元認(rèn)知在高中物理教學(xué)中的滲透案例分析

樓建成

元認(rèn)知是近年來心理學(xué)研究的熱點(diǎn)之一.什么是物理元認(rèn)知，如何將相關(guān)理論運(yùn)用于物理教學(xué)是很多教師正在探索的問題.下面結(jié)合實(shí)例介紹筆者在高中物理教學(xué)中滲透該理論的具體操作.

一、物理元認(rèn)知的概念及其內(nèi)涵

1.物理元認(rèn)知的概念.物理元認(rèn)知是指，學(xué)習(xí)者對他人或自身的物理學(xué)習(xí)活動過程、結(jié)果以及相關(guān)事宜的認(rèn)知和調(diào)控.物理元認(rèn)知作為元認(rèn)知系統(tǒng)的子系統(tǒng)之一，與其他元認(rèn)知具有一些共同的地方.比如，學(xué)習(xí)者對自身認(rèn)知能力和認(rèn)知特征的具體認(rèn)識以及有關(guān)元認(rèn)知調(diào)控過程等.當(dāng)然，它也有著自身較為獨(dú)特的內(nèi)容.比如，對物理學(xué)的總體認(rèn)識，對物理學(xué)科特征的認(rèn)識，對物理思維、物理研究方法、物理探究策略等的認(rèn)知，以及對物理研究活動的獨(dú)特體驗(yàn)等.

2.物理元認(rèn)知的內(nèi)涵.物理元認(rèn)知包括物理元認(rèn)知的知識、物理元認(rèn)知的體驗(yàn)、物理元認(rèn)知的監(jiān)控.其中，元認(rèn)知知識是學(xué)習(xí)者對物理認(rèn)知活動的常規(guī)性認(rèn)識，也是學(xué)習(xí)者對于物理認(rèn)知活動影響因素，以及因素如何發(fā)生作用等問題的理解和認(rèn)識；元認(rèn)知體驗(yàn)是學(xué)習(xí)者在認(rèn)知活動中的情緒體驗(yàn)，當(dāng)學(xué)習(xí)者產(chǎn)生較為豐富且足夠清晰的體驗(yàn)時(shí)，會向其中注入全部精力，并且注意力集中，思維也將處于高度運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，進(jìn)而對具體的認(rèn)知活動產(chǎn)生影響；元認(rèn)知監(jiān)控則是學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)物理的過程中，有意識且積極地進(jìn)行規(guī)劃、調(diào)節(jié)、監(jiān)控、評價(jià)和反思等，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo).

二、元認(rèn)知在高中物理教學(xué)中的滲透案例

例如，在引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)加速度的相關(guān)概念時(shí)，筆者是這樣滲透元認(rèn)知的.

1.教學(xué)難點(diǎn)分析.加速度是連接運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)的橋梁，在整個(gè)物理學(xué)體系中的地位至關(guān)重要，但是對學(xué)生而言，這一概念非常抽象.在學(xué)生的生活中，大多以速度、位移、路程等概念來描述運(yùn)動問題，很少涉及對速度變化進(jìn)行研究.在學(xué)習(xí)本節(jié)之前，學(xué)生不會自發(fā)地對加速度進(jìn)行意義上的建構(gòu)，也很難區(qū)分速度、速度變化量以及速度變化率之間的差別.如果教師在教學(xué)中只是照本宣科，將概念進(jìn)行生硬的灌輸，學(xué)生就很難明白加速度到底是怎么回事，所以必須改變以往的教學(xué)策略.

2.教學(xué)片斷呈現(xiàn).教師啟發(fā)：我們一起來看一個(gè)實(shí)驗(yàn).有兩個(gè)斜面，一個(gè)比較陡峭，另一個(gè)較為平緩，我們將小車放于斜面頂部后讓其自由下滑.請思考：兩個(gè)斜面上的運(yùn)動情況存在什么差別？學(xué)生1回答：在陡峭的斜面上，小車運(yùn)動更快.學(xué)生2補(bǔ)充：在陡峭的斜面上，小車滑到底端的速度更大.教師評價(jià)：你們回答得很好.下面我來演示實(shí)驗(yàn)，請你們注意觀察小車速度變化快慢的差別.教師進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生則進(jìn)行針對性的觀察.教師總結(jié)：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象很明顯，小車的速度變化快慢的確存在差別.這一現(xiàn)象在生活中也廣泛存在.請大家看課件上所呈現(xiàn)的例子，思考相應(yīng)的問題.（1）公交車進(jìn)站，如果速度在短時(shí)間減小為0，會出現(xiàn)什么情況？（2）在短跑比賽中，運(yùn)動員是希望自己起跑過程的速度加快，還是速度減慢？（3）火車出發(fā)時(shí)，速度平緩提高，一段時(shí)間后達(dá)到高速；在射擊過程中扣動扳機(jī)，子彈在一瞬間就不見蹤跡.這表明什么？學(xué)生討論后，給出相應(yīng)的答案.教師引導(dǎo)：以上的實(shí)驗(yàn)和實(shí)例都說明速度的變化存在快慢之分，那么如何對這一內(nèi)容進(jìn)行描述呢？下面都是生活中的常見實(shí)例，你能通過對比，說明誰的速度變化得快嗎？在比較的過程中，你可以聯(lián)系運(yùn)動快慢的比較以及速度的定義方式.實(shí)例1：小朋友滑滑梯，經(jīng)過2 s，速度由0增加到3m/s；實(shí)例2：小球由高處自由下落，經(jīng)過2 s，速度由0增加到20m/s；實(shí)例3：火車出發(fā)，經(jīng)過100 s，速度由0增加到20m/s.學(xué)生回答：實(shí)例1和實(shí)例2都是歷時(shí)2 s，而實(shí)例2有更大的速度增量，因此它的速度變化更快；實(shí)例2和實(shí)例3速度變化量一致，但是實(shí)例2耗時(shí)更短，因此也是它的速度變化更快；實(shí)例1和實(shí)例3速度變化量不同，所用時(shí)間也不同，我們可以將其速度的變化量與所用時(shí)間作比，從而得出單位時(shí)間內(nèi)的速度變化情況，據(jù)此可以得出結(jié)論.教師評價(jià)：你們的思路很棒.物理學(xué)上，我們將速度的變化量與所用時(shí)間的比值稱為加速度.它就是用來表征速度變化快慢的物理量.由此，加速度的概念成功被引入.

3.設(shè)計(jì)意圖闡述.引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識一個(gè)陌生的概念，筆者先以演示實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課，為學(xué)生提供感性的認(rèn)識，引發(fā)學(xué)生對現(xiàn)象本質(zhì)的思考.在這一過程中，筆者對學(xué)生的回答予以肯定和鼓勵，同時(shí)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行補(bǔ)充，引導(dǎo)學(xué)生完善有關(guān)認(rèn)知.接著，筆者引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際，從已有的生活經(jīng)驗(yàn)中尋找新知識的切入口，同時(shí)提醒學(xué)生注意學(xué)習(xí)策略，幫助學(xué)生掌握常規(guī)的物理概念定義方法.