元认知理论下的初中物理概念教学

盛星航

［摘 要］物理，作为初中课程体系中的一门重要学科，以研究常见的自然现象与规律为主，包括声音、力、光、电、功和简单机械等。这些知识对于初中生来说较为抽象，学习时难以理解，尤其是在接触到物理概念时，更是挑战。因为物理概念是对某一物理现象或者原理的浓缩、精练描述，对学生的思维能力要求更高。为此，教师可基于元认知理论优化概念教学，帮助学生突破概念学习的难点和障碍。

［关键词］元认知；概念教学；初中物理

［中图分类号］    G633.7            ［文献标识码］    A          ［文章编号］    1674-6058（2024）12-0053-03

“元认知”是一个心理学名词，由美国心理学家弗拉维尔所提出，通俗来讲就是对自身认知过程的认知。学生在学习过程中，他们不仅进行思维、记忆与感知等各种认知活动，同时也对自己的各种认知活动展开积极调节及监控，进行再次思维、记忆与感知，这就是所谓的元认知，主要涉及元认知知识、体验与监控等。在初中物理概念教学中，教师可从元认知理论视角切入实施概念教学，让学生对物理概念产生元认知，为他们的后续学习奠定基础。

一、初中物理概念教学中存在的问题

（一）缺乏新旧知识联系

在以往的初中物理概念教学中，部分教师讲授某个物理概念时习惯于“就事论事”，没有注重新旧知识之间的联系。这在一定程度上会影响学生学习新知识，难以把新旧物理概念整合起来实现对所学内容的融会贯通，难以从根本上处理物理学习过程中遇到的难点与疑点。而且单独讲述某一物理概念，也不利于对学生迁移能力的培养，影响他们建构完整的物理知识体系。

（二）教学行为不够精准

在初中物理概念教学中，部分教师的教学行为不够精准，未能把教科书中的内容有机整合起来，没有把抽象难懂的知识点巧妙地融入生动形象的情境之中。受传统教学观念的影响，部分教师在概念教学中缺乏情境创设的意识，仍然以纯粹讲述理论知识为主，从而使教学过程显得比较枯燥、乏味与无趣，导致有的教学行为低效甚至无效，进而影响学生对概念的理解与应用。

（三）学生参与程度不高

初中物理知识的学习对学生的思维能力要求要相对较高，与其他科目内容相比，难度也更大一些。在概念教学环节，部分教师会将侧重点放在概念本身的讲解与拓展方面，以及在解题中的具体应用，却很少考虑学生之间的差异性，影响学生学习物理概念的兴趣和积极性，导致学生学习效率较低。而且教师与学生围绕具体物理概念的互动较少，以至于学生在课堂学习中的参与程度不高［1］。

二、元认知理论下初中物理概念教学的有效途径

（一）围绕概念创设情境，引发学生感性认知

物理是在八年级才增设的科目，而此阶段的初中生形象思维占主导，缺少抽象思维能力。因此，教师在教学中，需要将抽象概念形象化。例如，教师可借助一些实物、模型或者其他教具辅助教学，围绕具体概念创设直观化的教学情境，引发学生的感性认知，使其在原有认知的基础上产生新的认识，并引导他们结合教学情境主动学习概念知识，加深对物理概念的理解。

例如，在“汽化和液化”的教学中，教师首先引导学生思考，水在气态与液态之间是否能够相互转化，再引出本节课的课题。接着，教师用毛笔蘸水，在黑板上写出“汽化”字样，片刻后，字迹逐渐消失，以此构建课堂教学情境，并提出问题：用水在黑板上写的字为什么会消失？水去哪里了？让学生仔细观察现象，并且经过思考，了解到水转化为气体散发在空气中，引出“汽化”概念，帮助学生了解汽化的过程以及本质。随后，教师利用多媒体播放水沸腾的视频，引导学生思考生活中还有哪些类似的汽化现象（如洗完衣服后晾干、地面洒水降温、水沸腾时水逐渐减少等）。学生根据生活经验和个人认知意识到有两种汽化方式，分别是沸腾和蒸发，从而深刻理解“汽化”这一概念。接着，教师创设新的情境，继续带领学生在情境中学习“液化”这一物理概念，引导学生通过形象思维在元认知下深度理解“液化”的概念。

（二）注重联系生活实际，促进学生理解概念

初中物理属于物理教育的基础阶段，其中大多知识要点与现实生活有着一定的关系，不但教材中蕴含着大量的生活化元素，而且现实生活中也有大量的物理现象，这充分表明物理与生活有着密切关系。在元认知下的初中物理概念教学中，教师需努力寻找实际生活与物理概念之间的结合点，借助相应的生活元素讲授概念，拉近课堂与生活间的距离，引导学生以生活经验为初步认知，再通过分析学习其中蕴含的物理概念进而引发元认知，促使学生深刻理解概念。

比如，在开展“力   弹力”教学时，教师先指导学生利用身边的器材，如尺子、课本、橡皮、纸张等，做推、拉、举、挤、揉、压等小实验，以及想办法改变橡皮筋、弹簧、气球的形状，感知力的存在；再引导学生相互交流各自的感受，并结合教材插图讨论物体形状发生了哪些变化及原因，让他们通过观察实验现象得到“形变”的概念。接着，教师要求学生自学教材中“力是什么”相关知识内容，并结合生活现象了解力的概念，然后指导学生利用一些生活中的常见物品进行按压实验，如气球、弹簧、橡皮筋、纸团、橡皮泥等，发现按压时这些物品的形状均会发生改变，松开手后有的会恢复原状，从而得到“弹性形变”的概念，并引出“弹力”的定义，即物体由于发生弹性形变而产生的力。之后，教师让学生给塑料尺施加不同的压力，观察塑料尺的弯曲程度，并给弹簧施加不同的拉力和压力，观察弹簧的伸长与缩短程度。通过这些实验，引导学生研究物体形变大小与外力大小的关系。

（三）教师做好演示实验，演绎物理概念生成

在初中物理教学中，实验教学既是常规教学，也是对理论知识加以补充与完善的有效途径。尤其是在概念教学中，通过实验可以演绎物理概念的形成过程，降低学生学习概念的难度。因此，初中物理教师在讲授概念时需要做好演示实验，使学生在演示实验驱动下快速进入学习状态，并在实验现象助力下了解物理概念是如何生成的。

以“光的折射”教学为例，教师先演示一个小实验，把筷子插入盛有半杯水的玻璃杯中，要求学生观察水中筷子的变化，即向上弯折。学生看到此现象不由自主地产生疑问：这是什么原因造成的？教师借势导入新课主题——光的折射，让学生对这一物理概念形成初步认知。接着，教师演示“光由空气斜射入水中的折射”实验，让学生认真观察光路，理解光发生折射的过程。光在水中和空气中均沿着直线传播，但是在水和空气的交界处发生偏折。教师指导学生根据实验现象把光路图画出来，同反射光路做对比，得出入射光线、入射点、法线、入射角、折射光线、折射角的概念及相应的位置关系。之后，教师组织学生共同讨论：当光射到两种介质的界面时，一定发生折射现象吗？并结合实验进行分析与研究，引导他们基于元认知进一步探索光的折射规律。

（四）学生动手操作实验，体会概念形成过程

实验在初中物理课程中的重要性不言而喻，概念归属于典型的理论范畴，两者共同构建一个完整的物理知识体系。其中，实验可以验证与还原物理理论，通过直观化的实验现象将理论呈现出来。因此，在元认知理论下的初中物理概念教学中，教师要充分利用实验，为学生提供更多亲自动手操作实验的机会，使其体会物理概念的形成过程，增强他们的学习体验，让学生通过实验操作形成对概念的元认知，进而理解得更为透彻［2］。

例如，在“摩擦力”教学中，教师将黑板擦压在黑板上，让其保持静止状态，并提出问题：黑板擦为什么不掉下来？它受到哪些力的作用？学生结合已学知识展开思考，指出黑板擦同时受到重力和一个竖直向上的力的作用，二力平衡使黑板擦保持静止。在此基础上，教师进一步引导学生猜测竖直向上的力是摩擦力。之后，教师让学生自己动手进行实验：手掌以适当的力按压桌面，并稍微向前发力，同时保持手掌与桌面相对静止。当手掌按压力增加时，手掌相对于桌面滑动；用手指模仿人走路，感受指尖受到的摩擦力方向。教师结合实验提出问题：摩擦力是什么样的力？其方向与作用是什么？引导学生进行讨论，归纳出摩擦力的概念、种类、作用及方向，让他们了解摩擦力是如何产生的。如此，学生通过实验操作学习物理概念，由亲自感知引发元认知，同时，使观察、动手及思维能力均得到很好的锻炼。

（五）借助信息技术手段，辅助学生认知概念

当前，多媒体技术已经广泛运用于各个教育阶段的各科教学中，深得广大师生的青睐。它能够将很多抽象的事物具体化与直观化，引发学生的感性思维，辅助他们顺利完成学习任务，实现预期目标。在初中物理实验教学中，当遇到一些难以演示、操作难度较大或有一定危险性的实验时，教师可巧妙运用信息技术手段开展虚拟实验，为学生提供清晰明了的实验过程，以便他们通过实验现象得到实验结果，促使他们高效探索物理规律与原理。

例如，在教学“水循环”时，教师通过多媒体课件展示云、雨、雪、霜、雾、露、云等自然现象的图片，并提问：虽然这些现象变化万千，但是它们都有一个共同的本质——水。那么水是如何发生变化的呢？水的各个形态之间是怎么转化的？组织学生交流讨论，并适时进行引导和点拨。在此基础上，师生共同归纳：云中的小水滴和小冰晶随着气流的急速升降而上下运动，它们相遇后越聚越大，达到一定程度后就会下落。在下落过程中，冰晶吸热熔化成水滴，与原来的水滴一起落到地面，这就是雨。接着，教师利用多媒体播放地球上水循环过程的动画，模拟这一物理现象，带领学生初步认识“循环”的概念，然后设置问题：水的三态变化有什么规律？在水的循环过程中，有哪些物态变化？在水的状态发生变化时，是吸热还是放热？能量是如何转移的？假如水的三态变化停止，水循环还能继续进行吗？自然界的气候将会怎样？人类的生活又将会怎样？教师组织学生一起讨论和总结物态变化的名称及吸放热情况，将其整理成表格，以便学生实现对水循环的元认知。

（六）实践应用物理概念，有效增进学生认知

在现代化教育观视角下，教学的最终目的是应用，物理概念教学也一样。学生在学习物理概念理论时，往往会在大脑中形成零散和不稳定的认知。随着新概念的形成，旧概念就会慢慢被遗忘。但是在元认知理论下，教师可采用解题训练的方式，让学生应用所学的物理概念来解释或者解决问题。这样，学生通过在实践中应用物理知识，在原有认知基础上巩固和强化认知，从而达到元认知［3］。

比如，在“浮力”教学中，先让学生了解浮力概念，掌握浮力的产生条件以及影响浮力大小的因素，并理解阿基米德原理。之后，教师引入习题：根据实验研究，物体浸没在液体里，受到的浮力大小与液体密度有着直接关系，同时和排出液体的体积有关联，但也有学生认为，物体受到的浮力大小可能与物体自身密度有关。让学生根据上述猜想设计实验，并且将实验步骤写出来。已知的器材有水、烧杯、细线以及弹簧秤等，请学生思考可能还需要哪些器材。学生通常会选择体积一样的铁块和铜块进行实验。步骤如下：首先，使用细线系好铁块和铜块，利用弹簧秤测量出两者的重力[G]1和[G]2；然后，将铁块和铜块分别浸入水中，记录弹簧秤的示数[F]1和[F]2；最后，计算[F]1浮=[G]1－[F]1，[F]2浮=[G]2－[F]2，并比较[F]1浮和[F]2浮的大小。通过习题，为学生创造机会，让学生利用学习的概念解决问题，使其对“浮力”这一概念形成元认知，全面掌握影响浮力大小的因素。

总而言之，在元认知理论下的初中物理概念教学中，教师应摒弃以往浅层教学的束缚与禁锢，创新与改进概念教学方法，引导学生先对所学概念产生初步认知，再以实验为基础进行再认知，适当提升概念教学的深度与广度，帮助学生全面、透彻地理解物理概念，推动学生对物理原理、规律及公式的学习，为他们学习好物理课程提供更多助力。

［   参   考   文   献   ］

［1］  彭耀.基于学生科学思维培养的初中物理概念教学路径［J］.数理天地（初中版），2023（20）：87-89.

［2］  邵颖.研究性学习在初中物理概念教学中的运用初探［J］.数理天地（初中版），2023（14）：64-66.

［3］  王小丽.初中物理概念教学中情境创设的实践研究［J］.数理化解题研究，2023（2）：106-108.

（责任编辑    罗    艳）