中學(xué)物理教學(xué)中元認(rèn)識的訓(xùn)練

1、.中學(xué)物理教學(xué)中元認(rèn)識的訓(xùn)練內(nèi)容提要 本文簡介了元認(rèn)知的概念,提出了元認(rèn)知的內(nèi)涵及其對教學(xué)的意義,并根據(jù)教學(xué)經(jīng)歷提出了中學(xué)物理教學(xué)中元認(rèn)知知識的傳授和才能的訓(xùn)練方式,為當(dāng)前深化教學(xué)改革提供了一個新的思路和作法。 認(rèn)知 元認(rèn)知 物理教學(xué) 評價元認(rèn)知是七十年代國外一些心理學(xué)家對學(xué)習(xí)過程進(jìn)展認(rèn)知成分的分析時提出來的概念,1983年介紹到我國后即引起心理學(xué)界及教育界的重視,近年來已由理論討論開展到學(xué)科教學(xué)領(lǐng)域。元認(rèn)知概念提示我們對認(rèn)知進(jìn)展再認(rèn)知,為教育工作者進(jìn)展教學(xué)改革,進(jìn)步教育質(zhì)量翻開了一條新的思路。元認(rèn)知“是個體對自身認(rèn)知過程的知識和意識,也可稱為檢驗、調(diào)整和評價個體思維才能。元認(rèn)知這一概念的內(nèi)涵

2、筆者認(rèn)為可以分為三個部分:元認(rèn)知知識指認(rèn)識自己的認(rèn)知過程所需的一切知識;元認(rèn)知才能指認(rèn)識、評價、監(jiān)視、調(diào)控自己的認(rèn)知過程所需要的一切才能;元認(rèn)知體驗指伴隨認(rèn)知過程所產(chǎn)生的理智和情感的體驗。而個體的元認(rèn)知知識與元認(rèn)知才能的綜合那么表現(xiàn)為其元認(rèn)知程度。將元認(rèn)知概念及其理論引入中學(xué)教學(xué),那么,強化學(xué)生的元認(rèn)知意識、增進(jìn)學(xué)生的元認(rèn)知知識、開展學(xué)生的元認(rèn)知才能、進(jìn)步學(xué)生的元認(rèn)知程度,就必然進(jìn)入我們的教學(xué)目的,使教學(xué)目的不再單指向各才能層次的知識的獲得,而將向認(rèn)識活動的過程挪動,并且由認(rèn)知目的擴展到了元認(rèn)知目的;教學(xué)目的不再單指向外顯型的行為目的,將更多地向內(nèi)隱型的心理活動目的挪動;教學(xué)目的不再以老師控制

3、的外控型目的為滿足,而向?qū)W生自控型的目的開展。教學(xué)目的的擴展和深化,必然引起教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及教學(xué)評價諸領(lǐng)域的相應(yīng)變化。顯然,學(xué)生的元認(rèn)知知識和才能,是學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)的根底,今天的教改應(yīng)當(dāng)深化到這個層次。1、元認(rèn)知知識的傳授元認(rèn)知知識涉及的面很寬。例如,關(guān)于學(xué)習(xí)活動的元認(rèn)知知識有:知道學(xué)習(xí)有哪些環(huán)節(jié),明確各環(huán)節(jié)的要求,理解怎樣才能做到這些要求的建議等;關(guān)于認(rèn)知活動的元認(rèn)知知識有:理解認(rèn)知有假設(shè)干心理過程,明確每一心理過程有假設(shè)干環(huán)節(jié)或子過程,理解個體心理過程有品質(zhì)的差異及改善品質(zhì)的假設(shè)干策略等;關(guān)于學(xué)科學(xué)習(xí)的元認(rèn)知知識又是因?qū)W科的不同而不同的,關(guān)于物理學(xué)習(xí)的元認(rèn)知知識有:知道物理學(xué)習(xí)有概念、

4、規(guī)律、實驗、思想方法等假設(shè)干方面,明確學(xué)習(xí)每一方面的意義和詳細(xì)要求,理解學(xué)習(xí)物理知識的不同層次的程度差異等。課堂教學(xué)的內(nèi)容主要由教科書提供,各學(xué)科教科書中蘊藏著以上元認(rèn)知內(nèi)容的某些部分。但教科書是以各學(xué)科知識構(gòu)造為系統(tǒng)來編寫的,關(guān)于元認(rèn)知的內(nèi)容是不系統(tǒng)的,而且往往是隱含的、點滴的,散見的,因此需要開掘教材中的元認(rèn)知成分,并加以系統(tǒng)化。而且元認(rèn)知知識與科學(xué)知識在學(xué)生心目中的地位也是不一樣的:后者是各種重要的、非重要的考試的對象,而前者從不是考試的對象,因此多數(shù)學(xué)生只把后者作為學(xué)習(xí)對象,于是加大了教學(xué)的難度。同時,還有一些元認(rèn)知知識如認(rèn)知活動是不出如今教材中的,因此還需要補充一些講座和文字材料、音

5、像材料或微機軟件。元認(rèn)知理論的引入,使教學(xué)內(nèi)容由教科書中外顯的知識深化到了書中蘊藏的元認(rèn)知因素;使教學(xué)內(nèi)容由以教材為主擴展到課外教育書籍或老師針對自己學(xué)生撰寫的補充材料;使教學(xué)內(nèi)容以學(xué)科內(nèi)容為主而又浸透了必要的、少量的、能為學(xué)生承受的心理學(xué)內(nèi)容及行為標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)習(xí)慣等教育內(nèi)容。筆者于最近六年時間中,努力致力于元認(rèn)知知識的傳播。除物理課堂教學(xué)浸透外,還在認(rèn)真洞察分析學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣現(xiàn)狀的根底上,針對學(xué)生實際分?jǐn)M“作業(yè)要求、“怎樣上好早讀、“怎樣上好課、“怎樣在家復(fù)習(xí)功課等一、兩千字的短文印發(fā)給學(xué)生,和其他老師一起向?qū)W生宣講短文內(nèi)容,努力擴展學(xué)生有關(guān)學(xué)習(xí)活動的元認(rèn)知知識。組織一、兩百個學(xué)生參加的“學(xué)習(xí)與

6、心理系列講座,和其他老師一起講演關(guān)于立志、意志、情感、注意、記憶各專題,努力擴展學(xué)生關(guān)于認(rèn)知過程的元認(rèn)知知識。2、元認(rèn)知才能的訓(xùn)練元認(rèn)知才能是區(qū)別于記憶力、想象力、思維才能等一般認(rèn)知才能的特殊才能,這種特殊才能通過意識元認(rèn)知方面的認(rèn)識和傾向、判斷對自己知識、才能現(xiàn)狀及認(rèn)知特點的評價等心理活動及調(diào)控行為對自己學(xué)習(xí)目的、手段、情緒施行調(diào)節(jié)控制表現(xiàn)出來的。其中,核心是調(diào)控。對某一詳細(xì)的元認(rèn)知活動來說,調(diào)控又可分為相統(tǒng)一的兩個階段。一個是監(jiān)測,即對自己某一認(rèn)識活動的判斷和評價;一個是控制,即對繼續(xù)下去的認(rèn)知活動的調(diào)節(jié)?？刂埔员O(jiān)測為根底,監(jiān)測以控制為目的。元認(rèn)知知識的獲得與學(xué)科知識的獲得一樣,是通過信息

7、的傳遞來完成的,元認(rèn)知才能的培養(yǎng)與各種一般才能的培養(yǎng)一樣,是通過行為規(guī)那么的訓(xùn)練來完成的。同時,元認(rèn)知才能又是較一般認(rèn)知才能層次更高的才能,因此關(guān)于元認(rèn)知才能訓(xùn)練的難度必然大于一般認(rèn)知才能訓(xùn)練的難度。我們先來看一個含有元認(rèn)知知識教學(xué)及才能培養(yǎng)的教學(xué)過程。為了培養(yǎng)學(xué)生良好的解題習(xí)慣,首先必須答復(fù)什么是良好的解題習(xí)慣,于是結(jié)合課堂教學(xué)逐漸向?qū)W生傳授有關(guān)物理的良好解題習(xí)慣的元認(rèn)知知識:第一、解題前充分思維的習(xí)慣。專心地、仔細(xì)地閱讀題目,分析題目所描繪的物理現(xiàn)象,弄清量、所求量和繁體構(gòu)造,在估計解題方向的根底上選擇最正確解題方案,都必須通過充分思維。第二,利用圖形輔助解題的習(xí)慣。圖形可以把題目所描繪的

8、或者考慮過程中的物理現(xiàn)象詳細(xì)化、形象化、模型化,使與未知條理化。第三,解題中書寫必要文字表達(dá)的習(xí)慣。文字表達(dá)是思維外顯的方式之一,書寫文字表達(dá)的過程也是理清解題思路、糾正偏向的過程。第四,解后反思的習(xí)慣,審視答案的正確性、真實性,回憶解題所用的知識、技能、思想方法,使解題中獲得的感性經(jīng)歷逐漸積累、升華為理性的知識、觀念。講解中既說明什么是良好的解題習(xí)慣,而且也說明為什么這是良好的解題習(xí)慣,以便于學(xué)生在理解的根底上去理論。但是,學(xué)生明確什么是和為什么是良好的解題習(xí)慣到愿意理論到真正形成良好的解題習(xí)慣,往往還有一個很長的過程。尤其是解后反思,很多學(xué)生認(rèn)為不必要,即使認(rèn)為必要也不想付諸理論,學(xué)生在這

9、個問題上的元認(rèn)知意識一般比針對自己學(xué)習(xí)方法的元認(rèn)知意識要差得多。于是,老師在傳授元認(rèn)知知識的根底上,需要創(chuàng)設(shè)問題情境,為學(xué)生提供理論時機,開展元認(rèn)知才能的訓(xùn)練工作。例如為培養(yǎng)解后反思的習(xí)慣,某次訓(xùn)練中老師給出如下課外練習(xí):“把四個阻值均為1歐的電阻與電動勢為6伏,內(nèi)阻為1歐的電源連接起來,要使外電路消耗的電功率為最大,其外電路的總電阻是多少?這四個電阻應(yīng)該怎樣連接?請同學(xué)們用盡可能多的方法去解這個問題。由于教材中已刪去了電源最大輸出功率的內(nèi)容,因此同學(xué)們沒有現(xiàn)成的思路可以利用。老師搜集學(xué)生的多種解法,讓學(xué)生陳述自己的思路,將各種解法的主要思路反響給全體學(xué)生。在這以后,解后反思的元認(rèn)知過程就開場

10、了。老師首先讓各種解法的學(xué)生表達(dá)是如何得到這種解法的,促使學(xué)生把自己和同學(xué)的認(rèn)知過程作為研究對象。其次讓學(xué)生討論這些解法是否可以歸類,促使學(xué)生評價同一認(rèn)知結(jié)果的不同認(rèn)知過程,由于不同解法搜集了七、八種之多,使得歸類工作富有創(chuàng)造性,學(xué)生討論得很有興趣。最后一致認(rèn)為主要解法有三類:一類是利用輸出功率P的關(guān)系式求極值。其中又有利用P與外電阻R的關(guān)系和P與干路電流I的關(guān)系兩種方法。每一方法中由于求極值的方法的不同而又有物理思想一樣,數(shù)學(xué)思路不同的各種解法。第二類是直接利用物理判斷解決問題。如當(dāng)外電阻等于內(nèi)電阻時,P有極大值?；螂娐分须娏鳛槎搪冯娏鞯囊话霑r,P有極大值。第三類是用窮舉法解決問題。算出這四

11、個電阻所有可能接法消耗的電功率,其中必有一個功率最大反過去就找到了功率最大時外電路的總阻值及各電阻的接法。歸類工作完成之后,進(jìn)展第三步,讓學(xué)生討論還有沒有其它解法,促使學(xué)生利用有意的考慮激活相關(guān)知識,進(jìn)一步獲得元認(rèn)知體驗。結(jié)果學(xué)生們發(fā)現(xiàn)進(jìn)展比較歸類有提示新的思路的作用。由于P還與端電壓U有關(guān)系,于是又找出用P與U的關(guān)系和P與I、U的關(guān)系的兩種屬于求極值一類的解法并獲得一個新推論:當(dāng)端電壓等于干路電流與內(nèi)阻的乘積時,P有極大值。這許多解法使學(xué)生們興奮并思路開展,于是又進(jìn)展第四步,討論哪種解法更好,促使學(xué)生評價不同思路在到達(dá)解題這個認(rèn)知目的中的優(yōu)劣,為認(rèn)知過程的調(diào)控打下認(rèn)識根底。學(xué)生們認(rèn)為第三類解

12、法局限性大,假如不給外電阻的情況就無法使用;第一類解法最正規(guī);第二類解法簡捷,但必須具有相關(guān)的物理知識。第五步,請做錯或做不起的同學(xué)表達(dá)原因,促使學(xué)生把出錯的認(rèn)知過程也作為研究對象,進(jìn)一步為認(rèn)知過程的調(diào)控打下認(rèn)識根底。同學(xué)們發(fā)現(xiàn)做不起的原因主要是數(shù)學(xué)知識不熟,不會求極值。做錯的思路主要是兩種:一種認(rèn)為電路中電流越大,消耗的功率也越大因此將四個電阻并聯(lián);一種認(rèn)為電阻越大,消耗的功率越大,因此將四個電阻串聯(lián)。這兩種思路的錯誤都在于作了根據(jù)不充分的物理判斷。在以上討論的根底上,老師對用求極值的方法和用物理判斷求解物理量的最大值或最小值問題進(jìn)展了總結(jié),說明了這兩種方法的特點、聯(lián)絡(luò)、區(qū)別及選用原那么。第

13、六步,讓學(xué)生說說解后反思的收獲,或者說說自己是否可以聽懂得各種解法,是否可以掌握各種解法,在其它類似的情況下估計自己是否能想起并正確運用這些解法,促使學(xué)生進(jìn)一步評價自己有關(guān)的知識與才能現(xiàn)狀,進(jìn)一步激發(fā)把自己和同學(xué)的認(rèn)知過程作為對象來研究的意識,進(jìn)一步感受伴隨認(rèn)知過程所產(chǎn)生的理智的和情感的體驗。這些討論本來已超出了一題多解的范圍而進(jìn)入了元認(rèn)知的領(lǐng)域,但當(dāng)老師把學(xué)生的思維閘門翻開之后,學(xué)生的思路往往不一定按老師預(yù)先的設(shè)想進(jìn)展。學(xué)生們又提出了新的問題。這道題按求極值的方法求出當(dāng)R=r=1歐時,輸出功率P有極大值,而所給外電路的四個電阻也恰好可以組合為1歐的電阻。那么假如外電路給的是三個1歐的電阻或五

14、個1歐的電阻,用它們不能組合為剛好1歐的電阻時,答案又該是多少呢?于是再進(jìn)一步討論,一致認(rèn)為,找一個組合,使該組合的總阻值比其它組合的總阻值更接近1歐就可以了。又有同學(xué)提出,我們對這個問題全貌還不清楚,要真正的清楚這個輸出功率變化的問題,應(yīng)該畫一個輸出功率隨外電阻變化的P-R圖象。畫出的圖象又促使同學(xué)們修正自己的判斷:由于圖線最大值的兩那么不對稱,因此應(yīng)將所有可能的外電阻值最接近1歐的一大一小兩個值帶入公式計算出功率,誰輸出功率大,誰就是答案。同學(xué)們感慨:沒想到這個問題外表上看不難,卻能這么深化地想下去,真有意思。這個教學(xué)過程,對我們有以下幾點啟示。第一,元認(rèn)知過程與認(rèn)知過程是互相交織、浸透的

15、。元認(rèn)知是對認(rèn)知的認(rèn)知,因此它發(fā)生在認(rèn)知之后,但不斷地對正在進(jìn)展的認(rèn)知的各個部分進(jìn)展認(rèn)知,就使元認(rèn)知與認(rèn)知互相交織、浸透,有時能互相剝離,有時竟不能。從教學(xué)的角度看,這兩者能區(qū)分就區(qū)分,以有利于學(xué)生元認(rèn)知意識的形成;不好區(qū)分的就不區(qū)分,因為這兩者能同樣是為學(xué)生的開展作奉獻(xiàn)的。在這個例子中,通過解后反思這個認(rèn)知與元認(rèn)知交織過程,學(xué)生對有關(guān)物理知識、思想方法、數(shù)學(xué)知識及其才能都得到增長和強化,學(xué)生對自己認(rèn)知過程的監(jiān)測、控制才能得到了訓(xùn)練,從中獲得了把認(rèn)知過程作為研究對象的成功的體驗。老師有必要反思整個教學(xué)過程的細(xì)節(jié),適當(dāng)區(qū)分認(rèn)知與元認(rèn)知,以獲得有關(guān)元認(rèn)知教學(xué)的反響。對學(xué)生那么只要留下解后反思好,把

16、自己或同學(xué)的思路進(jìn)展深化研究很有必要的印象就到達(dá)元認(rèn)知教學(xué)的根本目的了。為了從概念上區(qū)分認(rèn)知與元認(rèn)知因為元認(rèn)知也是一種認(rèn)知,我們不妨把對客體的認(rèn)知稱為客體認(rèn)知,而把對客體認(rèn)知的認(rèn)知稱為元認(rèn)知。第二,教學(xué)過程中,師生的互相作用增強了。老師的教學(xué)設(shè)計,不但要能指導(dǎo)學(xué)生的認(rèn)知活動,而且要能控制學(xué)生的元認(rèn)知活動較客體認(rèn)知更高層次的思維活動,老師對學(xué)生的作用加強了。學(xué)生的思路是老師用幾個程序性問題翻開的,而學(xué)生思路一旦翻開,就由他自己的方式開展,反過來又作用于老師,老師備課時只能在明確的教學(xué)目的下,決定討論的主題,對可能的結(jié)果作大致的估計,不可能、也不必要把一切情況部估計到,對學(xué)生的反作用老師應(yīng)學(xué)會臨機

17、應(yīng)變,學(xué)生對老師的作用也增強了。第三,把元認(rèn)知引入教學(xué),需要相應(yīng)的教學(xué)時間。增強了元認(rèn)知知識的傳授和元認(rèn)知才能培養(yǎng)等教學(xué)內(nèi)容,自然需要增加相應(yīng)的教學(xué)時間,特別是為了讓更多的同學(xué)開展思維,參加到元認(rèn)知活動之中,必須留足充分考慮、充分討論的時間。如剛剛所舉的例子,且不說讓學(xué)生在課外考慮討論所用的時間,單在課堂上聚集討論結(jié)果都需要較多的時間。為了獲得元認(rèn)知教學(xué)的時間,一是精心安排每堂課的教學(xué)內(nèi)容,適當(dāng)減少講解時間,增加師生共同活動時間,以便展現(xiàn)思維過程,并以它為對象進(jìn)展討論、研究。一是由課堂向課外延展,利用課外活動時間傳授非單純學(xué)科的元認(rèn)知知識。當(dāng)然上述詳盡討論只能是典型,不可能多,須仔細(xì)選擇和設(shè)計,以帶動零星訓(xùn)練。由以上的啟示可知,將元認(rèn)知引入教學(xué)后,其元認(rèn)知訓(xùn)練與一般教學(xué)是互相浸透的,并不增加新的教學(xué)方法,只是各種教學(xué)方法使用頻率、使用時間的比例有所變化,使其中教