元認(rèn)知理論在初中物理解題中的應(yīng)用

◎ 朱 超

與其他學(xué)科相對(duì)比，物理的知識(shí)點(diǎn)更為深?yuàn)W、難懂，尤其在解題方面，許多初中生常常無(wú)法找到有效地解題思路?；诖?，元認(rèn)知理論在初中物理解題中得到廣泛應(yīng)用。通過(guò)元認(rèn)知理論的啟示，學(xué)生們能更好地審視自己的水平，提高解題的效率。下面，筆者通過(guò)分析元認(rèn)知理論的內(nèi)涵，從強(qiáng)化意識(shí)、掌握方法、注重監(jiān)控等角度分析元認(rèn)知理論在初中物理解題中有效應(yīng)用策略。

一、對(duì)元認(rèn)知理論內(nèi)涵的分析

所謂元認(rèn)知理論，代指人們?cè)谡J(rèn)知陌生事物的過(guò)程中，所進(jìn)行的一種靈活的思考活動(dòng)，通常需要思考者將認(rèn)知的過(guò)程和結(jié)果統(tǒng)籌為一體，形成完整、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R(shí)結(jié)構(gòu)。元認(rèn)知理論主要包括三個(gè)部分:①元認(rèn)知知識(shí)，是人們?cè)谶M(jìn)行認(rèn)知活動(dòng)時(shí)，所掌握的能解決該活動(dòng)或與該活動(dòng)有關(guān)的知識(shí)。在初中物理解題中，元認(rèn)知知識(shí)就是每一道習(xí)題所涉及的物理知識(shí)點(diǎn)。②元認(rèn)知體驗(yàn)，是指人們?cè)诮鉀Q問(wèn)題的過(guò)程中，所產(chǎn)生的各種各樣的情感體驗(yàn)。對(duì)于初中物理解題而言，元認(rèn)知體驗(yàn)主要指學(xué)生對(duì)題目的評(píng)價(jià)，比如這道題難不難? 做完這道題以后有什么樣的感想等等。③元認(rèn)知監(jiān)控，是指人們?cè)诮?jīng)過(guò)系統(tǒng)的認(rèn)知和體驗(yàn)之后，會(huì)在潛意識(shí)中如何調(diào)節(jié)自己、監(jiān)控自己，以改善自己的學(xué)習(xí)情況。在物理解題中，元認(rèn)知監(jiān)控可以認(rèn)為是學(xué)生反思、總結(jié)、改正的過(guò)程。

二、元認(rèn)知理論在初中物理解題中的有效應(yīng)用策略

1.強(qiáng)化意識(shí)，確定研究目標(biāo)

由于初中生年紀(jì)尚小，性格相對(duì)浮躁，在做物理題的過(guò)程中，很容易三心二意。因此，教師需要有效應(yīng)用元認(rèn)知理論，通過(guò)其中的元認(rèn)知知識(shí)來(lái)強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)意識(shí)，幫助學(xué)生確定合理的學(xué)習(xí)目標(biāo)。通過(guò)這種教學(xué)方式，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的主觀能動(dòng)性。如果在解題過(guò)程中遇到題目比較復(fù)雜、解題難度較高的習(xí)題，教師可以根據(jù)學(xué)生的知識(shí)水平，細(xì)化解題目標(biāo)。

例如以下聲學(xué)例題:小明和小紅用兩個(gè)紙杯和一根細(xì)棉線制作出了一個(gè)“土電話”，①通過(guò)這個(gè)土電話，他們能在10m 的距離成功相互通話，這表明了( )。②仍舊是10m 遠(yuǎn)的距離，小明和小紅將細(xì)棉線換成了細(xì)金屬絲，用同樣大小的聲音說(shuō)話，發(fā)現(xiàn)電話里的聲音比以前更響了，這說(shuō)明( )。③小明和小紅在說(shuō)話時(shí)，小剛上前湊熱鬧，把中間的線捏住了，結(jié)果小明和小紅都聽不到對(duì)方的聲音，這是因?yàn)? )。以上三個(gè)問(wèn)題，全面考查了聲學(xué)的重要知識(shí)點(diǎn)。但這些問(wèn)題并沒(méi)有明確提出詢問(wèn)的目標(biāo)，而是讓學(xué)生結(jié)合物理現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行聯(lián)想和分析，學(xué)生可以根據(jù)元認(rèn)知理論，剖析以上問(wèn)題的本質(zhì)。例如第一問(wèn)的關(guān)鍵點(diǎn)是“這個(gè)電話能夠成功的通話”，換言之，是用細(xì)線鏈接的土電話能傳聲的原因。由此，該問(wèn)題就能聯(lián)系到聲學(xué)知識(shí)點(diǎn)“固體可以傳聲”。再比如第三問(wèn)，小剛捏住了線，土電話的傳聲功能就失效了，根據(jù)元認(rèn)知知識(shí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生的解題意識(shí)是“捏住線之后，這個(gè)土電話發(fā)生了什么變化”。很明顯，在外力的控制下，細(xì)線不再振動(dòng)，此時(shí)，就可以進(jìn)一步確定研究目標(biāo):在聲學(xué)知識(shí)里，有哪些知識(shí)點(diǎn)是和振動(dòng)有關(guān)?從而聯(lián)系到“振動(dòng)停止，發(fā)聲停止”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)以上分析過(guò)程，看似比較復(fù)雜的物理題就能迅速找到解題思路。

2.掌握方法，提高解題效率

根據(jù)元認(rèn)知理論中的元認(rèn)知體驗(yàn)，學(xué)生在解題時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的心理。解題成功時(shí)會(huì)積累自信，解題失敗時(shí)會(huì)沮喪。根據(jù)做題能力的不同，學(xué)生通常也會(huì)分成學(xué)優(yōu)生、中等生、學(xué)困生三種類型。學(xué)優(yōu)生能將學(xué)過(guò)的物理知識(shí)融會(huì)貫通，找出高效的解題策略。中等生的解題思路比較僵化，一般只能按照教師講過(guò)的例題來(lái)按圖索驥。學(xué)困生在解題上則困難重重，對(duì)于審題和應(yīng)用公式上都不夠熟練。因此，教師需要幫助學(xué)生掌握良好的解題方法，提高學(xué)生的解題效率，以加強(qiáng)學(xué)生的元認(rèn)知體驗(yàn)，變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。

例如:如圖一所示，某個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)掛著重力為G 的鐵塊P，正下方有一塊重力為3G 的條形磁鐵Q，P 和Q 均處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2G，試問(wèn)P 對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力為多少? P 對(duì)Q 的吸引力為多少? 地面對(duì)Q 的支持力為多少? 對(duì)于以上問(wèn)題，學(xué)生在剛開始解析時(shí)，很容易因?yàn)轭}目中受力類型太多而產(chǎn)生思維混亂的情況。對(duì)此，學(xué)生只需要根據(jù)力學(xué)概念，掌握最根本的解題思路:物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，要么不受外力作用，要么只受平衡力作用。由此，看似困難的問(wèn)題就能迎刃而解。比如解答該題的第二問(wèn)時(shí)，首先要分析P 的受力情況。由于P 為受力的靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)它所受到的所有力必然處于平衡狀態(tài)。其中，包括P 自身的重力、Q 的吸引力、彈簧測(cè)力計(jì)的拉力。而重力和吸引力向下，拉力向上，將數(shù)值代入進(jìn)去，就能計(jì)算出Q 對(duì)P的吸引力為G，而P 對(duì)Q 的吸引力與Q 對(duì)P 的吸引力為相互作用力，二者相等。通過(guò)轉(zhuǎn)化，就能求解出第二問(wèn)的答案。以此類推，以上的力學(xué)問(wèn)題萬(wàn)變不離其宗，都可以參考“物體平衡狀態(tài)時(shí)受力情況”這個(gè)物理概念來(lái)進(jìn)行針對(duì)性的分析。當(dāng)學(xué)生掌握了這種科學(xué)的解題方法和解析思路，就能形成“解題成功——積累自信”這種良好的元認(rèn)知體驗(yàn)。

3.注重監(jiān)控，積極反思總結(jié)

通過(guò)元認(rèn)知理論中的元認(rèn)知監(jiān)控，教師應(yīng)當(dāng)重視學(xué)生的自我監(jiān)控。每當(dāng)學(xué)生完成習(xí)題訓(xùn)練之后，都要讓學(xué)生積極反思和總結(jié)，找出做題過(guò)程中容易犯下的錯(cuò)誤，進(jìn)行針對(duì)性的改正。

例如，某行駛速度為18m/s 的汽車，在碰到紅燈時(shí)，以6m/s2 的加速度做勻減速運(yùn)動(dòng)，試問(wèn)剎車5s 后，汽車在剎車階段一共開了多遠(yuǎn)? 許多學(xué)生在遇到這個(gè)問(wèn)題時(shí)，常常會(huì)不假思索，直接套用勻減速的行程公式。而這種解題思路明顯錯(cuò)誤，因?yàn)閷W(xué)生們審題不仔細(xì)，沒(méi)有發(fā)覺(jué)該汽車在剎車3s 后就已經(jīng)停止運(yùn)動(dòng)這個(gè)情況。由此可見，教師要結(jié)合元認(rèn)知理論，培養(yǎng)學(xué)生自我監(jiān)控、隨時(shí)反思的做題習(xí)慣，能準(zhǔn)確排除題目中的干擾項(xiàng)，保障解題過(guò)程的準(zhǔn)確性。

綜上，通過(guò)元認(rèn)知理論的滲透，物理教師能準(zhǔn)確把握學(xué)生的學(xué)習(xí)心理，幫助學(xué)生重新梳理解題思路。通過(guò)長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)積累，學(xué)生不僅能掌握更多有效地解題方法，也能提高自身的認(rèn)知能力，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢硭季S均具有重要意義。