基于元认知的物理概念课教学

何巧敏

【摘要】  笔者学习了元认知的理论后，尝试将此理论用于初中物理概念的课堂教学中。希望让学生经历“基础过程→反思归纳→策略感悟→监控运用”四个步骤，激发其主动学习，爱上物理，不仅让学生收获基本的物理知识和技能，同时习得学习的方法，达到提高学生思维能力，学会解决物理问题。

【关键词】  元认知 物理概念 课堂教学 自主学习

【中图分类号】  G633.7                【文献标识码】  A 【文章编号】  1992-7711（2020）21-160-02

一、元认知理论

（一）元认知基本理论

上世纪开始，有心理学家提出“元认知”—— 一个“解决自我意识问题”的理论。于是，陆续有不同的研究者对元认知有不同的认识，弗拉维尔所提出的定义最具代表性，他觉得认为元认知是一个“反映或调节认知活动的任一方面的知识或认知活动”，并对元认知结构作出论述，后来，这个理论被称为“元认知监视理论”。元认知被认为是一个更高层次的认知过程，“元认知知识，元认知体验和元认知调节”是这个过程中三个必不可少的部分。

元认知知识，指在认知活动过程中，学习个体对自己或他人的认知活动情况的认识。它的存在有着重要意义，是元认知活动的必要支持，为后面的活动调节提供了经验，是元认知活动可以顺利进行的基础。

元认知体验，指学习个体在认知活动过程中产生的情感和体验。它起到激活相关的元认知知识的作用，为调节活动提供必要信息，当学习者意识到当前认知活动的种种变化，便为调节活动明确了方向，有针对地进行下去。

元认知调节，指在认知活动中，学习个体对自己的一系列活动积极地计划、监控、调整，最后通过多次调整后，达成期望的学习目标。

在实际的认知过程中，这三个构成元认知的部分相互联系，相互制约，让调节作用是不断进行，认知个体通过多次使用相关的元认知技能，连续不断地调节自己的认知活动，直至认知活动达到预期目的为止。这便是——元认知。

（二）元认知物理教学过程

根据目前的教学内容，初中物理课大致可以分为概念课、规律课、复习课和实验课，元认知理论强调“以学生为主体”，如果将它应用于物理课堂教学中，则能创造更多机会让学生在课堂中自主学习，积极思考，获得知识技能，达成教学目标，使学生学会学习。

无论哪种课型的课堂教学都离不开以下四个步骤：基础过程→反思归纳→策略感悟→监控运用。前三个步骤将形成知识生成技能，这个过程是构建自我评价体系和构建策略的过程，监控运用是最后一环，是一个程度较高地基本过程，在此基础上新一轮的策略构建运用又开始循环。

二、元认知在物理概念课中的初试

以下，尝试以人教版九年级物理第十六章第三节《电阻》为例，选取其中“认识电阻”的教学片断，说说融合元认知思想的物理概念课堂教学的实施过程。

（一）基础过程

在这个过程中，是知识技能形成的过程。物理课堂离不开演示实验、探究实验等，学生认真观察实验现象，分析实验数据，最后归纳形成物理概念。知识生成和发展的全过程直观地呈现在学生面前。

环节一：

向学生展示一堆物品：汤匙、一元硬币、木筷子、铅笔芯、塑料笔杆。教师提问：①这些物品，哪些是导体？哪些是絕缘体？②生活中的用电器都是通过导线来连接的，那导线芯是什么材料做的呢？

这个环节的设计意图，一是让学生回忆起上一节“导体与绝缘体”的知识，认识到不同材料对电流的阻碍作用不一样;二是引入新问题的思考“不同材料做成的导线对电流的影响不一样”，为科学探究做铺垫。

环节二：

1. 学生实验：请设计出一个实验，验证不同材料做成的导线（提供两根横截面积和长度相同的铁丝和铜丝）对电路中的电流，阻碍作用是否不同？画出电路图。（给学生时间思考画图）

2. 综合学生答案，主要如下：

3.教师就学生答案提问：①对电流的阻碍，能直接从实验看出来吗？②如果不行，我们用怎么做体现出对电流的影响呢？

生生讨论回答，综合学生答案，主要如下：

不能直接从设计的实验中看出导线对电流的阻碍，要在电路中增加小灯泡，或者电流表反映电流的大小，从而知道导线对电流的作用。

4.学生在原设计电路图基础上，完善电路图。并设计出下面的实验记录表格。

本环节向学生提出实验设计的任务，学生在设计过程中发现问题，如图1设计中少了体现电流大小的仪器，图2设计中少了保护电路的部分，通过教师引导和生生讨论多向反馈交流，促进学生积极思考，各抒己见想办法解决问题和完善答案，最终综合各方面的意见，得出图3和表1。这个环节，学生经历实验改良后，生成方法，为后来上升至元认知积累材料。

环节三：

1.综合上面学生设计电路图，让一名学生连接实物图并演示实验过程，其他学生认真看操作过程，最后作出点评。

2、教师根据实验现象和记录数据向学生提问：①电压相同时，两次灯泡发光情况和电流表示数有什么变化，你发现了什么？②为什么通过铁丝的电流小？通过铜丝的电流大？

生生分析实验数据后，回答主要如下：①根据实验数据可得：通过铜丝的电流较大。②铜丝对电流的阻碍作用较小，铁丝对电流的阻碍作用较大。从而得出结论：不同材料的导体对电流的阻碍作用不一样。

3.教师进一步补充解释，引出“电阻”的概念：导体虽然容易导电，但对电流也有一定阻碍作用。物理学中，引入了“电阻”这一概念，反映导体对电流阻碍作用的大小。电压相同时，电阻越大，代表导体对电流的阻碍作用越大，导体中的电流越小。

本环节学生有充分的亲历，通过做实验体验物理概念知识的生成过程，同时实验中回顾复习了上一节连接电路的规则和方法;学生之间的点评形成即时自评体系，每位学生可以即时反思自己的学习掌握程度，哪些地方是自己学习的盲区，课后有目标地进行补缺。有了学生的实验体验和生生分析得出实验结论，教师再进一步补充说明物理概念，把知识固化，加强学生对知识的理解，学生习得知识。

以上三个环节，让学生亲身经历了科学探究，充分地参与到问题思考中，思维得到培养。在此，学生已获得了知识结论和相应的心智技能，完成认知层面的活动，并为以下上升到元认知层面积累了大量认知材料。

（二）反思归纳

反思归纳过程，学习个体回顾并分析基础过程，搞清楚之前的做法，最后总结获得知识的方法，并作为下次遇到同一类问题而采取的解决方法。

环节四：

教师提问：刚才探究“不同导体是否对电流阻碍作用不一样”的实验中，要显示导体对电流的阻碍作用，我们用了什么方法？

生生主要回答：轉换法

这一环节的设计意图是：让学生回顾刚才的实验过程，认知自己在遇到问题解决问题的过程中使用了什么方法，即认知自己的认知过程，即元认知。这环节属于元认知层面的活动，是元认知知识，学生回忆总结已完成的认知活动，回忆其思维过程使用的方法，这有助于他们今后遇到同类型的思维活动时，实行自我监控。

（三）策略感悟

策略感悟过程是指学习个体认清了自己认知过程中使用的方法后，对这个方法的使用作深入地理解和升华，通过个体之间的交流、讨论得出思维过程的步骤，最终形成了今后的学习策略和问题解决策略。

环节五：

教师提问：以前所做过的实验中，有没有使用过转换法？

生生讨论后回答：在“探究声音的产生条件”时，通过在鼓面洒上小纸屑，体现出鼓面的振动;在“探究影响动能大小的因素”中，让学生观察小木块撞击后移动距离的长短判断小球具有的动能大小;在“探究影响压力作用效果因素”中，学生通过海绵的形变程度来反映压力作用效果的大小;在“探究不同物质吸热能力大小”中，用加热时间的长短来反映吸收热量的多少，用温度计来反映温度的变化……

教师进一步提问：以上你们所例举的例子，都有什么相同之处吗？

生生经过讨论后，主要有以下回答：有些是实验现象不明显的，有些是实验中某些物理量不好测量的。

这一环节也属于元认知层面的活动，其设计目的是：在学生知道自己认知过程的方法后，对这个方法的使用条件适用情况做简单的归纳，让思维过程外显，形成了这一类问题的解决方法并进行固化。为接下来的监控运用提供了方法支持。

（四）监控运用

在经历了“基础过程、反思归纳和策略感悟”过程后，学生形成知识、生成技能并构建策略，这时监控运用就是让学生在面对学习任务时进行自主学习，自己根据情况背景去选择策略，借助策略判断大方向，寻找切入点，对自己目前的学习进程进行规划并付诸实施。这一过程，表现在课堂练习和课后作业中（略）。

以上只是结合元认知理论在初中物理概念课教学中的一个片断，在实际教学过程中，需要更多的片断去培养学生思维能力，提高学生自主学习能力。

在物理概念课教学课堂中，初尝按元认知物理教学的四步循环进行教学，学生们除了习得知识技能达到三维教学目标之外，还学会关注自己的认知过程，通过关注，学生才会不断地开拓自己的认知知识，并强化本人的元认知知识。一旦学生注重“亲历”，在认知过程的基础上进行回顾反思和交流讨论，便有利于学生元认知水平的提高;通过认知过程中的监控，提高学生对学习的元认知调控能力，从而让学生进行自主学习，整个循环使学生的元认知能力和水平都得到培养和提高。俗话说得好“授人以鱼，不如授人以渔”，平时的教学中，教师要注意对学生进行元认知的学习引导，提高元认知水平，那样学生才会学会学习，终生受益。

[ 参  考  文  献 ]

[1]廖小兵.元认知在物理教学中的应用[M].广州：广东省语言音像电子出版社.

[2]廖小兵.三维目标是实施教学互动的根本依据.课程与教学，2013.4.

[3]杜应银，郭长江.浅谈通过元认知提升中学生的物理学习能力，物理通报，2017年第3期.

[4]施传柱.论物理教学中学生元认知能力的培养.教育探索，2009年第12期.