元認知理論在初中物理解題中的應用

◎ 朱 超

與其他學科相對比，物理的知識點更為深奧、難懂，尤其在解題方面，許多初中生常常無法找到有效地解題思路?；诖?，元認知理論在初中物理解題中得到廣泛應用。通過元認知理論的啟示，學生們能更好地審視自己的水平，提高解題的效率。下面，筆者通過分析元認知理論的內涵，從強化意識、掌握方法、注重監控等角度分析元認知理論在初中物理解題中有效應用策略。

一、對元認知理論內涵的分析

所謂元認知理論，代指人們在認知陌生事物的過程中，所進行的一種靈活的思考活動，通常需要思考者將認知的過程和結果統籌為一體，形成完整、嚴謹的知識結構。元認知理論主要包括三個部分:①元認知知識，是人們在進行認知活動時，所掌握的能解決該活動或與該活動有關的知識。在初中物理解題中，元認知知識就是每一道習題所涉及的物理知識點。②元認知體驗，是指人們在解決問題的過程中，所產生的各種各樣的情感體驗。對于初中物理解題而言，元認知體驗主要指學生對題目的評價，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元認知監控，是指人們在經過系統的認知和體驗之后，會在潛意識中如何調節自己、監控自己，以改善自己的學習情況。在物理解題中，元認知監控可以認為是學生反思、總結、改正的過程。

二、元認知理論在初中物理解題中的有效應用策略

1.強化意識，確定研究目標

由于初中生年紀尚小，性格相對浮躁，在做物理題的過程中，很容易三心二意。因此，教師需要有效應用元認知理論，通過其中的元認知知識來強化學生的學習意識，幫助學生確定合理的學習目標。通過這種教學方式，可以激發學生學習物理的主觀能動性。如果在解題過程中遇到題目比較復雜、解題難度較高的習題，教師可以根據學生的知識水平，細化解題目標。

例如以下聲學例題:小明和小紅用兩個紙杯和一根細棉線制作出了一個“土電話”，①通過這個土電話，他們能在10m 的距離成功相互通話，這表明了( )。②仍舊是10m 遠的距離，小明和小紅將細棉線換成了細金屬絲，用同樣大小的聲音說話，發現電話里的聲音比以前更響了，這說明( )。③小明和小紅在說話時，小剛上前湊熱鬧，把中間的線捏住了，結果小明和小紅都聽不到對方的聲音，這是因為( )。以上三個問題，全面考查了聲學的重要知識點。但這些問題并沒有明確提出詢問的目標，而是讓學生結合物理現象來進行聯想和分析，學生可以根據元認知理論，剖析以上問題的本質。例如第一問的關鍵點是“這個電話能夠成功的通話”，換言之，是用細線鏈接的土電話能傳聲的原因。由此，該問題就能聯系到聲學知識點“固體可以傳聲”。再比如第三問，小剛捏住了線，土電話的傳聲功能就失效了，根據元認知知識，學生應當產生的解題意識是“捏住線之后，這個土電話發生了什么變化”。很明顯，在外力的控制下，細線不再振動，此時，就可以進一步確定研究目標:在聲學知識里，有哪些知識點是和振動有關?從而聯系到“振動停止，發聲停止”這個知識點。通過以上分析過程，看似比較復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

根據元認知理論中的元認知體驗，學生在解題時會產生不同的心理。解題成功時會積累自信，解題失敗時會沮喪。根據做題能力的不同，學生通常也會分成學優生、中等生、學困生三種類型。學優生能將學過的物理知識融會貫通，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的例題來按圖索驥。學困生在解題上則困難重重，對于審題和應用公式上都不夠熟練。因此，教師需要幫助學生掌握良好的解題方法，提高學生的解題效率，以加強學生的元認知體驗，變被動學習為主動學習。

例如:如圖一所示，某個彈簧測力計掛著重力為G 的鐵塊P，正下方有一塊重力為3G 的條形磁鐵Q，P 和Q 均處于靜止狀態。已知彈簧測力計的示數為2G，試問P 對彈簧測力計的拉力為多少? P 對Q 的吸引力為多少? 地面對Q 的支持力為多少? 對于以上問題，學生在剛開始解析時，很容易因為題目中受力類型太多而產生思維混亂的情況。對此，學生只需要根據力學概念，掌握最根本的解題思路:物體保持勻速直線運動或靜止狀態時，要么不受外力作用，要么只受平衡力作用。由此，看似困難的問題就能迎刃而解。比如解答該題的第二問時，首先要分析P 的受力情況。由于P 為受力的靜止狀態，此時它所受到的所有力必然處于平衡狀態。其中，包括P 自身的重力、Q 的吸引力、彈簧測力計的拉力。而重力和吸引力向下，拉力向上，將數值代入進去，就能計算出Q 對P的吸引力為G，而P 對Q 的吸引力與Q 對P 的吸引力為相互作用力，二者相等。通過轉化，就能求解出第二問的答案。以此類推，以上的力學問題萬變不離其宗，都可以參考“物體平衡狀態時受力情況”這個物理概念來進行針對性的分析。當學生掌握了這種科學的解題方法和解析思路，就能形成“解題成功——積累自信”這種良好的元認知體驗。

3.注重監控，積極反思總結

通過元認知理論中的元認知監控，教師應當重視學生的自我監控。每當學生完成習題訓練之后，都要讓學生積極反思和總結，找出做題過程中容易犯下的錯誤，進行針對性的改正。

例如，某行駛速度為18m/s 的汽車，在碰到紅燈時，以6m/s2 的加速度做勻減速運動，試問剎車5s 后，汽車在剎車階段一共開了多遠? 許多學生在遇到這個問題時，常常會不假思索，直接套用勻減速的行程公式。而這種解題思路明顯錯誤，因為學生們審題不仔細，沒有發覺該汽車在剎車3s 后就已經停止運動這個情況。由此可見，教師要結合元認知理論，培養學生自我監控、隨時反思的做題習慣，能準確排除題目中的干擾項，保障解題過程的準確性。

綜上，通過元認知理論的滲透，物理教師能準確把握學生的學習心理，幫助學生重新梳理解題思路。通過長期的學習積累，學生不僅能掌握更多有效地解題方法，也能提高自身的認知能力，這對于培養學生的科學探究精神、嚴謹的物理思維均具有重要意義。