元認知理論基礎及其在物理教學實踐中的意義

軒書科

（山東工藝美術學院，山東 濟南250300）

1 關于元認知

自弗萊維爾(Flavell)于1976 年在其《認知發展》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進行反思的一個知識系統，即對認知的認知。其結構包括三個方面：元認知知識，元認知體驗和元認知監控。 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視、控制和調節。 近年來心理學家們已經逐步認識到元認知對于人心理的發展的價值。

元認知知識就是關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、自覺的監控和調節。在實際的認知活動中，元認知知識、元認知體驗和元認知監控三者是相互聯系，相互影響和相互制約的。

由此可知，元認知實際上就是指導、調節自身的認知過程，選擇有效認知策略的控制執行過程，其實質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；促使學生構建知識、技能、策略三者緊密聯系在一起的統一網絡性結構，并借助物理學習過程中的體驗，使學生形成正確態度、價值觀。

2 理論基礎

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，接受學習和發現學習， 認為發現學習和接受學習都可能是有意義的，其條件是：學生表現出一種在新學內容與自己已有知識之間建立聯系的傾向；學習內容能夠與學生己有知識聯系起來。 在有意義的接受學習中，要學習的新內容供給學生后，學生需要主動地在意義上把它同自己的認知結構中己有的相關的知識聯系起來并予以保持，以便于以后的回憶和再認，或者把它作為學習有關新材料的基礎。至于發現學習，就要使學習的新內容在能夠被內化到學生的認知結構中以前，必須是被學生獨立地發現出來，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，這是學生用自己頭腦中的認知結構與新知識發生聯系，建構新知識的心理意義。 奧蘇伯爾認為知識是有豐富的內容、網絡性結構和認知功能的，認知結構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，是知識的再建構過程。

2.2 皮亞杰建構主義理論

建構主義源于瑞士心理學家皮亞杰提出的兒童認知發展學說，皮亞杰以內因和外因相互作用的觀點來研究兒童的認知發展，認為兒童是在與周圍環境相互作用的過程中， 逐步建構起關于外部世界的知識，從而使自身認知結構得到發展?；蛘哒f，認識并非思維對外部或現象簡單的、被動的反映，而是認識主體的一種主動建構活動。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，通過意義建構的方式而獲得。 社會建構主義提倡在教師指導下的、以學生為中心的學習，也就是說，既強調學生的認知主體作用，又不忽視教師的指導作用，教師是意義建構的幫助者、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、是意義的主動建構者，而不是外部刺激的被動接受者和被灌輸的對象。因此，社會建構主義強調在一定的情境中協作、會話對意義建構的作用。

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

從心理學角度看，學生的課堂學習是主動建構過程，是主動將新知識與已有知識發生聯系的過程，并形成學生個體的知識結構，還可以以概念圖的形式呈現。學習小組這種課堂合作學習形式可以發揮很好的作用，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控的水平，提高學生課堂學習的自主性。

3 元認知理論結合物理教學實踐的意義

物理學作為一門重要的基礎學科，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，也會對物理教育產生積極的影響。

3.1 元認知能改善物理思維品質

物理認知活動的核心是物理思維品質與物理思維能力的培養。物理思維品質主要表現在思維的敏捷性、靈活性、深刻性和獨創性等方面，比如在物理學習過程中，會發現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，元認知與思維品質存在著因果關系，即元認知的差異是形成思維品質差異的根本原因，思維品質的提高是元認知能力提高的結果。也就是說上述物理思維品質上的差異其實是由學生元認知水平的不同引起的。因此，開發學生物理元認知能力，正是改善物理思維品質的關鍵。在物理教學過程中培養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 元認知能發展物理學習能力

學習的過程不只是對認知任務、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控和調節的過程。 同樣物理學習能力也應包括學習中的各種認知能力和元認知能力， 元認知能力的發展制約著學生物理學習能力的發展。 在教學實踐過程中培養元認知能力，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，能不斷總結學習中的經驗教訓，根據不同情況調控好自己的學習過程，從而保證學習質量，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學生灌輸“概念”和“規律”的過程，而是通過指導學生主動探究，獲取并加工新知識的過程。 在物理教學中，培養元認知能力，能使學生時時清醒地關注到自己的思維活動過程，同時通過不斷監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，并及時修正調整認知策略，使其能深入掌握物理概念和物理規律，完善認知結構，進而提高了教學質量，達到更好的教學效果?？偠灾囵B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 學生終生發展、全面發展需要

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的發展，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展，獨立解決問題的能力得到發展，這些能力學生將終身享用。