元认知理论基础及其在物理教学实践中的意义

轩书科

（山东工艺美术学院，山东 济南250300）

1 关于元认知

自弗莱维尔(Flavell)于1976 年在其《认知发展》一书中明确提出元认知的概念以来，人们对元认知进行了广泛而深入的研究。 弗莱维尔认为，元认知就是对认知自身系统进行反思的一个知识系统，即对认知的认知。其结构包括三个方面：元认知知识，元认知体验和元认知监控。 包括认知操作的各个方面，以及对个体对自己的认知操作进行监视、控制和调节。 近年来心理学家们已经逐步认识到元认知对于人心理的发展的价值。

元认知知识就是关于个人的认知活动以及影响这种认知活动的各种因素的知识；元认知体验是任何伴随着认知活动的认知体验或情感体验；元认知监控，是主体在进行认知活动的全过程中，将自己正在进行的认知活动作为意识对象，不断地对其进行积极、自觉的监控和调节。在实际的认知活动中，元认知知识、元认知体验和元认知监控三者是相互联系，相互影响和相互制约的。

由此可知，元认知实际上就是指导、调节自身的认知过程，选择有效认知策略的控制执行过程，其实质就是人对认知活动的自我意识和自我控制。

将元认知教学与物理学科相结合， 就能形成一种元认知物理教学：以物理学科知识为载体；充分发挥教学活动不同层面的功能，既注重学生物理知识技能形成、 又注重学生物理学习和问题解决策略积累；促使学生构建知识、技能、策略三者紧密联系在一起的统一网络性结构，并借助物理学习过程中的体验，使学生形成正确态度、价值观。

2 理论基础

2.1 奥苏伯尔的有意义学习理论

20 世纪70 年代，美国心理学家奥苏伯尔提出了“有意义学习理论”，把课堂学习按两个独立的角度划分为：机械学习和意义学习，接受学习和发现学习， 认为发现学习和接受学习都可能是有意义的，其条件是：学生表现出一种在新学内容与自己已有知识之间建立联系的倾向；学习内容能够与学生己有知识联系起来。 在有意义的接受学习中，要学习的新内容供给学生后，学生需要主动地在意义上把它同自己的认知结构中己有的相关的知识联系起来并予以保持，以便于以后的回忆和再认，或者把它作为学习有关新材料的基础。至于发现学习，就要使学习的新内容在能够被内化到学生的认知结构中以前，必须是被学生独立地发现出来，才是有意义的学习。 奥苏伯尔提出了意义学习的心理机制是同化和顺应，这是学生用自己头脑中的认知结构与新知识发生联系，建构新知识的心理意义。 奥苏伯尔认为知识是有丰富的内容、网络性结构和认知功能的，认知结构就是知识在学习者脑海中存留的一种表述。 学生可以通过概念图的制作进行知识的完善、方法的整理，是知识的再建构过程。

2.2 皮亚杰建构主义理论

建构主义源于瑞士心理学家皮亚杰提出的儿童认知发展学说，皮亚杰以内因和外因相互作用的观点来研究儿童的认知发展，认为儿童是在与周围环境相互作用的过程中， 逐步建构起关于外部世界的知识，从而使自身认知结构得到发展。或者说，认识并非思维对外部或现象简单的、被动的反映，而是认识主体的一种主动建构活动。课堂教学中，学生不是被动的知识接受者，而是积极主动的加工者。

2.3 维果斯基社会建构理论

维果斯基认为，知识不是通过教师传授得到，而是学生在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。 社会建构主义提倡在教师指导下的、以学生为中心的学习，也就是说，既强调学生的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是意义建构的帮助者、促进者，而不是知识的传授者与灌输者。学生是信息加工的主体、是意义的主动建构者，而不是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象。因此，社会建构主义强调在一定的情境中协作、会话对意义建构的作用。

教师在课堂设计的学习环境一情境，必须有利于学生对所学内容的意义建构。 课堂教学可以以学习小组形式进行，“协作”发生在学习小组学习的全过程，协作使学习小组成员之间更好地完成规定的学习任务，使各学生个体的学习才能形成互补，也是小组内个体的学习收获成为整个学习群体的共享资源。社会建构主义认为学生就是在这一定的情境中的协作、交流通过“同化”和“顺应”来完善和丰富个体认知结构，认识事物的性质、规律以及事物之间的内在联系，完成意义建构的学习过程。

从心理学角度看，学生的课堂学习是主动建构过程，是主动将新知识与已有知识发生联系的过程，并形成学生个体的知识结构，还可以以概念图的形式呈现。学习小组这种课堂合作学习形式可以发挥很好的作用，特别在思维过程回顾分析，将思维过程言语化，并进行交流、讨论，更好地构建策略。 学生就可以通过这种方式积累学习策略、问题解决策略，提高学生的元认知水平，提高学生课堂学习自我监控的水平，提高学生课堂学习的自主性。

3 元认知理论结合物理教学实践的意义

物理学作为一门重要的基础学科，其学习过程中蕴涵着大量的思维活动。 在物理教学实践中有效开发学生的元认知能力，将元认知理论融入到物理教学实践中，即会成为提高学生物理思维能力与学习能力的突破口，也会对物理教育产生积极的影响。

3.1 元认知能改善物理思维品质

物理认知活动的核心是物理思维品质与物理思维能力的培养。物理思维品质主要表现在思维的敏捷性、灵活性、深刻性和独创性等方面，比如在物理学习过程中，会发现学生思考问题的速度有快有慢，解决问题的方法有灵活也有死板，对概念的理解有深刻也有肤浅等。 心理学实验研究表明，元认知与思维品质存在着因果关系，即元认知的差异是形成思维品质差异的根本原因，思维品质的提高是元认知能力提高的结果。也就是说上述物理思维品质上的差异其实是由学生元认知水平的不同引起的。因此，开发学生物理元认知能力，正是改善物理思维品质的关键。在物理教学过程中培养学生的元认知能力有助于他们提高思考问题的速度，灵活解决问题，对物理概念和问题的理解也会更加深刻。

3.2 元认知能发展物理学习能力

学习的过程不只是对认知任务、认知材料的识别和加工的过程，同时也是对该过程进行积极的自我监控和调节的过程。 同样物理学习能力也应包括学习中的各种认知能力和元认知能力， 元认知能力的发展制约着学生物理学习能力的发展。 在教学实践过程中培养元认知能力，使学生能在学习过程中主动制定好切实可行的学习计划， 选择好适合自己的学习方法，能自主分析学习过程中出现的问题，且能及时反思寻找问题的原因，并准确纠正过来，能不断总结学习中的经验教训，根据不同情况调控好自己的学习过程，从而保证学习质量，提高学习效率。

3.3 促进自我反思

在学习过程中学生个体都会有不同程度的自我反思，这也是策略积累的自我建构过程，外界点评只是外因，自我反思才是策略积累的动力因素，是提升学生元认知水平的根本。 教师要注意明确要求学生在讨论中多回顾自己的思维过程， 自己对自己的思维过程进行反思，在回顾评价中感悟。 教师的点拔要导向策略学习，就不要仅停留在会不会做，学会做那一步，而要学生回答为什么这样做。

3.4 元认知能提高物理教学效果

物理教学过程并不是一个只向学生灌输“概念”和“规律”的过程，而是通过指导学生主动探究，获取并加工新知识的过程。 在物理教学中，培养元认知能力，能使学生时时清醒地关注到自己的思维活动过程，同时通过不断监测自己对新知识的理解程度，判断自己的学习进展与认知目标的差距，并及时修正调整认知策略，使其能深入掌握物理概念和物理规律，完善认知结构，进而提高了教学质量，达到更好的教学效果。总而言之，培养物理元认知能力能使学生明确物理认知过程认知活动过程中的盲目性，对提高物理教学具有明显的实效性。

3.5 学生终生发展、全面发展需要

学校教育所传授的知识只是人一生很少的部分， 学生离开学校后，为了自己长期可持续的发展，还要有很多的知识技能要学习，其学习能力要靠学校教育习得。 一旦课堂教学活动有了元认知层面的内容，学生在课堂教学中的收获就有了学习策略、问题解决策略的积累，学生独立学习能力得到发展，独立解决问题的能力得到发展，这些能力学生将终身享用。