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物理問題解決與元認知研究論文
【摘要】文章結合具體學科，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。
【關鍵詞】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合的方式，從物理學科的特點出發，從元認知的實質出發，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。
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，是任何調節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容：元認知知識、元認知體驗、元認知監控三種成分。三者相互作用，相互聯系，其中元認知監控是元認知中的核心成分，它是學習成功的關鍵。
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。解題中問題解決者要監控其解題計劃，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，即以目標為出發點，將物理材料放入已有的知識背景中，在操作系統的作用下激活認知結構。在元認知基礎上，根據材料系統在認知結構中的相似性，尋求物理認知結構中的“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驗加工成適合現有問題的形式，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，實質上就是對問題解決策略的評價，如果發現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，發揮自我作用，排除障礙，產生問題解決的欲望。而元認知在整個問題解決過程中存在著內反饋的調節。
（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作用，調動非智力因素參與，產生“知”與“不知”的認知體驗和情感體驗，產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，調動解題者的積極性和自信心；
（3）元認知的監控作用，體現在解決問題的整個階段，解題的前計劃，解題過程中的監測，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
學生的元認知能力往往在解題過程中體現，并在解題過程中培養出來，龔志寧（1999）研究發現元認知策略導致學困生成績低于優生。有人曾經對比優生與物理學困生解題過程研究中。發現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”，我們應加強學生物理問題元認知能力的培養。
１.激發學生的自我意識和培養學習動機。元認知能力的發展以一定的心理發展水平為基礎，元認知在學生自我意識產生之后才發展起來。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。
２.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，元認知時刻在發揮作用，要提高學生的元認知水平，應該讓學生體會教師的元認知發揮過程。遇到一個新問題時，向學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控、自我調節展現給學生。
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，執行步驟；第三步——評價和反思
（２）同學之間相互質問（Inquiry）和爭論（Argument）
質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.加強不良結構問題的教學
結構不良問題(ill-structured problem)相對結構良好問題（well-structured problem ），學生經常面對的是結構良好問題，目標定義明確，提供多種解題方法，而結構不良問題比較模糊，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，表明經過結構不良問題的訓練，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的，需要師生共同協作。教師應把學生的元認知能力培養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練內容。調動學生的主體意識，注意元監控的實施，只有這樣，學生的元認知水平在物理問題解決中得到開發。
【參考文獻】
[1]朱德全，宋乃慶.談數學教學中的問題解決與元認知開發[J].學科教育研究，1997，（6）．
[2]周麗芳.元認知及其培養[J].天津市教科院學報，2002，（1）.
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