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基于元认知的中考物理实验题解题能力培养的探讨
发布者:黄坤发布时间:2021-12-28 09:31:31阅读(93) 评论(0) 举报
摘要:元认知理论最早是由美国著名心理学家弗拉维尔提出的,它主要是指认知主体对其自身认知活动的认知,即认知主体对自己认知能力、任务、目标、认知策略及心理活动等诸多方面的认知。提高初中学生元认知水平,就可存进学生物理解题能力的提高,笔者认为可以通过中考前元认知训练方法来实施,使学生学习能力的提高。
关键词:元认知;中考物理;元认知训练;物理解题
元认知由元认知知识、元认知体验和元认知监控三部分组成。元认知知识又分为个体元认知知识、任务元认知知识和策略元认知知识。元认知能力高低体现的是个体对认知、思维活动的知识和控制水平。物理解题活动是一种认知活动同时伴随着元认知活动,物理解题能力水平不但反映了个体解题的认知能力水平也体现了个体解题过程的元认知水平。已有研究结果表明,解题能力高的学生一般具有较高水平的元认知能力,而解题能力低的学生其元认知水平较低。基于此,笔者认为通过对初中学生进行中考前元认知训练,丰富学生个体元认知知识,提高学生中考物理解题的元认知体验和元认知监控水平。下面结合中考物理实验题解题能力培养过程的元认知水平训练方法进行些探讨,以期同行不吝赐教。
大家进行认知系统的研究学习是比较多的,教学过程中,教师往往重视专业领域知识的的传授,对于物理解题就是进行知识的掌握和训练,而进行元认知训练可以有效提升学生对自我学习能力、问题解决过程中对问题难度、熟悉度、相关知识的准备性、注意状态及解题结果的把握度,总之对学生元认知能力的培养可以提高学生的物理解题能力。
一、丰富元认知知识,准确表征问题信息
图1 武汉市中考物理第14题图 |
元认知知识中的任务知识是学生个体对任务特点及相应的加工要求的认知,中考物理实验学习困难是形成实验题解题能力低效的重要因素,实验学习过程中,任务知识欠缺或薄弱的学生个体往往表现对实验的认知局限在实验学习材料(知识)、实验任务性质、实验学习难度和目的以及对应与之适应个体学习方法的认识还停留在浅层或由局限性。通过对中考物理实验题的分析和研究,在面对实验内容复杂的情景时,学生对实验的本质不清,实验问题表征仍停留在物理概念、实验现象、简单实验流程记忆、仪器操作等表面特征,而不能在学习过程中,将实验目的、实验原理与对应实验对象、实验方法及具体操作紧密联系起来。
例如2019年武汉市中考第14题:某同学为进一步了解“视力矫正”的原理,利用如图所示的探究凸透镜成像规律的装置做了实验。他在发光体和凸透镜之间放置不同类型的眼镜片,观察到了如下
(1)将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间,光屏上原来清晰的像变模糊了;使光屏______(填“靠近”或“远离”)透镜,又能在光屏上看到发光体清晰的像。由此可知,在近视眼得到矫正之前,物体的像成在视网膜的________(填“前方”或“后方)。
(2)取下近视眼镜片,重新调整光屏位置,使它上面的像再次变得清晰,然后将另一个远视眼镜片放在发光体和凸透镜之间,光屏上原来清晰的像又变模糊了;再使光屏________(填“靠近”或“远离”)透镜,又可以在光屏上看到发光体清晰的像。这说明矫正远视眼的眼镜片对光有__________作用。
学生在进行“探究凸透镜成像规律”实验时,如果只是按照教师或教材上提供的方案,不加灵活的进行本题问题的表征分析,就会机械地进入潜意识的物距改变引起的相距(光屏位置)的变化,从而探寻成像特点的得出,进而导致解题“误入歧途”,那么作为丰富学生任务知识,形成准确问题表征信息的能力就显得尤为重要,结合本题分析,近视眼和远视眼是后续应用学习的延伸和拓展,但在这里却巧妙的嵌入到实验探究题中。由于近视眼镜是凹透镜,而凹透镜对光线有发散作用,所以,将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间时,使原来会聚成像的光线错后会聚,即像距变大,所以此时光屏应远离凸透镜,才能得到清晰的像;由此可知,近视眼镜可以使像远离凸透镜,说明近视眼得到矫正之前,物体的像是成在视网膜的前方的。第(2)问中,当取下近视镜片,重新调整光屏的位置,使它上面的像再次变得清晰,然后将另一个远视眼镜片放在发光体和凸透镜之间,光屏上原来清晰的像又变模糊了;由于远视眼镜是凸透镜,而凸透镜对光线有会聚作用,所以应再使光屏靠近透镜,才能在光屏上看到发光体清晰的像。通过以上分析,通过传授具有层次性、内部规律完备以及发展学生学习“自我”观念体系,交给学生完整、扎实的知识网络,引导学生构建纵横有序且联系的物理知识关联,善于根据实验器材、实验任务的变化而灵活的采用不同的认知策略,逐步的引导学生重视并学会运用物理思想和方法,以此来丰富学生元认知知识中的任务知识。
二、完善元认知体验,经历问题创设情境
元认知体验就是伴随着个体认知活动而产生的认知体验和情感体验的综合,也就是认知主体对认知活动的观察、了解和感悟的过程。实验题解题能力的培养,正是基于元认知体验是元认知知识和元认知监控的重要中介因素,是对元认知知识的延续发展,在教学实践活动中,通过学生个体已有认知结构特点与“正向”或“反向”设计导向问题情境,建立学习目标,制定计划,提出问题,指导学生全面、系统的理解和体验问题情境中众多构成要素信息,弄清时间、物理量、物质、过程、转态、符号、数据、图表等所指明的物理特征,同时对问题中隐藏着涉及的“知道”和“不知道”,会进行体验感知,由此确立解答问题的方向和最终目标。
图2 武汉市中考物理第15题图
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例如2019年武汉市中考物理第15题:在“探究水沸腾时温度变化的特点”的实验中,某组同学用如图甲所示实验装置进行了两次实验,并根据实验数据绘制了如图乙所示的图像。
(1)安装图甲所示的器材时,温度计的玻璃泡应该____________水中,不要碰到烧杯的底部或侧壁。
(2)从实验中可以看到,水沸腾时形成的大量气泡不断上升_____,到水面破裂开来,里面的水蒸气散发到空气中。水蒸气引起的烫伤往往比开水烫伤更严重,这是因为水蒸气和开水的温度虽然差不多,但是水蒸气___________,所以实验时要注意安全。
(3)分析图乙中的图线可知,第一次实验和第二次实验所用水的质量之比是__________。
中考物理实验考查突出能力的特点,决定了学生对解决问题的把握程度以及熟悉程度都要求较高。第(1)问中关于温度计使用时,玻璃泡要全部浸没在被测液体中,且不能碰到容器底和容器壁,而学生在进行知识回忆和反馈时容易联系到浮力中出现浸入或浸在,设计在这个位置的文字叙述恰好是一个“陷阱”,让学生已有认知结构和问题情境发生相互作用并引起冲突。第(2)问当水沸腾时,水中形成大量的气泡,且不断上升变大,最后破裂开来,使里面的水蒸气散发到空气中,水蒸气引起的烫伤往往比开水烫伤更严重,这是因为水蒸气和开水的温度虽然差不多,水蒸气遇到相对温度比较低的人体,就会液化,液化要放出大量的热,所以水蒸气烫伤更厉害,此问选取实验中具体场景,还原过程细节,对于完善学生个体元认知体验的实际教学意义就是选取问题情境的“小步子”和“顺序性”的训练思路。第(3)问通过对图像中两条图线的隐含物理意义进行分析和理解,体验其“寓意”所指明的信息,这
次让小车从__________滑下,观察小车滑行的距离。
(2)由实验可以看出,运动的小车所受的阻力减小,向前滑行的距离____________。推理可知:如果小车运动时不受阻力,它将_________________。
教师在训练时,可以将自己的答案进行书写以及表述个人理由观点:将棉布铺在斜面和水平木板上,这样就能够看到整个过程中,摩擦阻力对物体运动的影响是怎样的,这样对于实验结论的得出更有普遍性;第2空我填写的答案是斜面上静止滑下,这样就可以获得相同的水平初速度;第(2)问中阻力减小,滑行距离会变大,如果小车运动不受阻力,它将保持原来运动状态。同时选择部分学生的答案也进行展示和个人表述:(1)实验时,为了改变小车受到的阻力,将棉布铺在水平木板上,让小车从斜面顶端由静止滑下,观察小车滑行的距离;然后去掉棉布,再次让小车从斜面顶端由静止滑下,再观察小车滑行的距离;(2)由实验现象知道,运动的小车所受的阻力减小,则向前滑行的距离变大,即速度减小变慢,由此可推理知道,如果小车运动时不受阻力,则它将永远运动下去,且速度大小不变,即做匀速直线运动。针对师生的不同表述和结果,需要运用元认知在解题中的作用,具体的说来就是教师在进行中考实验题教学时,有意识的精心设计和安排,将自己的“错误”通过学生语言特点的表述,使之更符合学生思维特点,引导学生按照教师的“示范”作用,勇敢的“真实”的表述自我观点和思维过程,引导和启发学生不断的对话、演讲、展示、表演,最终达成元认知监控的训练强化,共同进步提升。
以上几点是笔者在培养学生中考物理实验题解题元认知能力的粗浅想法,基于元认知中的元认知知识、元认知体验、元认知监控的三维结构模型,只有将三者相互联系,紧密协同配合,才能使得学习个体具有良好的认知状态,物理解题能力才能得到本质的有效提升。
参考文献:
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[2]李晶晶.元认知系统在解决不同类型问题中的作用[J].中学物理教学参考,2017,(6):8-11.
[3]刘玉中,任小超,程福华.高中物理解题元认知水平及其训练方法探讨[J].中学物理,2017,(9):23-25.