竇 瑾

（南京曉莊學(xué)院物理與電子工程學(xué)院 江蘇 南京 2111 71 ）

元認(rèn)知是20 世紀(jì)70 年代美國(guó)心理學(xué)家弗勞威爾（J．H．Flavell）提出來(lái)的．元認(rèn)知的提出加深了人們對(duì)個(gè)體學(xué)習(xí)（問(wèn)題解決，下同）本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，對(duì)物理教學(xué)實(shí)踐有著極其重要的啟發(fā)和指導(dǎo)價(jià)值．下面，從一則學(xué)生的“思維留跡”文本談起．

【問(wèn)題】有4個(gè)電源，電動(dòng)勢(shì)均為8V，內(nèi)阻分別為R1＝1Ω，R2＝2Ω，R3＝4Ω，R4＝8Ω．現(xiàn)在要對(duì)一個(gè)阻值R＝2Ω的電阻供電，為使該電阻獲得最大的功率，你認(rèn)為應(yīng)該選用內(nèi)阻為多少的電源？

這是一個(gè)簡(jiǎn)單串聯(lián)電路的功率分配問(wèn)題．好像有這么一個(gè)結(jié)論：“外電阻等于內(nèi)電阻（R＝r）時(shí)，外電路上的電功率有最大值．”對(duì)！有這么回事．所以，應(yīng)該是選用內(nèi)阻為2Ω的電源對(duì)該電阻供電．

解析1：因?yàn)椤巴怆娮璧扔趦?nèi)電阻（R＝r）時(shí)，外電路上的電功率有最大值”，所以，選用內(nèi)阻為2Ω的電源對(duì)阻值R＝2Ω的電阻供電，才能使該電阻獲得最大的功率．

真是太簡(jiǎn)單了！真的就這么簡(jiǎn)單嗎？是不是太意氣用事了？還是更理性一點(diǎn)為妥．不妨用笨辦法再逐個(gè)算一下．選用1Ω內(nèi)阻的電源供電時(shí)，由

代入數(shù)據(jù)可得R＝2Ω的電阻能夠獲得功率

同理，選用2Ω內(nèi)阻的電源供電時(shí)，R＝2Ω的電阻能夠獲得功率

P2＝8W

則P1＞P2怎么和前面得到的結(jié)果不一致?。亢孟襁@里并沒(méi)有算錯(cuò)?。畣?wèn)題到底出在哪里啊？原來(lái)，“外電阻等于內(nèi)電阻（R＝r）時(shí)，外電路上的電功率有最大值”適用于電源確定而外電阻可選的情形，這里是外電阻確定而電源可選的情形．兩者背景不一樣，自然就不能混為一談了．

解析2：由P＝I2R可知，電阻R上消耗的電功率

顯然，P是r的單調(diào)減函數(shù)，所以就題設(shè)條件而言，選用內(nèi)阻r＝1Ω的電源供電時(shí)，R＝2Ω的電阻上能夠獲得最大的電功率．

這下肯定不會(huì)錯(cuò)了吧，因?yàn)榉治?、列式、推理都沒(méi)有錯(cuò)．但有了“前車(chē)之鑒”，還是再仔細(xì)推敲一下．要想讓定值電阻獲得最大的功率，就需使流經(jīng)它的電流最大，即這里就要求閉合電路電流最大，自然也就是閉合電路的總電阻要最小了．應(yīng)該就是這個(gè)結(jié)果．

今天這則看似簡(jiǎn)單的題目給筆者的啟示真是太大了，重要的結(jié)論要記，記住并利用結(jié)論通常能使解決問(wèn)題事半功倍（尤其在做填空題和選擇題時(shí)），但記結(jié)論千萬(wàn)不能只記結(jié)果，否則事倍功半，甚至適得其反．當(dāng)然，掌握最基本的知識(shí)、技能和方法還是最重要的．

1 元認(rèn)知

上面的“思維留跡”文本不僅記錄了學(xué)生對(duì)“問(wèn)題”的認(rèn)知過(guò)程，也記錄了學(xué)生對(duì)認(rèn)知進(jìn)行的認(rèn)知，這種對(duì)認(rèn)知的認(rèn)知，即個(gè)體對(duì)認(rèn)知活動(dòng)的自我意識(shí)和自我調(diào)節(jié)就叫做元認(rèn)知．研究和實(shí)踐表明，個(gè)體的認(rèn)知過(guò)程進(jìn)行得如何，在很大程度上取決于個(gè)體元認(rèn)知過(guò)程的運(yùn)行水平．具體來(lái)說(shuō)，學(xué)業(yè)成績(jī)好的學(xué)生在元認(rèn)知方面的發(fā)展水平都比較高，具有較多的有關(guān)學(xué)習(xí)及學(xué)習(xí)策略方面的知識(shí)，并善于監(jiān)控自己的學(xué)習(xí)過(guò)程，及時(shí)反思和評(píng)價(jià)自己的學(xué)習(xí)．相反，學(xué)業(yè)成績(jī)不理想的學(xué)生往往缺乏有關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)和學(xué)習(xí)策略的知識(shí)，他們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中不能很好地監(jiān)控自己的學(xué)習(xí)活動(dòng)，即使發(fā)生了認(rèn)知錯(cuò)誤也往往渾然不知，這與斯騰伯格曾經(jīng)的斷言“元認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)展不健全的人必定就是能力較為薄弱的人”是吻合的．

一般認(rèn)為，元認(rèn)知具有三元結(jié)構(gòu)，即元認(rèn)知是由元認(rèn)知知識(shí)、元認(rèn)知體驗(yàn)和元認(rèn)知監(jiān)控3個(gè)部分組成，且這3個(gè)部分相互聯(lián)系、相互影響，協(xié)同實(shí)現(xiàn)對(duì)認(rèn)知的認(rèn)知．

（1）元認(rèn)知知識(shí)

簡(jiǎn)單地說(shuō)就是有關(guān)認(rèn)知的知識(shí)，它主要包括三個(gè)方面，一是個(gè)體的智力水平、個(gè)性心理特征、個(gè)體所具有的知識(shí)基礎(chǔ)等有關(guān)認(rèn)知個(gè)體自身的知識(shí)；二是有關(guān)認(rèn)知材料、認(rèn)知任務(wù)方面的知識(shí)；三是有關(guān)認(rèn)知策略方面的知識(shí)．

（2）元認(rèn)知體驗(yàn)

就是伴隨著認(rèn)知活動(dòng)而產(chǎn)生的認(rèn)知體驗(yàn)和情感體驗(yàn)，它包括對(duì)“知”的體驗(yàn)，也包括對(duì)“不知”的體驗(yàn)．認(rèn)知體驗(yàn)可以發(fā)生在個(gè)體的認(rèn)知活動(dòng)之前、之后，也可以發(fā)生在個(gè)體認(rèn)知活動(dòng)之中．另外，元認(rèn)知體驗(yàn)持續(xù)的時(shí)間可能較長(zhǎng)，也可能較短等．

（3）元認(rèn)知監(jiān)控

就是個(gè)體在進(jìn)行認(rèn)知活動(dòng)的全過(guò)程中，不斷地對(duì)認(rèn)知目標(biāo)、認(rèn)知方向、認(rèn)知策略、認(rèn)知進(jìn)程以及注意程度、情緒狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)估，積極、自覺(jué)地對(duì)認(rèn)知活動(dòng)作出必要的、合適的調(diào)控．

2 物理元認(rèn)知能力培養(yǎng)

物理教學(xué)重認(rèn)知和輕元認(rèn)知的問(wèn)題長(zhǎng)期存在，這跟以往教師普遍地將個(gè)體的學(xué)習(xí)看成是個(gè)體對(duì)所學(xué)材料的感知、注意、識(shí)別、加工、記憶和理解等的認(rèn)知過(guò)程不無(wú)關(guān)系．顯然，這種認(rèn)識(shí)漠視了這樣一個(gè)事實(shí)，即個(gè)體的學(xué)習(xí)還同時(shí)是一個(gè)個(gè)體對(duì)認(rèn)知過(guò)程進(jìn)行積極的意識(shí)、體驗(yàn)和監(jiān)測(cè)、評(píng)估、調(diào)控的元認(rèn)知過(guò)程．反映到實(shí)際教學(xué)中，便是只重視學(xué)生學(xué)習(xí)能力的外顯結(jié)構(gòu)——認(rèn)知結(jié)構(gòu)教學(xué)，不重視學(xué)生學(xué)習(xí)能力的內(nèi)隱結(jié)構(gòu)——元認(rèn)知結(jié)構(gòu)的教學(xué)．這種教學(xué)上的失之偏頗是導(dǎo)致眾多學(xué)生元認(rèn)知知識(shí)、元認(rèn)知體驗(yàn)和元認(rèn)知監(jiān)控能力缺乏，不會(huì)學(xué)習(xí)的重要原因．

研究和實(shí)踐表明，適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)和訓(xùn)練能夠大大改善個(gè)體的元認(rèn)知水平，促進(jìn)學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，提高學(xué)業(yè)成就．

（1）培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生元認(rèn)知能力是物理教學(xué)的目標(biāo)之一和內(nèi)容的一部分

教師要真正從“以學(xué)生的發(fā)展為本”這一長(zhǎng)遠(yuǎn)利益和要求出發(fā)，重視培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生元認(rèn)知能力，自覺(jué)地將培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生元認(rèn)知能力融進(jìn)“知識(shí)與技能”“過(guò)程與方法”“情感態(tài)度與價(jià)值觀”三維教學(xué)目標(biāo)，體現(xiàn)在物理教學(xué)的全過(guò)程．尤其，在剛開(kāi)始階段，教師要有意地“稚化”自己的思維，以便讓自己的思維和學(xué)生的思維對(duì)接．接著，教師要做好元認(rèn)知示范，勇于真實(shí)地“還原”并暴露自己的思維過(guò)程，從“我一開(kāi)始是這樣想的，后來(lái)覺(jué)得應(yīng)該（還可以）這樣考慮”“我為什么要這樣做而不是那樣做”等視角，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)元認(rèn)知．

（2）加強(qiáng)元認(rèn)知知識(shí)教學(xué)

學(xué)生是學(xué)習(xí)物理的主體，他們的性格、興趣、愛(ài)好、經(jīng)歷、經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)基礎(chǔ)等直接影響著學(xué)習(xí)的質(zhì)量．所以，教師要在深入了解學(xué)生的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)自己，確立我是學(xué)習(xí)的主體的意識(shí)．此外，要加強(qiáng)物理現(xiàn)象、事實(shí)、概念、規(guī)律、理論等知識(shí)的教學(xué)，引導(dǎo)和幫助學(xué)生整體構(gòu)建物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，逐步、系統(tǒng)地教給學(xué)生物理認(rèn)知策略，促進(jìn)學(xué)生掌握物理學(xué)習(xí)的一般程序，鞏固基本的物理思想（如理想化的思想、實(shí)驗(yàn)的思想、場(chǎng)的思想、數(shù)學(xué)的思想、量變質(zhì)變的思想、對(duì)立統(tǒng)一的思想等），確立基本的物理意識(shí)（如推理的意識(shí)、化歸的意識(shí)、守恒的意識(shí)、圖像的意識(shí)、整體的意識(shí)、對(duì)稱(chēng)的意識(shí)等），養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣．

（3）加強(qiáng)元認(rèn)知體驗(yàn)教學(xué)

一要注意創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，設(shè)計(jì)和安排好問(wèn)題的“臺(tái)階”和“陷阱”，讓問(wèn)題情境和學(xué)生已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用并引起沖突，激起學(xué)生消弭沖突的愿望；二要啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生全面把握、體驗(yàn)情境所提供的信息（如時(shí)間、空間、物質(zhì)、現(xiàn)象、符號(hào)、數(shù)據(jù)、圖表等），弄清問(wèn)題所涉及的相關(guān)因素，感知問(wèn)題情境中所隱藏的“知”和“不知”以及“良構(gòu)”和“非良構(gòu)”，分析其價(jià)值、難度和性質(zhì)，建立解決問(wèn)題的目標(biāo)、方向，制定行動(dòng)計(jì)劃；三要注意設(shè)計(jì)和運(yùn)用好解決問(wèn)題的“提示語(yǔ)”和“潛臺(tái)詞”，引導(dǎo)學(xué)生建立問(wèn)題解決中的懷疑感、理智感、效能感、美感等高級(jí)情感．

（4）加強(qiáng)元認(rèn)知監(jiān)控教學(xué)

物理元認(rèn)知監(jiān)控的對(duì)象主要包括：理解問(wèn)題是否正確，提出猜想與假設(shè)是否合理，制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)是否可行，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)是否精細(xì)，分析與論證是否完備，結(jié)果表達(dá)是否清晰，評(píng)估交流與合作是否充分等方面．要培養(yǎng)學(xué)生監(jiān)控、調(diào)節(jié)自己思維過(guò)程的自覺(jué)性，反思、質(zhì)疑、批判、評(píng)價(jià)和調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)的習(xí)慣．要構(gòu)建師生間、學(xué)生間平等、理解的互動(dòng)環(huán)境及和諧氛圍，為每位學(xué)生提供自由、充分地表達(dá)、演示各自認(rèn)知和元認(rèn)知的機(jī)會(huì)，使每位學(xué)生的認(rèn)知和元認(rèn)知在坦誠(chéng)交往、差異交流中獲得不同程度的發(fā)展和優(yōu)化，逐步地“將外在的矯正性指示轉(zhuǎn)變成自己的矯正性技能”，使學(xué)習(xí)真正成為一個(gè)由學(xué)生自我計(jì)劃、自我監(jiān)控、自我調(diào)節(jié)、自我實(shí)現(xiàn)、自我發(fā)展的認(rèn)知和元認(rèn)知交融的螺旋上升的過(guò)程．

（5）進(jìn)行必要的物理元認(rèn)知訓(xùn)練

在一項(xiàng)訓(xùn)練學(xué)生物理元認(rèn)知的行動(dòng)研究中，筆者經(jīng)常采用的方法是，設(shè)置“自我提問(wèn)單”，布置學(xué)生寫(xiě)“學(xué)習(xí)筆記”“思維留跡”和“言行報(bào)告”．

例如，學(xué)生聽(tīng)課時(shí)的“自我提問(wèn)單”主要設(shè)置3個(gè)方面問(wèn)題：

第一，我在聽(tīng)課嗎？是，則繼續(xù)；否，則調(diào)整．

第二，我聽(tīng)懂了嗎？是，則繼續(xù)；否，則記下疑問(wèn)，課后請(qǐng)教老師．

第三，畫(huà)出本節(jié)課的學(xué)習(xí)“概念圖”．

又如，學(xué)生課后的“學(xué)習(xí)筆記”可以圍繞幾個(gè)方面，如這節(jié)課學(xué)到了什么，總結(jié)為一句話(huà)．這節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)是分哪幾步來(lái)完成的？這節(jié)課還有什么不懂，是什么原因，如何弄懂？這節(jié)課中，最感興趣的是什么？學(xué)習(xí)這節(jié)課的優(yōu)勢(shì)和缺陷在哪些方面？對(duì)自己和老師還有什么要求和建議？等．

作為方法的“思維留跡”是指學(xué)生將學(xué)習(xí)的過(guò)程、心理活動(dòng)和學(xué)習(xí)結(jié)果通過(guò)筆錄的形式記載下來(lái)，供研究者分析、研究的方法．作為方法的“言行報(bào)告”則是研究者將學(xué)生在學(xué)習(xí)中的“出聲思維”和行為舉止記錄下來(lái)進(jìn)行分析研究的方法．本文開(kāi)頭的這份“思維留跡”文本，就是取自筆者在某中學(xué)開(kāi)展的一次物理元認(rèn)知訓(xùn)練活動(dòng)（選入本文時(shí)有改動(dòng)）．

1 楊寧．元認(rèn)知與教學(xué)．華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），1995 （3）

2 汪玲，郭德?。J(rèn)知的本質(zhì)與要素．心理學(xué)報(bào)，2000 （4）

3 王亞南．元認(rèn)知的結(jié)構(gòu)、功能和開(kāi)發(fā)．南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2004 （1）

4 李志強(qiáng)．利用“反思型物理日記”培養(yǎng)學(xué)生物理元認(rèn)知能力的探索．教育實(shí)踐與研究，2009 （11 B）

5 侯新杰，郭海麗．物理教學(xué)中學(xué)生元認(rèn)知能力的培養(yǎng)策略．教育理論與實(shí)踐，2009 （2）