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物理问题解决与元e799bee5baa6e78988e69d8331333264636266认知研究
【摘要】文章结合具体学科,分析了元认知在物理问题解决过程中的作用,以及如何通过物理问题解决对元认知进行有效开发。
【关键词】物理;问题解决;元认知
元认知( Metacognition)是弗拉维尔70年代提出的,此后关于元认知的研究越来越多,这些研究主要集中于阅读理解、记忆和问题解决三大领域,其中问题解决中的元认知研究是九十年代才开始的。研究表明学习能力强的学生元认知水平较高,元认知策略可以修补知识水平的欠缺以及补充、完善问题。
本文采取与具体学科相结合的方式,从物理学科的特点出发,从元认知的实质出发,探讨元认知在物理问题解决过程中的作用以及如何对其有效开发。
一、元认知在物理问题解决中的作用
1976年弗拉维尔对元认知的定义:一个人所具有的关于自己思维活动和学习活动的知识及其实施的控制,是任何调节认知过程的认知活动。 1979年Kluwe认为:元认知是明确专门指向个人的认知活动的积极的、反省的认知加工过程; Schraw & Dennison( 1994)定义:元认知是关于个人对自己学习反省、理解、控制的一种能力。元认知概念包括三方面的内容:元认知知识、元认知体验、元认知监控三种成分。三者相互作用,相互联系,其中元认知监控是元认知中的核心成分,它是学习成功的关键。
1. 元认知对物理问题解决的目标进行修正。[1] 元认知使得解题过程具有明确的目标指向性,使解题者的心理活动都朝着目标靠拢。目标是问题解决者主观经验的知觉,它既是问题解决的开始,也是问题解决的归宿,它对问题解决的进程进行指导。解题中问题解决者要监控其解题计划,制订切实可行的目标,致使物理问题解决得以顺利进行。
2. 元认知操作驱动物理问题解决的策略。解决物理问题需要一定的策略。策略是在思维模式的作用下反应出来的,它影响着物理问题解决的效率。问题解决者在解题过程中通过以下方式进行认知操作。(1)激活思维并制定策略,即以目标为出发点,将物理材料放入已有的知识背景中,在操作系统的作用下激活认知结构。在元认知基础上,根据材料系统在认知结构中的相似性,寻求物理认知结构中的“相似点”,把问题改组为适合原有知识的形式,或把以前知识通过经验加工成适合现有问题的形式,从而制订解题策略;(2)改组和实施策略,即通过对问题解决进程的反馈,面对问题,有多种解题方法,问题解决者要进行自我评价,实质上就是对问题解决策略的评价,如果发现目标确信无疑而又达不到或不能顺利达到目标时,则将怀疑其策略,有必要对策略进行调整。
3. 元认知增强解题者在物理问题解决中的主体意识。鉴于物理学科的特点,一般解决物理问题有一定的困难,这就要求解题者能自我激活,发挥自我作用,排除障碍,产生问题解决的欲望。而元认知在整个问题解决过程中存在着内反馈的调节。(1)通过元认知知识,使解题者能审清题意,对问题的类型、难易程度、所用的知识有初步了解,使其能主动选择有效解题策略;(2)元认知体验的自我启发作用,调动非智力因素参与,产生“知”与“不知”的认知体验和情感体验,产生一些新的思路和方法,对原有的思维进行扩充,可以克服障碍,调动解题者的积极性和自信心;(3)元认知的监控作用,体现在解决问题的整个阶段,解题的前计划,解题过程中的监测,解后的评价、反思。
二、通过物理问题解决对学生进行元认知开发
学生的元认知能力往往在解题过程中体现,并在解题过程中培养出来,龚志宁(1999)研究发现元认知策略导致学困生成绩低于优生。有人曾经对比优生与物理学困生解题过程研究中。发现元认知能力的高低一定程度决定物理成绩高低。为了让学生“学会学习”,我们应加强学生物理问题元认知能力的培养。
1.激发学生的自我意识和培养学习动机。元认知能力的发展以一定的心理发展水平为基础,元认知在学生自我意识产生之后才发展起来。如果没有自我意识,学生不能对自己正在操作的认知对象进行积极的计划、监测、评价、反思。自我意识是以主体及其活动为意识对象,对人的认知活动起着监控作用。在解题学习中,人的自我意识是对自己在问题感知、表征、思考、记忆和体验的意识,对自己的目的、计划、行动以及行动效果的意识。
2.剖析思维过程,加强思路教学。以往教师解题只注重解题过程本身以及解题的结果,而忽略学生元认知作用的过程。元认知是认知的认知,元认知时刻在发挥作用,要提高学生的元认知水平,应该让学生体会教师的元认知发挥过程。遇到一个新问题时,向学生示范自己如何分析、寻找有效策略,最终解决问题的整个过程。有时教师也会进入死胡同,但有能力排除障碍。有时教师也犯错,但他运用元认知监控可以修正问题…总而言之,展示教师思维过程,将教师自身过程的自我监控、自我调节展现给学生。[2]
3.传授解题的元认知策略
(1)善于利用波利亚“自我提示语”
Polya波利亚在他的解题理论著作中所给出很多提示语,都是属于元认知的范畴。在解题时经常自觉地运用这些提示语,是提高解题元认知能力的有效途径。如果问得合适,就可能引出好的答案,引出正确的想法。他的基本模式为:
第一步——阅读题意,表征问题;第二步——拟定计划,执行步骤;第三步——评价和反思
(2)同学之间相互质问(Inquiry)和争论(Argument)
质问是学生常采用的方法。学生对一些问题常常被动的接受,争论很少受到重视,但它与询问一样重要,(下转第194页)(上接第184页)通过争论对问题的理解能力比被动地接受强四倍,对一些思考型强的、有多种解法的问题,留给学生讨论,让学生说出自己的解题思路。为什么那样做?原因是什么?为什么选择这种方法?让同学之间相互质疑和争论,每个人对自己和他人的做法进行深入思考和反思,使学生对自己所解的题目有更深层的含义。
4.加强不良结构问题的教学
结构不良问题(ill-structured problem)相对结构良好问题(well-structured problem ),学生经常面对的是结构良好问题,目标定义明确,提供多种解题方法,而结构不良问题比较模糊,问题不明确,具有不清楚的目标和多样的解题方法,同时又属于开放型题目,对问题很难得到明确的方法。学生对知识不能迁移,而教育者往往对这方面重视不够。国外有这方面的研究,表明经过结构不良问题的训练,学生的元认知解题能力有很大提高。
总之提高学生物理问题解决的元认知水平非一朝一夕所能实现的,需要师生共同协作。教师应把学生的元认知能力培养纳入自己的教学目标中,在问题教学中,不断渗透元认知知识和策略的训练内容。调动学生的主体意识,注意元监控的实施,只有这样,学生的元认知水平在物理问题解决中得到开发。
【参考文献】
[1]朱德全,宋乃庆.谈数学教学中的问题解决与元认知开发[J].学科教育研究,1997,(6).
[2]周丽芳.元认知及其培养[J].天津市教科院学报,2002,(1).
希望对您有帮助。
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物理小论文
生活中有很多的物理现象e79fa5e98193e78988e69d8331333332623933,许多简单的现象可以用所学知识去解答。
现象一:飞快的火车有一个安全距离,当我们在公路上步行时,不宜靠中太近,除了害怕离线的车会撞到之外。还有一个意料之外的原因,对此本文将作出解答。
现象二:取两片很薄的纸,将他们贴近,用力的吹,我们并不能将纸吹开,反而出现被“吹拢”的情况。
现象三:,对于相同流量的水而言,口径大的水龙头,水的流速很慢,但是对于口径小的水龙头,可以明显的看到流速加快了。这是什么原因呢?
总结来看,空气和水都是流体,在两者之间有着一定的共同点,都遵循流体的基本性质,在流体的学习中有两个很重要的方程叫:伯努利方程和连续性方程。用它们就可以很简单的解释上面三个现象。首先,伯努里方程的基本表达式为:P+1/2pv+pgh=恒量。P指流体周围的压强大小,p指流体本身的密度,v指流体的速度。在上述但现象中,可把水和空气近似的看作理想流体,且它们作常流动。在以上前两种情况中,都可以将pgh看作是不变的,所以我们很容易的就得到P+1/2pv=恒量。容易得出压强和速度成反相关。下面将对三个
现象作出具体的解释。
解释现象一:其中提到一个意外的原因就是很有可能身边的空气将我们“推”向汽车而发生意外。为什么这么说?当车飞快的从我们身边开过的时候,对周围的空气造成了影响:使它们的速度加快,在这样的情况下,根据上面的推倒易知:速度过快造成周围空气的压强减小,在汽车周围形成一个压强差,在车周围的事物就容易被“压”到车下。这是相当危险的,所以步行要尽量的靠边走。
解释现象二:当两片薄纸靠近,我们将它们看成和外面的空气分开,当我们吹气时,使得两纸间少量的空气流速加大,压强减小,外围的空气使得纸片贴在一起。
解释现象三:同流量即体积相同,所以易知SV=S V。这就是理想流体的连续性方程。它表示理想流体作定常流动时,流体的速率与流管截面积的乘积是一个恒量。由此可知,当我们将口径边小时,必然导致流速加快。根据个原理在科技上也有很大的运用,比如切割水枪,对于一样的出水量,这种水枪的口径很微小,使得出水的速度极快,所含动能极大,
在生产上有很大的运用。
最后,要介绍一个很实用的方法:取水。在家中,看到大人用一根管子插到水里,用嘴在管口吸气,水就会自己流出来,我也试过,但没有成功,现在我目标了原因:必须保证吸气的一端低于出水的一端,为什么呢?这是利用了大气压的原理。当吸气后管子里成为真空,水就被外界大气压压倒了出水端。
物理在我们的生活中有很大的作用,我们可以借着生活来学习物理,再利用物理来服务生活。