元認知理論下的初中物理概念教學

盛星航

［摘 要］物理，作為初中課程體系中的一門重要學科，以研究常見的自然現象與規律為主，包括聲音、力、光、電、功和簡單機械等。這些知識對于初中生來說較為抽象，學習時難以理解，尤其是在接觸到物理概念時，更是挑戰。因為物理概念是對某一物理現象或者原理的濃縮、精練描述，對學生的思維能力要求更高。為此，教師可基于元認知理論優化概念教學，幫助學生突破概念學習的難點和障礙。

［關鍵詞］元認知；概念教學；初中物理

［中圖分類號］? ? G633.7? ? ? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）12-0053-03

“元認知”是一個心理學名詞，由美國心理學家弗拉維爾所提出，通俗來講就是對自身認知過程的認知。學生在學習過程中，他們不僅進行思維、記憶與感知等各種認知活動，同時也對自己的各種認知活動展開積極調節及監控，進行再次思維、記憶與感知，這就是所謂的元認知，主要涉及元認知知識、體驗與監控等。在初中物理概念教學中，教師可從元認知理論視角切入實施概念教學，讓學生對物理概念產生元認知，為他們的后續學習奠定基礎。

一、初中物理概念教學中存在的問題

（一）缺乏新舊知識聯系

在以往的初中物理概念教學中，部分教師講授某個物理概念時習慣于“就事論事”，沒有注重新舊知識之間的聯系。這在一定程度上會影響學生學習新知識，難以把新舊物理概念整合起來實現對所學內容的融會貫通，難以從根本上處理物理學習過程中遇到的難點與疑點。而且單獨講述某一物理概念，也不利于對學生遷移能力的培養，影響他們建構完整的物理知識體系。

（二）教學行為不夠精準

在初中物理概念教學中，部分教師的教學行為不夠精準，未能把教科書中的內容有機整合起來，沒有把抽象難懂的知識點巧妙地融入生動形象的情境之中。受傳統教學觀念的影響，部分教師在概念教學中缺乏情境創設的意識，仍然以純粹講述理論知識為主，從而使教學過程顯得比較枯燥、乏味與無趣，導致有的教學行為低效甚至無效，進而影響學生對概念的理解與應用。

（三）學生參與程度不高

初中物理知識的學習對學生的思維能力要求要相對較高，與其他科目內容相比，難度也更大一些。在概念教學環節，部分教師會將側重點放在概念本身的講解與拓展方面，以及在解題中的具體應用，卻很少考慮學生之間的差異性，影響學生學習物理概念的興趣和積極性，導致學生學習效率較低。而且教師與學生圍繞具體物理概念的互動較少，以至于學生在課堂學習中的參與程度不高［1］。

二、元認知理論下初中物理概念教學的有效途徑

（一）圍繞概念創設情境，引發學生感性認知

物理是在八年級才增設的科目，而此階段的初中生形象思維占主導，缺少抽象思維能力。因此，教師在教學中，需要將抽象概念形象化。例如，教師可借助一些實物、模型或者其他教具輔助教學，圍繞具體概念創設直觀化的教學情境，引發學生的感性認知，使其在原有認知的基礎上產生新的認識，并引導他們結合教學情境主動學習概念知識，加深對物理概念的理解。

例如，在“汽化和液化”的教學中，教師首先引導學生思考，水在氣態與液態之間是否能夠相互轉化，再引出本節課的課題。接著，教師用毛筆蘸水，在黑板上寫出“汽化”字樣，片刻后，字跡逐漸消失，以此構建課堂教學情境，并提出問題：用水在黑板上寫的字為什么會消失？水去哪里了？讓學生仔細觀察現象，并且經過思考，了解到水轉化為氣體散發在空氣中，引出“汽化”概念，幫助學生了解汽化的過程以及本質。隨后，教師利用多媒體播放水沸騰的視頻，引導學生思考生活中還有哪些類似的汽化現象（如洗完衣服后晾干、地面灑水降溫、水沸騰時水逐漸減少等）。學生根據生活經驗和個人認知意識到有兩種汽化方式，分別是沸騰和蒸發，從而深刻理解“汽化”這一概念。接著，教師創設新的情境，繼續帶領學生在情境中學習“液化”這一物理概念，引導學生通過形象思維在元認知下深度理解“液化”的概念。

（二）注重聯系生活實際，促進學生理解概念

初中物理屬于物理教育的基礎階段，其中大多知識要點與現實生活有著一定的關系，不但教材中蘊含著大量的生活化元素，而且現實生活中也有大量的物理現象，這充分表明物理與生活有著密切關系。在元認知下的初中物理概念教學中，教師需努力尋找實際生活與物理概念之間的結合點，借助相應的生活元素講授概念，拉近課堂與生活間的距離，引導學生以生活經驗為初步認知，再通過分析學習其中蘊含的物理概念進而引發元認知，促使學生深刻理解概念。

比如，在開展“力? ?彈力”教學時，教師先指導學生利用身邊的器材，如尺子、課本、橡皮、紙張等，做推、拉、舉、擠、揉、壓等小實驗，以及想辦法改變橡皮筋、彈簧、氣球的形狀，感知力的存在；再引導學生相互交流各自的感受，并結合教材插圖討論物體形狀發生了哪些變化及原因，讓他們通過觀察實驗現象得到“形變”的概念。接著，教師要求學生自學教材中“力是什么”相關知識內容，并結合生活現象了解力的概念，然后指導學生利用一些生活中的常見物品進行按壓實驗，如氣球、彈簧、橡皮筋、紙團、橡皮泥等，發現按壓時這些物品的形狀均會發生改變，松開手后有的會恢復原狀，從而得到“彈性形變”的概念，并引出“彈力”的定義，即物體由于發生彈性形變而產生的力。之后，教師讓學生給塑料尺施加不同的壓力，觀察塑料尺的彎曲程度，并給彈簧施加不同的拉力和壓力，觀察彈簧的伸長與縮短程度。通過這些實驗，引導學生研究物體形變大小與外力大小的關系。

（三）教師做好演示實驗，演繹物理概念生成

在初中物理教學中，實驗教學既是常規教學，也是對理論知識加以補充與完善的有效途徑。尤其是在概念教學中，通過實驗可以演繹物理概念的形成過程，降低學生學習概念的難度。因此，初中物理教師在講授概念時需要做好演示實驗，使學生在演示實驗驅動下快速進入學習狀態，并在實驗現象助力下了解物理概念是如何生成的。

以“光的折射”教學為例，教師先演示一個小實驗，把筷子插入盛有半杯水的玻璃杯中，要求學生觀察水中筷子的變化，即向上彎折。學生看到此現象不由自主地產生疑問：這是什么原因造成的？教師借勢導入新課主題——光的折射，讓學生對這一物理概念形成初步認知。接著，教師演示“光由空氣斜射入水中的折射”實驗，讓學生認真觀察光路，理解光發生折射的過程。光在水中和空氣中均沿著直線傳播，但是在水和空氣的交界處發生偏折。教師指導學生根據實驗現象把光路圖畫出來，同反射光路做對比，得出入射光線、入射點、法線、入射角、折射光線、折射角的概念及相應的位置關系。之后，教師組織學生共同討論：當光射到兩種介質的界面時，一定發生折射現象嗎？并結合實驗進行分析與研究，引導他們基于元認知進一步探索光的折射規律。

（四）學生動手操作實驗，體會概念形成過程

實驗在初中物理課程中的重要性不言而喻，概念歸屬于典型的理論范疇，兩者共同構建一個完整的物理知識體系。其中，實驗可以驗證與還原物理理論，通過直觀化的實驗現象將理論呈現出來。因此，在元認知理論下的初中物理概念教學中，教師要充分利用實驗，為學生提供更多親自動手操作實驗的機會，使其體會物理概念的形成過程，增強他們的學習體驗，讓學生通過實驗操作形成對概念的元認知，進而理解得更為透徹［2］。

例如，在“摩擦力”教學中，教師將黑板擦壓在黑板上，讓其保持靜止狀態，并提出問題：黑板擦為什么不掉下來？它受到哪些力的作用？學生結合已學知識展開思考，指出黑板擦同時受到重力和一個豎直向上的力的作用，二力平衡使黑板擦保持靜止。在此基礎上，教師進一步引導學生猜測豎直向上的力是摩擦力。之后，教師讓學生自己動手進行實驗：手掌以適當的力按壓桌面，并稍微向前發力，同時保持手掌與桌面相對靜止。當手掌按壓力增加時，手掌相對于桌面滑動；用手指模仿人走路，感受指尖受到的摩擦力方向。教師結合實驗提出問題：摩擦力是什么樣的力？其方向與作用是什么？引導學生進行討論，歸納出摩擦力的概念、種類、作用及方向，讓他們了解摩擦力是如何產生的。如此，學生通過實驗操作學習物理概念，由親自感知引發元認知，同時，使觀察、動手及思維能力均得到很好的鍛煉。

（五）借助信息技術手段，輔助學生認知概念

當前，多媒體技術已經廣泛運用于各個教育階段的各科教學中，深得廣大師生的青睞。它能夠將很多抽象的事物具體化與直觀化，引發學生的感性思維，輔助他們順利完成學習任務，實現預期目標。在初中物理實驗教學中，當遇到一些難以演示、操作難度較大或有一定危險性的實驗時，教師可巧妙運用信息技術手段開展虛擬實驗，為學生提供清晰明了的實驗過程，以便他們通過實驗現象得到實驗結果，促使他們高效探索物理規律與原理。

例如，在教學“水循環”時，教師通過多媒體課件展示云、雨、雪、霜、霧、露、云等自然現象的圖片，并提問：雖然這些現象變化萬千，但是它們都有一個共同的本質——水。那么水是如何發生變化的呢？水的各個形態之間是怎么轉化的？組織學生交流討論，并適時進行引導和點撥。在此基礎上，師生共同歸納：云中的小水滴和小冰晶隨著氣流的急速升降而上下運動，它們相遇后越聚越大，達到一定程度后就會下落。在下落過程中，冰晶吸熱熔化成水滴，與原來的水滴一起落到地面，這就是雨。接著，教師利用多媒體播放地球上水循環過程的動畫，模擬這一物理現象，帶領學生初步認識“循環”的概念，然后設置問題：水的三態變化有什么規律？在水的循環過程中，有哪些物態變化？在水的狀態發生變化時，是吸熱還是放熱？能量是如何轉移的？假如水的三態變化停止，水循環還能繼續進行嗎？自然界的氣候將會怎樣？人類的生活又將會怎樣？教師組織學生一起討論和總結物態變化的名稱及吸放熱情況，將其整理成表格，以便學生實現對水循環的元認知。

（六）實踐應用物理概念，有效增進學生認知

在現代化教育觀視角下，教學的最終目的是應用，物理概念教學也一樣。學生在學習物理概念理論時，往往會在大腦中形成零散和不穩定的認知。隨著新概念的形成，舊概念就會慢慢被遺忘。但是在元認知理論下，教師可采用解題訓練的方式，讓學生應用所學的物理概念來解釋或者解決問題。這樣，學生通過在實踐中應用物理知識，在原有認知基礎上鞏固和強化認知，從而達到元認知［3］。

比如，在“浮力”教學中，先讓學生了解浮力概念，掌握浮力的產生條件以及影響浮力大小的因素，并理解阿基米德原理。之后，教師引入習題：根據實驗研究，物體浸沒在液體里，受到的浮力大小與液體密度有著直接關系，同時和排出液體的體積有關聯，但也有學生認為，物體受到的浮力大小可能與物體自身密度有關。讓學生根據上述猜想設計實驗，并且將實驗步驟寫出來。已知的器材有水、燒杯、細線以及彈簧秤等，請學生思考可能還需要哪些器材。學生通常會選擇體積一樣的鐵塊和銅塊進行實驗。步驟如下：首先，使用細線系好鐵塊和銅塊，利用彈簧秤測量出兩者的重力[G]1和[G]2；然后，將鐵塊和銅塊分別浸入水中，記錄彈簧秤的示數[F]1和[F]2；最后，計算[F]1浮=[G]1－[F]1，[F]2浮=[G]2－[F]2，并比較[F]1浮和[F]2浮的大小。通過習題，為學生創造機會，讓學生利用學習的概念解決問題，使其對“浮力”這一概念形成元認知，全面掌握影響浮力大小的因素。

總而言之，在元認知理論下的初中物理概念教學中，教師應摒棄以往淺層教學的束縛與禁錮，創新與改進概念教學方法，引導學生先對所學概念產生初步認知，再以實驗為基礎進行再認知，適當提升概念教學的深度與廣度，幫助學生全面、透徹地理解物理概念，推動學生對物理原理、規律及公式的學習，為他們學習好物理課程提供更多助力。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 彭耀.基于學生科學思維培養的初中物理概念教學路徑［J］.數理天地（初中版），2023（20）：87-89.

［2］? 邵穎.研究性學習在初中物理概念教學中的運用初探［J］.數理天地（初中版），2023（14）：64-66.

［3］? 王小麗.初中物理概念教學中情境創設的實踐研究［J］.數理化解題研究，2023（2）：106-108.

（責任編輯? ? 羅? ? 艷）