淺談通過元認知提升中學生的物理學習能力

杜應銀 郭長江

(上海師范大學數理學院 上海 200234)

淺談通過元認知提升中學生的物理學習能力

杜應銀 郭長江

(上海師范大學數理學院 上海 200234)

現代物理教學非常重視學生對物理學科的思維能力和學習能力的培養，而實踐表明元認知是改變學生思維習慣，轉變學生學習方式，提升學生學習能力的關鍵，因此在中學物理教學中，教師要善于引導學生了解自己，突破自己，以進一步完善學生的認知結構，培養學生的元認知能力．

元認知能力 學習能力 物理教學

教育的目的在于促進個體的發展與完善．但是對于個體而言，任何外在的影響是否發生作用都取決于個體本身，因此，在現代物理教學中，教師引導學生進行學習的工作，都必須建立在學生自主學習的基礎上．雖然現代物理教學也很注重在教學中如何激發學生的學習興趣，如何提升學生的學習能力，但是針對這些問題人們做得更多的是讓教師立足于學生的角度轉變教學方法，改善教學方式，以引導學生學習．然而，事實上教師的努力只有建立在學生自主改善的學習意識上，教學才會更加有效．因此，在中學物理教學中，我們要強化學生的元認知意識，培養學生的元認知能力，提升學生的自主學習能力，以使課堂教學更高效[1]．

1 元認知能力的重要性

元認知是指人對自己的認知過程的認知，其實質是人對認知過程的自我意識和自我調節．它不僅是一種靜態的認知現象，它還是一個切實存在于人腦中的動態的認知過程[2]．當人們在從事某種認知活動時，有一個將自己的認知過程作為意識對象，并對它進行自我知覺、自我評價、自我控制和自我調節的思維過程，而人在這一過程中表現出來的能力就稱為元認知能力．因此元認知能力是認知主體對認知活動的計劃、監控、評價和調節的能力[2]．而在物理學習中，學生的元認知能力主要表現為：學生是否了解自己物理學習能力的高低；是否知道自己物理學習方法的好壞[3]；是否善于確立適合自己物理學習的目標；是否善于分析物理知識間的聯系和不同；是否善于發現自身物理學習內容掌握的不足；是否在物理練習或測試后善于總結失敗的原因，分析自己的不足，并制定突破方案，改善學習方法等．因此，在學生的物理學習中，學生的元認知能力在學生對于知識的掌握、問題的突破、學習能力的提升等方面都具有非常重要的作用．可見，在中學物理教學中完善學生的認知結構，提升學生的元認知能力是非常必要的．

2 如何在中學物理教學中提升學生的元認知能力

對于中學階段的學生而言，學生的元認知能力是隱藏的，并且是不完善的，因此在中學物理教學中教師要引導學生進行元認知檢測，讓學生意識到元認知的存在，引起學生在元認知能力上的重視[4]；提供各種學習方法和策略，引導學生提升元認知水平；開展各種元認知練習活動，強化學生元認知意識與行為，以培養和提升學生的元認知能力．

2.1 概念“凸顯”元認知意識測試顯示元認知水平引起學生重視

“元認知”對于中學生而言是陌生的，但是元認知活動在學生的學習生活中卻時有發生．雖然在學生身上出現過這樣的感受，產生過相關的體驗，但是學生并不知道這是一個會對他們今后的學習和生活產生影響的重要過程，因此在物理課堂教學中，教師要為學生介紹這個過程，引起學生注意[5]．

雖然教師對學生講解了元認知對于學生學習的重要性，但是學生并不能切身地領會元認知的存在和重要，因此這就需要教師設計一定的元認知測試題(最好能顯示一定分數的)讓學生進行測試，并且在統計測驗結果時，讓同學之間交換測試卷，引導學生進行客觀的評價(計分)和比較，尤其是元認知能力較高和較低的學生的比較．教師可以根據學生的元認知水平和學習成績之間的關系，引導學生切實體會元認知能力的存在和重要．

2.2 舉例提供各種學習方法和策略引導學生從元認知角度提升學習能力

在學生意識到元認知現象的存在和元認知能力的重要性之后，教師可以通過舉例的方式，向學生提供具體的認知和學習方法，引導學生學習，以提高學生的元認知水平．

2.2.1 暗示學生預習要領引導學生學習

在中學生的物理學習中，學生的物理學習不僅僅停留在課上，還包括課前和課后，因此學生在物理課堂學習前的預習也是相當重要的．對于中學階段的學生來說，他們普遍知道預習的重要性，也會提前進行教學內容的預習，但是學生普遍都是以熟悉知識為目的的預習，并沒有意識到預習過程中應當注意的其他方面，因此教師可以通過舉例的方式為學生展現具體的預習方法和注意要點．

例如，在課堂教學中，教師可以舉這樣一個例子：學生在進行“摩擦力”新課知識的預習時，他發現預習的是關于摩擦力的概念、產生的條件和生活中的運用典例等內容，而在預習的過程中他已經了解了摩擦力產生的條件，知道動摩擦力的方向與物體運動的方向相反，但是他并不能完全理解“運動趨勢”到底指什么，并且也不知道課后習題中動摩擦力和靜摩擦力大小的求解方法．于是他寫下了關于預習中的兩個問題，進而有目的地進入“摩擦力”新課的課堂教學，并且在教師的課堂講解中找到答案，解決了預習中存在的問題，并且產生豁然開朗的情感體驗．以此來為學生提供具體的預習建議．

2.2.2 引導學生發現物理學習的“最近發展區”引導學生進步

在中學物理教學中，學生時常會感覺在物理課堂學習后，很多東西并沒有完全地理解和掌握；在學生經過物理測試后有時也會感到成績不理想，即測試的成績與自己所設想的成績之間存在出入和差距，但是對于這種情況，即使有學生在相關問題上有過感悟，但也不夠清晰和深刻，因而很少有學生能得到問題的答案．這兩個問題對于學生而言是急需要解答的疑惑，也是學生在物理學習中急需突破的難題．因此在中學物理教學中，教師需要為學生提供一種具體的實施方法，幫助學生解決問題．

第一，針對學生的課堂學習情況，利用舉例為學生提供及時突破日常物理學習問題的具體做法，暗示學生知識掌握的“最近發展區”，引導學生拓寬知識掌握范圍．

例如，教師可以這樣為學生講解：某學生在學習“摩擦力”之后，回顧了自己在本節課上的學習內容，并且與自己的預習目標進行了對比，他發現雖然理解了摩擦力產生的條件和概念，但是對于“同一物體在相同一粗糙水平面上的物體的靜摩擦力可以變化，而動摩擦力卻是恒定的一個值”這個問題，他并沒有完全理解．于是他把這一問題記錄下來，及時向班上的同學和教師求助，解決了在課堂上遺留下來的疑問，拓寬了自己的知識掌握范圍．

第二，針對學生物理測試后的情感體驗，通過舉例，展示解決問題的方法，顯現學生物理學習成績“最近發展區”，制定可行性學習目標，提升學生的學習能力．

例如，當某學生在經歷一次物理期中考試之后，他會根據自己的學習情況估計自己的考試成績會在75分左右，但是在物理成績出來后，發現只考了63分．對于這個成績他感覺很失望，于是仔細查看了卷子上的每一個題，尤其是他認為應該做對的內容，結果發現這些題目中有許多意料之外的錯誤，經過題目內容的再一次檢查，他發現這些錯誤是由于自己計算不仔細和讀題不清造成的．

在經過卷面分析后，他統計了自己丟失的分數，記錄了本次考試的實際成績(63)和理想成績(75)，總結了自己在本次考試中的錯誤題型和數量，以及本次考試中錯誤的原因(計算不仔細和讀題不清)，制訂了自己在下次考試中要取得的目標，并把它們記錄在一個醒目的地方，時刻提醒自己．在這樣的多次努力中，他每每取得進步．為學生提供考試卷面分析的方法和目標制定的適當范圍，凸顯學生在物理測試成績上的“最近發展區”，激勵學生學習．

第三，通過例子，引導學生檢測知識的掌握程度，發現“隱性知識漏洞”，建立知識“最近發展區”，加深知識的理解．

例如，在某次物理測試結束后，某同學發現一個曾經做“正確”的題在本次測試中出錯了，但是這個題目的解題步驟是嚴格按照以前的方法做的，因此他對本次題目的錯誤百思不得其解．于是在教師講解這個題目時認真聽講，發現上次題目的做法在偶然之下做出的答案與正確答案一致，但是他認為自己會解這個題，就沒有認真地聽教師講解題目的正確做法，因此這個錯誤在本次測試中顯現了出來．通過例子，端正學生學習態度，檢測知識的掌握程度，加深知識的理解．

第四，通過舉例，引導學生歸納頑固問題，逐個突破，提升學習能力．

例如，當某學生在經歷多次關于“摩擦力”的作業和測驗后，記錄下自己每次錯誤的題型，并對其進行了統計和歸類，他發現自己在多次作業和考試中都在同一道題或同一類的題上出錯(例如皮帶上的物體的摩擦力方向判斷問題)，于是下定決心要解決這個問題，終于，在教師和同學的幫助下他進行多次練習后突破了這個問題，并且在今后的學習中從未再出現這樣的錯誤．以此來為學生提供一種突破難題的方法，引導學生發現自己的不足，并予以重視和突破．

2.2.3 通過設計“物理學習自我認識導向單”引導學生發現物理學習和測試成績的“最近發展區”，制定學習目標，提升學習能力

自我認識是學生基于原有的認知基礎上對某階段的認知情況進行認知的元認知過程，也是一個抽象的內部行為過程．這樣一個抽象的思維過程對于處于中學階段的學生來講是空洞的，因此教師在物理教學中引導學生進行自我認識時，要以一個具體可操作的載體的形式將所要表達的內容呈現出來，以切實地引導學生進行物理學習的自我認識．本人根據學生在某次物理測驗前后的情感體驗，結合元認知理論設計了如下的自我認識導向單(見附錄)，以引導學生對測試中出現的問題進行調節．

通過相關物理測試的“自我認識導向單”的設計，將所要引導學生思考的內容呈現在導向單的內容中，從而有計劃地引導學生自我認識，從學生的自我反思和自我行為認識的角度引導學生發現自身存在的問題，了解自己可以提升的學習空間，從問題的原因出發，解決自身存在的問題，改善自己的認知和學習方式，提升自己的物理學習能力．

2.3 引導學生歸納物理題型與知識掌握知識的歸納方法提升學生學習能力

在多次習題或測試之后，學生就會發現習題或測試題目中存在相關的題目與類型．雖然學生對于這些相關的題型有一定的體驗和覺察，卻很少有學生會把它們進行歸納和總結．對于這個問題，通常都是教師主動為學生進行知識的歸納，教師的做法雖然有針對性，也很高效，但是學生只是吸取備好的知識，并未經過對知識的思考、分類和歸納的過程，也未經歷歸納時的情感體驗．

為了解決這個問題，教師可以事先擬定一定的條件，引導學生自行歸納和總結題型，待學生產生切身的真實體驗之后，教師再將歸納總結的內容給予學生，其結構如圖1所示．

圖1 引導學生歸納物理題型的元認知結構

根據圖1中學生歸納物理題型的元認知結構，可知：當教師引導學生自己歸納題型時，學生會根據自己的經驗查看相關題目，根據題目與知識的特點(相似與否)產生自己關于題目認識的元認知體驗，通過自己的認知體驗對元認知監控進行反饋，進行題型歸納的初步認知維度確定；當初步的認知維度確定后，元認知監控對實施的過程(分析、歸納與復習、解題同在的過程)進行監控，并且通過此過程的情感體驗進行反饋，進行歸納方式的調節，進而生成新的歸納方法；此后，元認知監控又在后續的實施過程中進行監控，并通過元認知體驗對元認知監控的再次反饋進行調節，直到形成自己的歸納結果；當自己的歸納結果形成之后，學生會根據自己在歸納中的體驗判斷自己對物理題型和知識的掌握程度，并產生一定的情感體驗，進而進行再次反饋．而教師在學生自己對相關題型歸納完畢后給出自己的歸納成果時，學生會比較自己和教師的歸納維度和結果，進而產生另一個過程的情感體驗，再次思考歸納的方式，決定是重新(重組)歸納，還是接收教師的歸納成果進行學習．

可見，教師引導學生自己歸納題型再結合教師歸納的方式，不僅讓學生在歸納的過程中重新思考知識和題型，回顧自己的理解過程和錯誤原因，分析題型之間的相似與不同；還可以讓學生根據自己的認知方式歸納問題，建立學生自己的理解過程和歸納方式，產生問題歸納的情感體驗，學會問題歸納的方法．這樣的教學方法不但可以加深學生對知識和題型的理解，也會在一定程度上提升學生在物理知識上的歸納能力和學習能力．

2.4 通過物理教學滲透元認知意識訓練和強化學生元認知能力提高學生物理學習能力

從元認知的角度引導學生發現自身不足的方式對于學生提升自身的學習能力雖然有效，但是需要學生非常客觀的自評和主動的長期實踐．對于中學階段的學生，他們的客觀性和自覺性本身就存在不足，所以讓學生獨自進行一個既要批評自己不足，又要長期自覺堅持的抽象自查過程是很難實現的．因此在物理教學中，學生長期的自查過程還需要教師在物理課堂教學中滲透元認知的意識，給予學生及時的點撥和引導，適時地訓練和強化學生的元認知能力，以提升學生的物理學習能力．

3 通過元認知提升中學生的物理學習能力的局限與不足

正如大衛·迪紹夫所述，元認知是對思維的思考，學生的元認知能力建立在學生的認知能力基礎之上[6]．在中學物理教學中，教師從學生的元認知的角度出發提升學生的物理學習能力的方法并不適用于全體學生，而更多地適用于具有元認知意識和具有一定元認知能力或對自身情感體驗比較敏感并善于思考的學生．此外，這樣的學習方法盡管能夠解決學生認知的根本問題，但是也需要學生的配合和堅持．然而對于絕大部分的中學生而言，他們并不能將這種意識和行為長期自覺的繼續下去，因此在物理教學中需要教師時時滲透并以實際可行的方式將提升學生元認知能力的方法展現出來，做到方法的“真實化”，并及時給予學生提示或暗示，為學生提供方法或及時引導學生反思和自查，以養成學生的自查和反饋能力，提升學生學習能力．

1 夏嫻.元認知監控理論在大學物理教學中的研究與運用：[碩士學位論文].南京：東南大學，2007

2 董奇，周勇，陳紅兵.自我監控與智力.杭州：浙江人民出版社，2007

3 吳書勤.高中生物理問題解決過程中的元認知能力的初步研究：[碩士學位論文].桂林：廣西師范大學，2002

4 江蘇省吳江市南麻中學學習策略指導課題組.培養元認知能力，教會學生學習.外國中小學教育，1998(01):39～40

5 許靜.初二物理課堂教學中培養學生元認知能力的研究：[碩士學位論文].曲阜：曲阜師范大學，2004

6 大衛·迪紹夫.元認知：改變大腦的頑固思維.北京：機械工業出版社，2015.1 225

附錄：

關于______物理測試的自我認識導向單

1.我完成本次物理測試后，我的期望成績是：

2.等到考試結果出來后，我的實際成績是：

3.對本次物理測試后我的情感體驗是( )

(1)測試結果沒有達到我的預期成績，很失望

(2)測試結果沒有達到我的預期成績，有點失望

(3)測試結果超過了我的預期成績，非常滿意

(4)測試結果基本達到我的預期成績，比較滿意

(5)測試的結果離期望的成績太遠，很失望

(6)測試的結果離期望的成績太遠，沒什么感覺

(7)其他

4.我本次在下列物理測試題目的類型中，本應當做對卻出錯(本以為做錯卻正確)的題目編號和對應的分數是：

選擇題： 第________題，共________分

填空題： 第________題，共________分

實驗題： 第________題，共________分

計算題： 第________題，共________分

5.對于這些題目，我出錯(或意外正確卻沒預料到)的原因是：

選擇題：

填空題：

實驗題：

計算題：

6.對于本次考試的實際情況和考試中題目出錯(或意外做對卻沒預料到)的原因，我認為我的正常物理測試成績的范圍是________，

基于這個范圍，我為自己制定的下次測試總體成績目標是________．

我對于每個測試題型的目標中，正確的題目數量和分數是

選擇題： 對____題，得______分

填空題： 對____題，得______分

實驗題： 對____題，得______分

計算題： 對____題，得______分

7.你想對本次測試中的自己和下次測試中的自己說的話是：

我想對本次測試中的我說：

我相對下次測試中的我說：

TalkingaboutImprovingStudents′AbilitytoLearnPhysicsUsingMetacognitiveStrategy

Du Yingyin Guo Changjiang

(ShanghaiNormalUniversity,Shanghai200234)

Modern physics teaching emphasizes on the cultivation of thinking ability and learning ability. Research and practice results show that metacognition is the key not only to change students' thinking habits and learning style, but also to improve students' learning ability. Therefore teachers should be good at things as follow: guiding students to understand themselves and to break the original model of thinking, improving the cognitive structure of students, developing metacognitive ability of students.

meta-cognitive capability;learning ability;physics teaching

2016-09-12)