元认知和物理元认知能力培养，本文主要内容关键词为：元认知论文,物理论文,能力论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
元认知是20世纪70年代美国心理学家弗劳威尔（J.H.Flavell）提出来的。元认知的提出加深了人们对个体学习（问题解决，下同）本质的认识，对物理教学实践有着极其重要的启发和指导价值。下面，从一则学生的“思维留迹”文本谈起。 【问题】有4个电源，电动势均为8V，内阻分别为
=1Ω，
=2Ω，
=4Ω，
=8Ω。现在要对一个阻值R=2Ω的电阻供电，为使该电阻获得最大的功率，你认为应该选用内阻为多少的电源？ 这是一个简单串联电路的功率分配问题。好像有这么一个结论：“外电阻等于内电阻（R=r）时，外电路上的电功率有最大值。”对！有这么回事。所以，应该是选用内阻为2Ω的电源对该电阻供电。 解析1：因为“外电阻等于内电阻（R=r）时，外电路上的电功率有最大值”，所以，选用内阻为2Ω的电源对阻值R=2Ω的电阻供电，才能使该电阻获得最大的功率。 真是太简单了！真的就这么简单吗？是不是太意气用事了？还是更理性一点为妥。不妨用笨办法再逐个算一下。选用1Ω内阻的电源供电时，由
代入数据可得R=2Ω的电阻能够获得功率
同理，选用2Ω内阻的电源供电时，R=2Ω的电阻能够获得功率 则
怎么和前面得到的结果不一致啊？好像这里并没有算错啊。问题到底出在哪里啊？原来，“外电阻等于内电阻（R=r）时，外电路上的电功率有最大值”适用于电源确定而外电阻可选的情形，这里是外电阻确定而电源可选的情形。两者背景不一样，自然就不能混为一谈了。 解析2：由P=
R可知，电阻R上消耗的电功率
显然，P是r的单调减函数，所以就题设条件而言，选用内阻r=1Ω的电源供电时，R=2Ω的电阻上能够获得最大的电功率。 这下肯定不会错了吧，因为分析、列式、推理都没有错。但有了“前车之鉴”，还是再仔细推敲一下。要想让定值电阻获得最大的功率，就需使流经它的电流最大，即这里就要求闭合电路电流最大，自然也就是闭合电路的总电阻要最小了。应该就是这个结果。 今天这则看似简单的题目给笔者的启示真是太大了，重要的结论要记，记住并利用结论通常能使解决问题事半功倍（尤其在做填空题和选择题时），但记结论千万不能只记结果，否则事倍功半，甚至适得其反。当然，掌握最基本的知识、技能和方法还是最重要的。 一、元认知 上面的“思维留迹”文本不仅记录了学生对“问题”的认知过程，也记录了学生对认知进行的认知，这种对认知的认知，即个体对认知活动的自我意识和自我调节就叫做元认知。研究和实践表明，个体的认知过程进行得如何，在很大程度上取决于个体元认知过程的运行水平。具体来说，学业成绩好的学生在元认知方面的发展水平都比较高，具有较多的有关学习及学习策略方面的知识，并善于监控自己的学习过程，及时反思和评价自己的学习。相反，学业成绩不理想的学生往往缺乏有关学习任务和学习策略的知识，他们在学习过程中不能很好地监控自己的学习活动，即使发生了认知错误也往往浑然不知，这与斯腾伯格曾经的断言“元认知结构发展不健全的人必定就是能力较为薄弱的人”是吻合的。 一般认为，元认知具有三元结构，即元认知是由元认知知识、元认知体验和元认知监控3个部分组成，且这3个部分相互联系、相互影响，协同实现对认知的认知。 （一）元认知知识 简单地说就是有关认知的知识，它主要包括三个方面，一是个体的智力水平、个性心理特征、个体所具有的知识基础等有关认知个体自身的知识；二是有关认知材料、认知任务方面的知识；三是有关认知策略方面的知识。 （二）元认知体验 就是伴随着认知活动而产生的认知体验和情感体验，它包括对“知”的体验，也包括对“不知”的体验。认知体验可以发生在个体的认知活动之前、之后，也可以发生在个体认知活动之中。另外，元认知体验持续的时间可能较长，也可能较短等。 （三）元认知监控 就是个体在进行认知活动的全过程中，不断地对认知目标、认知方向、认知策略、认知进程以及注意程度、情绪状态等进行监测和评估，积极、自觉地对认知活动作出必要的、合适的调控。 二、物理元认知能力培养 物理教学重认知和轻元认知的问题长期存在，这跟以往教师普遍地将个体的学习看成是个体对所学材料的感知、注意、识别、加工、记忆和理解等的认知过程不无关系。显然，这种认识漠视了这样一个事实，即个体的学习还同时是一个个体对认知过程进行积极的意识、体验和监测、评估、调控的元认知过程。反映到实际教学中，便是只重视学生学习能力的外显结构——认知结构教学，不重视学生学习能力的内隐结构——元认知结构的教学。这种教学上的失之偏颇是导致众多学生元认知知识、元认知体验和元认知监控能力缺乏，不会学习的重要原因。 研究和实践表明，适当的教学和训练能够大大改善个体的元认知水平，促进学习能力的发展，提高学业成就。 （一）培养和发展学生元认知能力是物理教学的目标之一和内容的一部分 教师要真正从“以学生的发展为本”这一长远利益和要求出发，重视培养和发展学生元认知能力，自觉地将培养和发展学生元认知能力融进“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”三维教学目标，体现在物理教学的全过程。尤其，在刚开始阶段，教师要有意地“稚化”自己的思维，以便让自己的思维和学生的思维对接。接着，教师要做好元认知示范，勇于真实地“还原”并暴露自己的思维过程，从“我一开始是这样想的，后来觉得应该（还可以）这样考虑”“我为什么要这样做而不是那样做”等视角，引导和启发学生学习元认知。 （二）加强元认知知识教学 学生是学习物理的主体，他们的性格、兴趣、爱好、经历、经验、知识基础等直接影响着学习的质量。所以，教师要在深入了解学生的基础上，引导和启发学生认识自己，确立我是学习的主体的意识。此外，要加强物理现象、事实、概念、规律、理论等知识的教学，引导和帮助学生整体构建物理知识网络，逐步、系统地教给学生物理认知策略，促进学生掌握物理学习的一般程序，巩固基本的物理思想（如理想化的思想、实验的思想、场的思想、数学的思想、量变质变的思想、对立统一的思想等），确立基本的物理意识（如推理的意识、化归的意识、守恒的意识、图像的意识、整体的意识、对称的意识等），养成良好的学习习惯。 （三）加强元认知体验教学 一要注意创设问题情境，设计和安排好问题的“台阶”和“陷阱”，让问题情境和学生已有的认知结构发生相互作用并引起冲突，激起学生消弭冲突的愿望；二要启发、引导学生全面把握、体验情境所提供的信息（如时间、空间、物质、现象、符号、数据、图表等），弄清问题所涉及的相关因素，感知问题情境中所隐藏的“知”和“不知”以及“良构”和“非良构”，分析其价值、难度和性质，建立解决问题的目标、方向，制定行动计划；三要注意设计和运用好解决问题的“提示语”和“潜台词”，引导学生建立问题解决中的怀疑感、理智感、效能感、美感等高级情感。 （四）加强元认知监控教学 物理元认知监控的对象主要包括：理解问题是否正确，提出猜想与假设是否合理，制定计划与设计实验是否可行，进行实验与收集证据是否精细，分析与论证是否完备，结果表达是否清晰，评估交流与合作是否充分等方面。要培养学生监控、调节自己思维过程的自觉性，反思、质疑、批判、评价和调节学习的习惯。要构建师生间、学生间平等、理解的互动环境及和谐氛围，为每位学生提供自由、充分地表达、演示各自认知和元认知的机会，使每位学生的认知和元认知在坦诚交往、差异交流中获得不同程度的发展和优化，逐步地“将外在的矫正性指示转变成自己的矫正性技能”，使学习真正成为一个由学生自我计划、自我监控、自我调节、自我实现、自我发展的认知和元认知交融的螺旋上升的过程。 （五）进行必要的物理元认知训练 在一项训练学生物理元认知的行动研究中，笔者经常采用的方法是，设置“自我提问单”，布置学生写“学习笔记”“思维留迹”和“言行报告”。 例如，学生听课时的“自我提问单”主要设置3个方面问题： 第一，我在听课吗？是，则继续；否，则调整。 第二，我听懂了吗？是，则继续；否，则记下疑问，课后请教老师。 第三，画出本节课的学习“概念图”。 又如，学生课后的“学习笔记”可以围绕几个方面，如这节课学到了什么，总结为一句话。这节课的学习任务是分哪几步来完成的？这节课还有什么不懂，是什么原因，如何弄懂？这节课中，最感兴趣的是什么？学习这节课的优势和缺陷在哪些方面？对自己和老师还有什么要求和建议？等。 作为方法的“思维留迹”是指学生将学习的过程、心理活动和学习结果通过笔录的形式记载下来，供研究者分析、研究的方法。作为方法的“言行报告”则是研究者将学生在学习中的“出声思维”和行为举止记录下来进行分析研究的方法。本文开头的这份“思维留迹”文本，就是取自笔者在某中学开展的一次物理元认知训练活动（选入本文时有改动）。
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