論物理師范生元認(rèn)知培養(yǎng)①

論物理師范生元認(rèn)知培養(yǎng)①

田長偉

(華東師范大學(xué)上海200241)

摘 要：本文結(jié)合自身工作經(jīng)驗(yàn)與元認(rèn)知理論，對(duì)物理師范生元認(rèn)知——元認(rèn)知知識(shí)、元認(rèn)知體驗(yàn)、元認(rèn)知監(jiān)控的培養(yǎng)進(jìn)行一定的探討.

關(guān)鍵詞：物理師范生元認(rèn)知培養(yǎng)

收稿日期：(2014-12-23)

元認(rèn)知概念于1976年由心理學(xué)家Flavell提出，指的是認(rèn)知主體對(duì)自己的認(rèn)知過程、結(jié)果或與之相關(guān)的活動(dòng)的認(rèn)識(shí)[1]，其實(shí)質(zhì)是認(rèn)知主體的自我意識(shí)和自我監(jiān)控.依據(jù)Flavell的觀點(diǎn)和國內(nèi)的研究[2]，元認(rèn)知的結(jié)構(gòu)包括元認(rèn)知知識(shí)、元認(rèn)知體驗(yàn)和元認(rèn)知監(jiān)控3個(gè)部分.

元認(rèn)知不同于認(rèn)知，它反映了對(duì)于自己“認(rèn)知”的認(rèn)知，是一種較為高級(jí)的思維活動(dòng).在認(rèn)知過程中，元認(rèn)知監(jiān)測(cè)認(rèn)知活動(dòng)的進(jìn)展，給主體提供有關(guān)進(jìn)展的信息，對(duì)認(rèn)知加工過程積極控制，間接促進(jìn)認(rèn)知進(jìn)展.兩者功能上緊密相聯(lián)，共同作用，促進(jìn)認(rèn)知目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)[3].

相應(yīng)地,就物理方面而言,一般把個(gè)體對(duì)物理認(rèn)知的認(rèn)知稱為物理元認(rèn)知，指?jìng)€(gè)體對(duì)自己或他人物理認(rèn)知活動(dòng)的過程、結(jié)果及其有關(guān)事項(xiàng)的認(rèn)識(shí)和控制，它包括物理元認(rèn)知知識(shí)、物理元認(rèn)知體驗(yàn)和物理元認(rèn)知監(jiān)控3個(gè)方面[4].物理元認(rèn)知知識(shí)包括物理認(rèn)知主體方面的知識(shí)，物理認(rèn)知材料、目標(biāo)等方面的知識(shí)，物理認(rèn)知中策略方面的知識(shí).物理元認(rèn)知體驗(yàn)是指伴隨物理認(rèn)知活動(dòng)產(chǎn)生的認(rèn)知體驗(yàn)和情感體驗(yàn).物理元認(rèn)知監(jiān)控，指主體在物理認(rèn)知活動(dòng)的全過程中，以認(rèn)知活動(dòng)本身為意識(shí)對(duì)象，不斷對(duì)其進(jìn)行積極的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，一般包括制訂計(jì)劃、監(jiān)控活動(dòng)、調(diào)節(jié)過程3個(gè)環(huán)節(jié).筆者在指導(dǎo)物理師范生實(shí)踐的過程中發(fā)現(xiàn)，目前物理師范生的元認(rèn)知能力比較薄弱.

1物理師范生元認(rèn)知現(xiàn)狀

為了了解物理師范生的元認(rèn)知現(xiàn)狀，筆者協(xié)助任課老師在我校2011級(jí)學(xué)生的“中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能實(shí)訓(xùn)”課中設(shè)置了一系列元認(rèn)知問題；在物理師范生的微格與教學(xué)設(shè)計(jì)課指導(dǎo)時(shí)，對(duì)他們課堂教學(xué)設(shè)計(jì)中的元認(rèn)知進(jìn)行了調(diào)查.從學(xué)生回答和調(diào)查結(jié)果上看來，師范生元認(rèn)知存在以下問題.

1.1物理師范生認(rèn)知主體方面的知識(shí)欠缺

物理師范生對(duì)中學(xué)生心理特征與學(xué)習(xí)特征了解不夠深入.在“構(gòu)建伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)需要怎樣的認(rèn)知背景？”“對(duì)發(fā)電機(jī)原理實(shí)驗(yàn)，課堂上應(yīng)該采取怎樣的設(shè)問策略？”等問題中，師范生對(duì)學(xué)習(xí)和教學(xué)中需要提供什么樣的認(rèn)知背景支持，以及如何依據(jù)學(xué)生的心理特點(diǎn)設(shè)問不清楚.

1.2物理師范生認(rèn)知材料知識(shí)欠缺*①本文中實(shí)驗(yàn)素材均來自華東師范大學(xué)物理教師教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，文中引用的問題多數(shù)來自華東師范大學(xué)出版社出版的《教師教育技能實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)手冊(cè)(物理卷)》，部分問題筆者略有改動(dòng).

物理師范生雖然熟悉概念、規(guī)律及其應(yīng)用，但對(duì)習(xí)得概念、規(guī)律的認(rèn)知環(huán)節(jié)，構(gòu)建出概念、規(guī)律意義的思維歷程不清晰.在課程中，我們?cè)O(shè)置了“簡(jiǎn)述構(gòu)造運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性原理實(shí)驗(yàn)所需要的認(rèn)知環(huán)節(jié)”、“簡(jiǎn)述把握魚洗實(shí)驗(yàn)主要特征所需要的主要認(rèn)知環(huán)節(jié)”等問題[5]，期望師范生理清自己的思維歷程，依照“觀察—比較—分析”具體回答即可，但開始階段多數(shù)人答非所問.

1.3物理師范生物理策略的運(yùn)用不正確

物理教學(xué)的成功離不開物理策略的正確使用，然而在將物理策略運(yùn)用于客觀的物理情景中時(shí)，師范生存在一定的問題.比如，在“小球賽跑”實(shí)驗(yàn)(如圖1)中，我們要求學(xué)生選用適當(dāng)?shù)奈锢韴D像同時(shí)去描述小鋼球在兩個(gè)軌道上的運(yùn)動(dòng).一個(gè)是直線傾斜軌道，另一個(gè)是始末端與直線軌道相同、中間向下彎的傾斜軌道.所有學(xué)生均使用位移-時(shí)間圖像和速度-時(shí)間圖像，并自認(rèn)為是正確的.而本實(shí)驗(yàn)中，這兩種圖像是無法達(dá)到要求的.在教學(xué)設(shè)計(jì)課中，筆者發(fā)現(xiàn)了類似物理策略的錯(cuò)誤運(yùn)用.

圖1　“小球賽跑”實(shí)驗(yàn)

1.4物理師范生教學(xué)監(jiān)控和調(diào)節(jié)能力較弱

在對(duì)物理師范生進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)的過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，多數(shù)人在進(jìn)行微格教學(xué)時(shí)存在照本宣科讀教案的情況，對(duì)學(xué)生的提問無法很好的回應(yīng)，不能及時(shí)調(diào)整教學(xué)思路；在習(xí)題教學(xué)中只注重一種解題方法的講授，缺乏思路形成的引導(dǎo).如在動(dòng)能定理涉及兩個(gè)過程的問題中，直接講每個(gè)過程利用動(dòng)能定理，對(duì)為何運(yùn)用動(dòng)能定理及全過程利用動(dòng)能定理并不提及.在學(xué)生提出質(zhì)疑時(shí)，不能及時(shí)調(diào)整.

總體看來，物理師范生元認(rèn)知能力總體較為薄弱，折射出元認(rèn)知培養(yǎng)的缺失.然而，學(xué)會(huì)認(rèn)知自己的物理認(rèn)知過程，達(dá)到物理學(xué)習(xí)和教學(xué)的自我監(jiān)控與調(diào)節(jié)，是成長為一名合格物理教師的關(guān)鍵[6].同時(shí)，這也為物理師范生的培養(yǎng)指明了方向——教學(xué)中必須滲透元認(rèn)知的培養(yǎng).

2物理師范生元認(rèn)知的培養(yǎng)策略

2.1物理元認(rèn)知知識(shí)的培養(yǎng)策略

教師只有在熟悉中學(xué)物理認(rèn)知任務(wù)，了解中學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，物理策略使用正確的基礎(chǔ)上，才可以成功完成物理教學(xué).對(duì)物理師范生的培養(yǎng)過程中，可以從以下幾個(gè)方面入手.

(1)物理師范生認(rèn)知主體方面知識(shí)的培養(yǎng)

物理師范生將來走入工作崗位，他們的教學(xué)對(duì)象是12～19歲的中學(xué)生.該年齡段學(xué)生的心理發(fā)展現(xiàn)狀、思維風(fēng)格、認(rèn)知差異等等，是物理師范生成為合格的物理教師必須熟悉的.筆者認(rèn)為，可以從以下幾個(gè)方面指導(dǎo)物理師范生深入了解中學(xué)生的心理.

首先，強(qiáng)化師范生對(duì)所學(xué)心理學(xué)理論的應(yīng)用.物理師范生的實(shí)踐類課程中應(yīng)滲透更多青年心理學(xué)方面的內(nèi)容，增進(jìn)對(duì)中學(xué)生學(xué)習(xí)心理的了解.其次，以理論為基礎(chǔ)，引導(dǎo)物理師范生分析物理學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn).也就是說，教師應(yīng)指導(dǎo)他們以過來人的身份，在學(xué)習(xí)教育理論和心理理論的過程中，反復(fù)體會(huì)與思考自身及周圍人的學(xué)習(xí)，加深對(duì)物理學(xué)習(xí)中心理變化的理解，將自身的理解應(yīng)用于實(shí)際問題.

再次，改良現(xiàn)有實(shí)習(xí)記錄形式.現(xiàn)行的實(shí)習(xí)記錄本的主要內(nèi)容只是中學(xué)教師如何組織教學(xué)的記錄，缺乏對(duì)學(xué)生行為及課堂反應(yīng)的記錄，對(duì)物理師范生增加對(duì)學(xué)生的了解不利.教學(xué)是教與學(xué)的統(tǒng)一，因此，教育見習(xí)與實(shí)習(xí)的過程中，師范生的課堂記錄本中應(yīng)設(shè)置觀察學(xué)生行為的部分.在這一部分著重記錄學(xué)生課堂表現(xiàn)，學(xué)習(xí)中的行為等.教師可以不定期組織小組討論，運(yùn)用教育學(xué)和心理學(xué)原理對(duì)此進(jìn)行分析.亦或在最終提交報(bào)告時(shí)，設(shè)置學(xué)生行為觀察與心理分析一項(xiàng).促進(jìn)深入探尋中學(xué)生物理學(xué)習(xí)的心理特征，為其物理教學(xué)符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律打基礎(chǔ).

(2)物理師范生認(rèn)知材料知識(shí)的培養(yǎng)

教師要指導(dǎo)物理師范生從“生成”的角度理解概念、規(guī)律，物理師范生至少經(jīng)過了8年的物理學(xué)習(xí)，許多物理概念、規(guī)律、方法的運(yùn)用已經(jīng)高度自動(dòng)化，許多對(duì)中學(xué)生較難的內(nèi)容，在他們看來，已經(jīng)變得簡(jiǎn)單自然.而他們學(xué)會(huì)這些概念、規(guī)律、方法等經(jīng)歷了怎樣的認(rèn)知?dú)v程，多數(shù)人不甚清楚，而這些問題恰恰對(duì)中學(xué)物理教學(xué)有重要的意義.筆者認(rèn)為可以從以下方面入手.

首先，教師應(yīng)提倡思維稚化[7]，指導(dǎo)物理師范生有意回到中學(xué)生的角度去理解物理認(rèn)知材料，嘗試從中學(xué)生角度思考物理信息的加工.比如重心的概念，在每一個(gè)物理師范生眼里都覺簡(jiǎn)單，然則中學(xué)生卻需要經(jīng)歷直觀到抽象的思維歷程才能理解這一物理概念.為了激活概念內(nèi)涵，我們可以用削尖的鉛筆去頂一塊不規(guī)則塑料板，發(fā)現(xiàn)只有一個(gè)特殊的點(diǎn)可以支撐起整個(gè)板，其他點(diǎn)卻不可以，如圖2和圖3所示.貼近中學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)展示物理概念內(nèi)涵，加工物理信息，有助于教學(xué)水平的提高.

圖2　削尖的鉛筆和不規(guī)則的塑料板

圖3　只有一個(gè)特殊點(diǎn)可用鉛筆尖支撐起整個(gè)板

此外，在物理師范生的培養(yǎng)中，教師在教學(xué)時(shí)，可以有意識(shí)地結(jié)合物理學(xué)史，揭示知識(shí)產(chǎn)生過程，如自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的確立過程、伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)中思路的由來、電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)始末等等，展示物理學(xué)科發(fā)展的歷程.將物理概念、公式、定理的發(fā)現(xiàn)背景提供給他們，引導(dǎo)他們主動(dòng)參與物理概念的形成過程，理解物理定理和公式的發(fā)現(xiàn)過程，體會(huì)物理思想方法的滲透過程.

(3)物理師范生認(rèn)知策略知識(shí)的培養(yǎng)

物理學(xué)在發(fā)展過程中，形成了獨(dú)特的認(rèn)知客觀世界和解決問題的策略，如整體法、圖像法等，物理教學(xué)的成功也離不開這些策略知識(shí)的準(zhǔn)確運(yùn)用，因此，在物理師范生培養(yǎng)的過程中，教師要指導(dǎo)他們學(xué)習(xí)并內(nèi)化物理策略性知識(shí).筆者認(rèn)為策略的培養(yǎng)可以從以下幾個(gè)方面入手.

首先，教師可以指導(dǎo)物理師范生對(duì)物理策略有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)：物理中有哪些策略可以運(yùn)用，哪些是首選策略，哪些是備選策略.其次，教師要合理選擇所要傳授認(rèn)知策略的認(rèn)知活動(dòng)，剖析所運(yùn)用的認(rèn)知策略，將認(rèn)知策略的規(guī)則、特征及適用條件呈現(xiàn)給他們[8].再次，除方法課的教學(xué)課外，增加方法類課型的說課，讓他們有意切換到教師的角度，理解什么時(shí)候利用何種策略，以及為什么使用這種策略.教師可以選擇中學(xué)物理的任一章節(jié)或章節(jié)片斷，組織師范生進(jìn)行說課.比如在“探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系”中，在說課中，物理師范生要對(duì)為什么實(shí)驗(yàn)中選擇控制變量法，什么時(shí)候利用控制變量法，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)為什么要使用圖像法進(jìn)行說明，以增進(jìn)他們對(duì)策略使用規(guī)則的了解.

2.2物理元認(rèn)知體驗(yàn)的培養(yǎng)策略

物理元認(rèn)知體驗(yàn)是連接物理元認(rèn)知知識(shí)和物理元認(rèn)知監(jiān)控的橋梁，主體在傾注了全部感情，具有高度自覺思維的物理認(rèn)知活動(dòng)中，往往會(huì)產(chǎn)生清晰而深刻的物理元認(rèn)知體驗(yàn).

據(jù)筆者的觀察，一般在面對(duì)新穎且較復(fù)雜的物理認(rèn)知任務(wù)時(shí)，如物理實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、復(fù)雜習(xí)題解決、物理課堂教學(xué)等，物理師范生的元認(rèn)知體驗(yàn)會(huì)較為清晰深刻.因此，筆者參與授課的課程之中，設(shè)置了大量的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的問題.如“請(qǐng)你利用靜電感應(yīng)法，設(shè)計(jì)使物體帶電的實(shí)驗(yàn)，并利用圖示表示電荷變化過程.”“請(qǐng)你利用所給器材，設(shè)計(jì)揭示感應(yīng)電流方向的探究性實(shí)驗(yàn)方案.”“設(shè)計(jì)展示單擺運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)驗(yàn)方案.”……筆者采用逐步提示的方式，使他們認(rèn)識(shí)到自己的認(rèn)知?dú)v程，鍛煉其結(jié)合物理情景逐級(jí)優(yōu)化任務(wù)解決方案，加強(qiáng)其認(rèn)知感受.

實(shí)際課堂教學(xué)中，新教師會(huì)遇到課堂授課冷場(chǎng)、學(xué)生不配合等各種情況.為此，在微格教學(xué)中，筆者利用一課時(shí)時(shí)間，刻意要求臺(tái)下學(xué)生采用不配合、對(duì)有疑問的地方稍加“搗亂”的方式，模擬授課受阻的情況，進(jìn)行授課焦慮體驗(yàn).豐富學(xué)生元認(rèn)知體驗(yàn)的同進(jìn)，促使他們對(duì)教學(xué)改進(jìn)進(jìn)行思考.

同時(shí)，教師可以充分利用以上載體，引導(dǎo)物理師范生將自己的感悟與體會(huì)以隨筆或日記的形式記下，這也能在一定程度上加強(qiáng)其認(rèn)知感受，例如，不斷調(diào)整復(fù)雜問題解決的思路來解決問題的感想；促進(jìn)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)的情景設(shè)計(jì)體會(huì)；由于語言的表達(dá)欠妥，使學(xué)生對(duì)本節(jié)課的物理知識(shí)理解不到位的感受等.以此，加強(qiáng)學(xué)生元認(rèn)知體驗(yàn)，促使他們調(diào)用相關(guān)的元認(rèn)知知識(shí)及監(jiān)控策略，優(yōu)化自身的認(rèn)知過程和教學(xué)行為.

2.3物理元認(rèn)知監(jiān)控的培養(yǎng)策略

元認(rèn)知監(jiān)控是個(gè)體對(duì)物理認(rèn)知過程的整體把握，元認(rèn)知監(jiān)控的核心是反思.因此，元認(rèn)知監(jiān)控培養(yǎng)就是通過各種形式去反思自己認(rèn)知活動(dòng)和教學(xué)行為.觀察并分析物理認(rèn)知活動(dòng)中的行為，對(duì)活動(dòng)整體進(jìn)行反思，得出有效指導(dǎo)物理教學(xué)的結(jié)論.反思的形式多種多樣，在物理師范生的培養(yǎng)過程中，教師可以采用以下形式促進(jìn)學(xué)生反思.

(1)學(xué)習(xí)和教學(xué)自我追問

在物理師范生的培養(yǎng)過程中，教師應(yīng)指導(dǎo)督促學(xué)生寫學(xué)習(xí)后記和寫教學(xué)后記，主要記載他們學(xué)習(xí)和教學(xué)的自我追問.筆者認(rèn)為后記中可以著重記錄以下問題：“我學(xué)的是什么？”“曾經(jīng)遇到過類似的任務(wù)嗎？”“其解決方法有哪些？”“我今天要講的東西是什么？”“我是怎樣講的？為什么這么講？”“我有沒有考慮學(xué)生的思維特征，學(xué)生的反應(yīng)如何？”“能換種方法講嗎？”等等.通過一系列自我追問，有利于他們理清認(rèn)知?dú)v程，發(fā)現(xiàn)認(rèn)知障礙所在.為他們?cè)诮虒W(xué)中及時(shí)調(diào)整教學(xué)方法，改進(jìn)教學(xué)措施，形成優(yōu)良教學(xué)風(fēng)格奠定基礎(chǔ).

(2)詳細(xì)描述與討論分析

詳細(xì)描述自己的觀察結(jié)果、思考總結(jié)、認(rèn)知?dú)v程是教師技能的重要組成部分，也是教師進(jìn)行反思的重要手段之一.在物理師范生的培訓(xùn)中，教師應(yīng)要求他們對(duì)物理現(xiàn)象能夠詳細(xì)描述，并能表達(dá)出各認(rèn)知環(huán)節(jié)在達(dá)到教學(xué)目標(biāo)中的意義.為此，筆者所授課程之中，設(shè)置有大量描述現(xiàn)象的問題.“請(qǐng)你描述一下雅各布天梯的現(xiàn)象.”“請(qǐng)你描述自主爬坡的現(xiàn)象.”“請(qǐng)你記錄單擺的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象.”……促使師范生合理組織語言，將客觀事實(shí)表述清楚，間接幫助他們理清自我認(rèn)知環(huán)節(jié)，為其教學(xué)中準(zhǔn)確表達(dá)奠定基礎(chǔ).在詳細(xì)描述自己所觀察到的情景基礎(chǔ)上，筆者建議教師鼓勵(lì)學(xué)生分組討論分析，以“教什么”為具體對(duì)象，探知并思考“何時(shí)教”、“在何處教”、“為什么教”、“怎樣教”，促使他們主動(dòng)對(duì)物理學(xué)科教學(xué)進(jìn)行思考，掌握物理學(xué)科教學(xué)規(guī)律.

總之，在物理師范生的培養(yǎng)過程中，教師應(yīng)采用“具體經(jīng)驗(yàn)載體—觀察討論分析—抽象思考概括—實(shí)踐積極驗(yàn)證”的程序指導(dǎo)他們進(jìn)行有效地反思，使他們明晰元認(rèn)知監(jiān)控的各個(gè)環(huán)節(jié)，養(yǎng)成即時(shí)反思的習(xí)慣，并在實(shí)踐中不斷地運(yùn)用，為其快速向研究型教師成長指明方向.

參 考 文 獻(xiàn)

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