劉玉中+任小超+程福華

摘 要：元認(rèn)知技能在物理解題過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用，在物理課堂教學(xué)中采用傳授元認(rèn)知知識(shí)、暴露解題思維和利用問(wèn)題單進(jìn)行解題思維訓(xùn)練等多種方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行元認(rèn)知訓(xùn)練可以提高學(xué)生在物理解題方面的元認(rèn)知水平，進(jìn)而促進(jìn)物理解題能力的提高.

關(guān)鍵詞：元認(rèn)知；元認(rèn)知技能；物理解題

作者簡(jiǎn)介：劉玉中（1972-），中學(xué)一級(jí)教師，碩士，研究方向物理課程與教學(xué)論.

物理解題活動(dòng)是一種認(rèn)知活動(dòng)同時(shí)伴隨著元認(rèn)知活動(dòng)，物理解題能力水平不但反映了個(gè)體解題的認(rèn)知能力水平也體現(xiàn)了個(gè)體解題過(guò)程的元認(rèn)知水平.解題能力水平高的學(xué)生相應(yīng)的元認(rèn)知水平也高，而那些解題能力水平差的學(xué)生，其元認(rèn)知水平也較低[1].若采用一定的訓(xùn)練方法提高物理解題的元認(rèn)知水平，將能夠提高學(xué)生的物理解題能力.本文擬對(duì)高中物理解題過(guò)程的元認(rèn)知水平和元認(rèn)知水平訓(xùn)練方法做進(jìn)一步的探討.

1 物理解題過(guò)程的元認(rèn)知水平

物理解題過(guò)程是一種認(rèn)知活動(dòng)，其認(rèn)知活動(dòng)的對(duì)象是題目本身所包含的各種信息，需要解題者調(diào)動(dòng)自身認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的物理知識(shí)和解題思維方法.解題過(guò)程同時(shí)也需要解題者從解題過(guò)程中獲得反饋信息，及時(shí)調(diào)節(jié)自己的認(rèn)知活動(dòng)，這就是解題過(guò)程的元認(rèn)知活動(dòng).元認(rèn)知在解題活動(dòng)中起支配作用，它對(duì)解題活動(dòng)的監(jiān)控作用減少了解題的盲目性和沖動(dòng)性，是成功解題的保障.根據(jù)元認(rèn)知概念的內(nèi)涵和解題的思維過(guò)程，可以把物理解題過(guò)程的元認(rèn)知水平分成以下幾個(gè)方面.

1.1 元認(rèn)知知識(shí)水平

物理解題的元認(rèn)知知識(shí)包括物理解題的一般思維過(guò)程的知識(shí)、個(gè)體在解題當(dāng)中的思維調(diào)節(jié)作用的知識(shí)及影響解題的知識(shí)因素和心理因素的知識(shí).依據(jù)現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)對(duì)知識(shí)的分類(lèi)，可以把物理解題的元認(rèn)知知識(shí)分為陳述性知識(shí)、程序性知識(shí)、條件性知識(shí).陳述性知識(shí)是指那些對(duì)事實(shí)、規(guī)則等的描述性知識(shí).程序性知識(shí)是以“如果/那么”表征的產(chǎn)生式規(guī)則.陳述性知識(shí)需要轉(zhuǎn)換為程序性知識(shí)才能被執(zhí)行而發(fā)生知識(shí)的作用[2].條件性知識(shí)是何時(shí)、為何要使用陳述性和程序性知識(shí)的知識(shí).比如楞次定律本身是一種陳述性知識(shí)，在根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流的方向時(shí)，學(xué)生要把楞次定律這樣的陳述性知識(shí)轉(zhuǎn)化為這樣的程序性知識(shí)：回路中原磁場(chǎng)的方向→磁通量的變化→感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向→感應(yīng)電流的方向，而 “有閉合回路、有磁通量變化”就是判斷感應(yīng)電流的條件性知識(shí).元認(rèn)知知識(shí)水平還跟元認(rèn)知知識(shí)的在大腦中的構(gòu)建方式有關(guān).有組織、有序列的元認(rèn)知知識(shí)比零碎、無(wú)序的元認(rèn)知識(shí)更有利于大腦的檢索、提取和應(yīng)用.為了更好地發(fā)揮元認(rèn)知技能在物理解題當(dāng)中的調(diào)節(jié)作用，教師應(yīng)圍繞怎樣成功解題這一中心幫助學(xué)生形成合理完善的元認(rèn)知知識(shí)結(jié)構(gòu)，這也是提高物理解題能力的重要途徑.

1.2 元認(rèn)知技能水平

元認(rèn)知技能是學(xué)生在解題思維活動(dòng)中運(yùn)用元認(rèn)知知識(shí)監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)和評(píng)估自己認(rèn)知行為和心理狀態(tài)的能力.例如，在解題時(shí)保持心理不緊張、有自信心；能夠在認(rèn)真審題的前提下尋找解題的方法和計(jì)劃，能夠執(zhí)行解題計(jì)劃，并不斷監(jiān)視和評(píng)價(jià)解題的進(jìn)程，發(fā)現(xiàn)某一步驟或思路存在某些錯(cuò)誤，能及時(shí)地進(jìn)行調(diào)整或修正；準(zhǔn)確判斷困難程度并依據(jù)困難程度分配時(shí)間；解題結(jié)束時(shí)能夠?qū)忸}過(guò)程進(jìn)行回憶、評(píng)價(jià)、總結(jié)，反思自己在解題中取得的新收獲和所犯的錯(cuò)誤.個(gè)體必須通過(guò)對(duì)元認(rèn)知知識(shí)的理解與運(yùn)用，通過(guò)解題實(shí)踐活動(dòng)不斷積累、完善元認(rèn)知知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，才能促進(jìn)元認(rèn)知技能水平的提高.

1.3 元認(rèn)知體驗(yàn)水平

元認(rèn)知體驗(yàn)包括認(rèn)知體驗(yàn)和情感體驗(yàn).認(rèn)知體驗(yàn)是指對(duì)當(dāng)前解題當(dāng)中的認(rèn)知進(jìn)展情況的覺(jué)察，情感體驗(yàn)是指解題當(dāng)中個(gè)體的情緒體驗(yàn)的感受.元認(rèn)知體驗(yàn)?zāi)軉拘呀忸}者調(diào)用元認(rèn)知技能保證解題活動(dòng)的順利進(jìn)行.例如，當(dāng)學(xué)生在解題時(shí)不知道該用哪個(gè)物理公式時(shí)，這可能會(huì)促使他聯(lián)想到該題涉及的是哪一物理現(xiàn)象或什么物理模型；解題時(shí)遇到困難也可能會(huì)體驗(yàn)到有焦慮的情緒產(chǎn)生，這時(shí)會(huì)使他想到這樣對(duì)解題是不利的，若隨即讓心態(tài)平靜下來(lái)，重新認(rèn)真審題，反而能夠找到解題的思路.在實(shí)際認(rèn)知活動(dòng)中，元認(rèn)知體驗(yàn)與元認(rèn)知技能是密不可能分的，元認(rèn)知體驗(yàn)為元認(rèn)知技能運(yùn)用提供必需的信息，使元認(rèn)知技能的運(yùn)用具有針對(duì)性.

2 物理解題的元認(rèn)知訓(xùn)練方法

元認(rèn)知訓(xùn)練的目的是提高學(xué)生在物理解題時(shí)的元認(rèn)知水平，具體訓(xùn)練應(yīng)圍繞提高元認(rèn)知的知識(shí)水平、技能水平和體驗(yàn)水平來(lái)進(jìn)行.一般分為兩個(gè)階段：先向?qū)W生傳授元認(rèn)知知識(shí)，然后訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的元認(rèn)知知識(shí)提高物理解題活動(dòng)中的元認(rèn)知技能水平和元認(rèn)知體驗(yàn)水平.

2.1 向?qū)W生傳授關(guān)于物理解題的元認(rèn)知知識(shí)

在向?qū)W生傳授元認(rèn)知知識(shí)的時(shí)候做到傳授陳述性、程序性和條件性元認(rèn)知知識(shí)兼顧并舉.通過(guò)習(xí)題講解讓學(xué)生對(duì)物理解題的一般過(guò)程有基本的認(rèn)知，讓學(xué)生知道解題過(guò)程中每一階段的知識(shí)和意圖.物理教學(xué)中解題的過(guò)程一般分為審題、尋找問(wèn)題的解法、表述解法和檢查評(píng)估四個(gè)階段.

2.1.1 審題

審題的目的是理解、吸收題目所提供的各種外部信息，明確問(wèn)題涉及的相關(guān)物理知識(shí)，弄清楚已知量和待求量，挖掘隱含條件，知道解題的大方向.在這個(gè)過(guò)程中，需要簡(jiǎn)單地畫(huà)出恰當(dāng)?shù)氖疽鈭D，將己知量、待求量、隱含量全部標(biāo)注在上面.畫(huà)示意圖或圖象并以具體的形態(tài)表明抽象的信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)題目信息的有效的外部表征，能夠減輕大腦的認(rèn)知負(fù)荷，幫助學(xué)生分析物理過(guò)程及其內(nèi)部知識(shí)間的聯(lián)系，經(jīng)常會(huì)提高問(wèn)題的解決速度[3].審題環(huán)節(jié)是極其重要的，影響到其它階段的有效進(jìn)展，是成功解題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，優(yōu)秀生用在審題上的時(shí)間通常比后進(jìn)生多也說(shuō)明了這一點(diǎn).

2.1.2 尋找問(wèn)題的解法

尋找解法的目的是找出解決問(wèn)題的具體路徑，包括現(xiàn)象分析和算法分析兩個(gè)不同的分階段[4].現(xiàn)象分析的目的是弄清楚題目當(dāng)中的基本物理現(xiàn)象及其聯(lián)系，找出物理模型并將相關(guān)的物理概念、定律和公式聯(lián)系起來(lái).算法分析是找出已知量與待求量之間具體關(guān)系的思考過(guò)程.在算法分析階段需要選擇適用的物理公式、建立具體方程式，用于解題的公式與本題所特定的物理現(xiàn)象、過(guò)程是相關(guān)的.如果物理過(guò)程里有幾個(gè)研究對(duì)象，學(xué)生必須知道研究對(duì)象的轉(zhuǎn)移，對(duì)不同研究對(duì)象進(jìn)行分析并發(fā)現(xiàn)它們之間的聯(lián)系，建立不同的方程式.在尋找解法的階段，要讓學(xué)生會(huì)選取合適的物理解題思維方法：如矢量分解合成法、圖象法、守恒法、等效法、臨界分析法、整體法、隔離法、逆向思維法等等.

2.1.3 表述解法

表述解法是把解法以書(shū)面文字的形式表達(dá)出來(lái)的過(guò)程.表述的基本要求是物理對(duì)象、過(guò)程、解題依據(jù)、題設(shè)字母符號(hào)表述要簡(jiǎn)明，主要的步驟、方程式、結(jié)果表達(dá)式及數(shù)值和單位要分行呈現(xiàn)，物理定律、公式等述語(yǔ)的表達(dá)要準(zhǔn)確.在書(shū)寫(xiě)步聚時(shí)，要注意仔細(xì)審視每個(gè)解題步驟，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤及時(shí)修正、更正.

2.1.4 檢查評(píng)估

物理解答完成后是要對(duì)解題過(guò)程進(jìn)行再認(rèn)識(shí)，檢查前三個(gè)階段的進(jìn)程中有無(wú)疏漏、錯(cuò)誤，包括解題方法是否準(zhǔn)確、書(shū)寫(xiě)是否規(guī)范、有無(wú)計(jì)算錯(cuò)誤、結(jié)果的合理性等.總結(jié)在解題當(dāng)中的體驗(yàn)、感悟以及自身是如何進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)節(jié)的.

物理解題還應(yīng)讓學(xué)生注意思維定勢(shì)的影響.思維定勢(shì)不利于解決物理情景相似但解題的某些細(xì)節(jié)又有區(qū)別的問(wèn)題.要讓學(xué)生不要受已做過(guò)的題的解法的誤導(dǎo)，做題時(shí)要從物理原理和規(guī)律出發(fā)對(duì)物理問(wèn)題認(rèn)真的具體分析.在解題過(guò)程不但由認(rèn)知成份的參與也有動(dòng)機(jī)和情感成份的參與，元認(rèn)知技能的運(yùn)用還需要依賴(lài)于動(dòng)機(jī)和情感[5].讓學(xué)生知道在解題過(guò)程時(shí)需要堅(jiān)持、自我激勵(lì)、意志的控制以避免干擾并朝著目標(biāo)前進(jìn).讓學(xué)生知道遇到問(wèn)題時(shí)該做什么以及不該做什么，應(yīng)當(dāng)勇于解決問(wèn)題而不是回避和容忍問(wèn)題.此外解題當(dāng)中要保持適度緊張的情緒和自信的態(tài)度，過(guò)度緊張的情緒和自卑的心理會(huì)抑制記憶和思維而導(dǎo)致解題的失敗[6].

2.2 按照元認(rèn)知訓(xùn)練問(wèn)題單進(jìn)行解題訓(xùn)練

元認(rèn)知訓(xùn)練的重要方法之一是教學(xué)生通過(guò)自我或他人提問(wèn)來(lái)指導(dǎo)自己運(yùn)用有效的思維程序去解題.具體做法是：向每位學(xué)生發(fā)一份“解決物理問(wèn)題的元認(rèn)知訓(xùn)練問(wèn)題單”，然后由教師在課堂上給學(xué)生示范訓(xùn)練怎樣使用問(wèn)題單，再由學(xué)生按照問(wèn)題單自我提問(wèn)或兩人一組相互提問(wèn)進(jìn)行元認(rèn)知訓(xùn)練.隨物理題目包含的物理知識(shí)不同，自我提問(wèn)單的某些內(nèi)容可做一些適當(dāng)調(diào)整.教師要激發(fā)學(xué)生的主體意識(shí)，強(qiáng)化方法的練習(xí)，由有意識(shí)練習(xí)向自覺(jué)使用不斷過(guò)渡，最后形成元認(rèn)知調(diào)控水平.

解決物理問(wèn)題的元認(rèn)知訓(xùn)練問(wèn)題單：

（1）審題階段：全面了解題目所給的信息？ 全部把握題中的己知、未知、隱含條件了嗎？必要時(shí)畫(huà)出示意圖.

（2）尋找解法階段：確定了研究對(duì)象嗎？該研究對(duì)象所適用的是什么物理模型？能想到哪些物理知識(shí)列出方程式？用到的解題思維方法合理嗎？

（3）表述解法階段：書(shū)寫(xiě)的每個(gè)解題步驟都是正確的嗎？每一步的理論依據(jù)是什么？有無(wú)計(jì)算及物理語(yǔ)言表達(dá)規(guī)范錯(cuò)誤.

（4）檢查評(píng)估階段：重新檢查前面的解題過(guò)程了嗎？什么地方是思維的關(guān)鍵？還有沒(méi)有其它的解法？

2.3 營(yíng)造互動(dòng)氛圍，暴露解題思維過(guò)程

解題思維的暴露就是把解題時(shí)大腦的思維活動(dòng)用言語(yǔ)表達(dá)出來(lái)，在解題的每一階段向別人敘述自己的“理由”，目的是通過(guò)向別人展示自己解題的思維過(guò)程，讓別人發(fā)現(xiàn)自己的思維中存在的問(wèn)題，以便于發(fā)展自己的思維調(diào)節(jié)技能.在展示物理題目之后，教師可以向?qū)W生示范自己解題的思維過(guò)程而不是單純講解題步驟，示范時(shí)要貼近學(xué)生實(shí)際，考慮到學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)基礎(chǔ)和思維水平.教師在平時(shí)習(xí)題的講解時(shí)也應(yīng)多向?qū)W生呈現(xiàn)解題的思維過(guò)程和方法，讓學(xué)生領(lǐng)悟元認(rèn)知技能應(yīng)起到的作用，這樣有利于發(fā)展學(xué)生的思維能力和思維調(diào)節(jié)能力.

對(duì)話(huà)策略是發(fā)展學(xué)生的元認(rèn)知技能的重要教學(xué)策略，在課堂教學(xué)時(shí)需要適時(shí)開(kāi)展對(duì)話(huà)教學(xué)，無(wú)論是師生對(duì)話(huà)還是生生對(duì)話(huà)都是一種思維的展現(xiàn)過(guò)程，針對(duì)某個(gè)問(wèn)題展開(kāi)質(zhì)疑、爭(zhēng)辯從迷誤走向豁然開(kāi)朗，不但能讓學(xué)生領(lǐng)略思維的邏輯性，而且讓學(xué)生體驗(yàn)到了如何監(jiān)控思維、如何調(diào)節(jié)思維.在學(xué)生獨(dú)自解決物理問(wèn)題的時(shí)候，雖然不能向別人暴露自己的思維，但可以指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)內(nèi)部語(yǔ)言也就是默聲的自言自語(yǔ)敘述解題每一步的理由，敘述理由本身是在進(jìn)行思維調(diào)控，有利于解題成功.

2.4 建立錯(cuò)題本，對(duì)錯(cuò)題進(jìn)行歸因性總結(jié)

優(yōu)秀學(xué)生的常用物理學(xué)習(xí)方法之一就是建立錯(cuò)題本.對(duì)錯(cuò)題的總結(jié)不但是糾錯(cuò)的過(guò)程，更是一種反省性思考的過(guò)程，有利于防止類(lèi)似錯(cuò)誤的重復(fù)發(fā)生，積累解題經(jīng)驗(yàn)，提升解題思維能力.學(xué)生解題的錯(cuò)誤可以分為知識(shí)型錯(cuò)誤和非知識(shí)型錯(cuò)誤[7].知識(shí)型錯(cuò)誤分為：基本概念不清；基本規(guī)律反映的關(guān)系及適用條件不明；不能正確識(shí)別或建立物理模型；對(duì)題設(shè)條件的物理含義和數(shù)學(xué)關(guān)系把握不準(zhǔn)；數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)方法欠缺等.非知識(shí)型錯(cuò)分為：思維邏輯性差；邏輯方法運(yùn)用不當(dāng)；忽視了隱含條件；被無(wú)關(guān)信息誤導(dǎo)；粗心大意；注意力不集中；情緒緊張；直覺(jué)的非邏輯性等.教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生按上述錯(cuò)誤分類(lèi)方法對(duì)錯(cuò)題進(jìn)行有針對(duì)性的錯(cuò)誤歸因和總結(jié)，使學(xué)生養(yǎng)成一種習(xí)慣并堅(jiān)持下去就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的益處.

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