn)知知識(shí)，并強(qiáng)化本人的元認(rèn)知知識(shí)。一旦學(xué)生注重“親歷”，在認(rèn)知過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行回顧反思和交流討論，便有利于學(xué)生元認(rèn)知水平的提高;通過認(rèn)知過程中的監(jiān)控，提高學(xué)生對學(xué)習(xí)的元認(rèn)知調(diào)控能力，從而讓學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，整個(gè)循環(huán)使學(xué)生的元認(rèn)知能力和水平都得到培養(yǎng)和提高。俗話說得好“授人以魚，不如授人以漁”，平時(shí)的教學(xué)中，教師要注意對學(xué)生進(jìn)行元認(rèn)知的學(xué)習(xí)引導(dǎo)，提高元認(rèn)知水平，那樣學(xué)生才會(huì)學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，終生受益。

[ 參 ?考 ?文 ?獻(xiàn) ]

[1]廖小兵.元認(rèn)知在物理教學(xué)中的應(yīng)用[M].廣州：廣東省語言音像電子出版社.

[2]廖小兵.三維目標(biāo)是實(shí)施教學(xué)互動(dòng)的根本依據(jù).課程與教學(xué)，2013.4.

[3]杜應(yīng)銀，郭長江.淺談通過元認(rèn)知提升中學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力，物理通報(bào)，2017年第3期.

[4]施傳柱.論物理教學(xué)中學(xué)生元認(rèn)知能力的培養(yǎng).教育探索，2009年第12期.