物理問題解決與元認知研究論文
【摘要】文章結(jié)合具體學科，分析了元認知在物理問題解決過程中的作用，以及如何通過物理問題解決對元認知進行有效開發(fā)。
【關(guān)鍵詞】物理；問題解決；元認知
元認知( Metacognition）是弗拉維爾70年代提出的，此后關(guān)于元認知的研究越來越多，這些研究主要集中于閱讀理解、記憶和問題解決三大領(lǐng)域，其中問題解決中的元認知研究是九十年代才開始的。研究表明學習能力強的學生元認知水平較高，元認知策略可以修補知識水平的欠缺以及補充、完善問題。
本文采取與具體學科相結(jié)合的方式，從物理學科的特點出發(fā)，從元認知的實質(zhì)出發(fā)，探討元認知在物理問題解決過程中的作用以及如何對其有效開發(fā)。
一、元認知在物理問題解決中的作用
1976年弗拉維爾對元認知的定義:一個人所具有的關(guān)于自己思維活動和學習活動的知識及其實施的控制，是任何調(diào)節(jié)認知過程的認知活動。 1979年Kluwe認為：元認知是明確專門指向個人的認知活動的積極的、反省的認知加工過程； Schraw & Dennison( 1994)定義：元認知是關(guān)于個人對自己學習反省、理解、控制的一種能力。元認知概念包括三方面的內(nèi)容：元認知知識、元認知體驗、元認知監(jiān)控三種成分。三者相互作用，相互聯(lián)系，其中元認知監(jiān)控是元認知中的核心成分，它是學習成功的.關(guān)鍵。
1. 元認知對物理問題解決的目標進行修正。[1] 元認知使得解題過程具有明確的目標指向性，使解題者的心理活動都朝著目標靠攏。目標是問題解決者主觀經(jīng)驗的知覺，它既是問題解決的開始，也是問題解決的歸宿，它對問題解決的進程進行指導(dǎo)。解題中問題解決者要監(jiān)控其解題計劃，制訂切實可行的目標，致使物理問題解決得以順利進行。
2. 元認知操作驅(qū)動物理問題解決的策略。解決物理問題需要一定的策略。策略是在思維模式的作用下反應(yīng)出來的，它影響著物理問題解決的效率。問題解決者在解題過程中通過以下方式進行認知操作。
�。�1）激活思維并制定策略，即以目標為出發(fā)點，將物理材料放入已有的知識背景中，在操作系統(tǒng)的作用下激活認知結(jié)構(gòu)。在元認知基礎(chǔ)上，根據(jù)材料系統(tǒng)在認知結(jié)構(gòu)中的相似性，尋求物理認知結(jié)構(gòu)中的“相似點”，把問題改組為適合原有知識的形式，或把以前知識通過經(jīng)驗加工成適合現(xiàn)有問題的形式，從而制訂解題策略；
（2）改組和實施策略，即通過對問題解決進程的反饋，面對問題，有多種解題方法，問題解決者要進行自我評價，實質(zhì)上就是對問題解決策略的評價，如果發(fā)現(xiàn)目標確信無疑而又達不到或不能順利達到目標時，則將懷疑其策略，有必要對策略進行調(diào)整。
3. 元認知增強解題者在物理問題解決中的主體意識。鑒于物理學科的特點，一般解決物理問題有一定的困難，這就要求解題者能自我激活，發(fā)揮自我作用，排除障礙，產(chǎn)生問題解決的欲望。而元認知在整個問題解決過程中存在著內(nèi)反饋的調(diào)節(jié)。
（1）通過元認知知識，使解題者能審清題意，對問題的類型、難易程度、所用的知識有初步了解，使其能主動選擇有效解題策略；
（2）元認知體驗的自我啟發(fā)作用，調(diào)動非智力因素參與，產(chǎn)生“知”與“不知”的認知體驗和情感體驗，產(chǎn)生一些新的思路和方法，對原有的思維進行擴充，可以克服障礙，調(diào)動解題者的積極性和自信心；
（3）元認知的監(jiān)控作用，體現(xiàn)在解決問題的整個階段，解題的前計劃，解題過程中的監(jiān)測，解后的評價、反思。
二、通過物理問題解決對學生進行元認知開發(fā)
學生的元認知能力往往在解題過程中體現(xiàn)，并在解題過程中培養(yǎng)出來，龔志寧（1999）研究發(fā)現(xiàn)元認知策略導(dǎo)致學困生成績低于優(yōu)生。有人曾經(jīng)對比優(yōu)生與物理學困生解題過程研究中。發(fā)現(xiàn)元認知能力的高低一定程度決定物理成績高低。為了讓學生“學會學習”，我們應(yīng)加強學生物理問題元認知能力的培養(yǎng)。
�。�.激發(fā)學生的自我意識和培養(yǎng)學習動機。元認知能力的發(fā)展以一定的心理發(fā)展水平為基礎(chǔ)，元認知在學生自我意識產(chǎn)生之后才發(fā)展起來。如果沒有自我意識，學生不能對自己正在操作的認知對象進行積極的計劃、監(jiān)測、評價、反思。自我意識是以主體及其活動為意識對象，對人的認知活動起著監(jiān)控作用。在解題學習中，人的自我意識是對自己在問題感知、表征、思考、記憶和體驗的意識，對自己的目的、計劃、行動以及行動效果的意識。
�。�.剖析思維過程，加強思路教學。以往教師解題只注重解題過程本身以及解題的結(jié)果，而忽略學生元認知作用的過程。元認知是認知的認知，元認知時刻在發(fā)揮作用，要提高學生的元認知水平，應(yīng)該讓學生體會教師的元認知發(fā)揮過程。遇到一個新問題時，向?qū)W生示范自己如何分析、尋找有效策略，最終解決問題的整個過程。有時教師也會進入死胡同，但有能力排除障礙。有時教師也犯錯，但他運用元認知監(jiān)控可以修正問題…總而言之，展示教師思維過程，將教師自身過程的自我監(jiān)控、自我調(diào)節(jié)展現(xiàn)給學生。
３.傳授解題的元認知策略
�。�1）善于利用波利亞“自我提示語”
Polya波利亞在他的解題理論著作中所給出很多提示語，都是屬于元認知的范疇。在解題時經(jīng)常自覺地運用這些提示語，是提高解題元認知能力的有效途徑。如果問得合適，就可能引出好的答案，引出正確的想法。他的基本模式為：
第一步——閱讀題意，表征問題；第二步——擬定計劃，執(zhí)行步驟；第三步——評價和反思
�。ǎ玻┩瑢W之間相互質(zhì)問（Inquiry）和爭論（Argument）
質(zhì)問是學生常采用的方法。學生對一些問題常常被動的接受，爭論很少受到重視，但它與詢問一樣重要，（下轉(zhuǎn)第194頁）（上接第184頁）通過爭論對問題的理解能力比被動地接受強四倍，對一些思考型強的、有多種解法的問題，留給學生討論，讓學生說出自己的解題思路。為什么那樣做？原因是什么？為什么選擇這種方法？讓同學之間相互質(zhì)疑和爭論，每個人對自己和他人的做法進行深入思考和反思，使學生對自己所解的題目有更深層的含義。
４.加強不良結(jié)構(gòu)問題的教學
結(jié)構(gòu)不良問題(ill-structured problem)相對結(jié)構(gòu)良好問題（well-structured problem ），學生經(jīng)常面對的是結(jié)構(gòu)良好問題，目標定義明確，提供多種解題方法，而結(jié)構(gòu)不良問題比較模糊，問題不明確，具有不清楚的目標和多樣的解題方法，同時又屬于開放型題目，對問題很難得到明確的方法。學生對知識不能遷移，而教育者往往對這方面重視不夠。國外有這方面的研究，表明經(jīng)過結(jié)構(gòu)不良問題的訓(xùn)練，學生的元認知解題能力有很大提高。
總之提高學生物理問題解決的元認知水平非一朝一夕所能實現(xiàn)的，需要師生共同協(xié)作。教師應(yīng)把學生的元認知能力培養(yǎng)納入自己的教學目標中，在問題教學中，不斷滲透元認知知識和策略的訓(xùn)練內(nèi)容。調(diào)動學生的主體意識，注意元監(jiān)控的實施，只有這樣，學生的元認知水平在物理問題解決中得到開發(fā)。
【參考文獻】
[1]朱德全，宋乃慶.談數(shù)學教學中的問題解決與元認知開發(fā)[J].學科教育研究，1997，（6）．
[2]周麗芳.元認知及其培養(yǎng)[J].天津市教科院學報，2002，（1）.
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