元认知理论在初中物理解题中的应用

◎ 朱 超

与其他学科相对比，物理的知识点更为深奥、难懂，尤其在解题方面，许多初中生常常无法找到有效地解题思路。基于此，元认知理论在初中物理解题中得到广泛应用。通过元认知理论的启示，学生们能更好地审视自己的水平，提高解题的效率。下面，笔者通过分析元认知理论的内涵，从强化意识、掌握方法、注重监控等角度分析元认知理论在初中物理解题中有效应用策略。

一、对元认知理论内涵的分析

所谓元认知理论，代指人们在认知陌生事物的过程中，所进行的一种灵活的思考活动，通常需要思考者将认知的过程和结果统筹为一体，形成完整、严谨的知识结构。元认知理论主要包括三个部分:①元认知知识，是人们在进行认知活动时，所掌握的能解决该活动或与该活动有关的知识。在初中物理解题中，元认知知识就是每一道习题所涉及的物理知识点。②元认知体验，是指人们在解决问题的过程中，所产生的各种各样的情感体验。对于初中物理解题而言，元认知体验主要指学生对题目的评价，比如这道题难不难? 做完这道题以后有什么样的感想等等。③元认知监控，是指人们在经过系统的认知和体验之后，会在潜意识中如何调节自己、监控自己，以改善自己的学习情况。在物理解题中，元认知监控可以认为是学生反思、总结、改正的过程。

二、元认知理论在初中物理解题中的有效应用策略

1.强化意识，确定研究目标

由于初中生年纪尚小，性格相对浮躁，在做物理题的过程中，很容易三心二意。因此，教师需要有效应用元认知理论，通过其中的元认知知识来强化学生的学习意识，帮助学生确定合理的学习目标。通过这种教学方式，可以激发学生学习物理的主观能动性。如果在解题过程中遇到题目比较复杂、解题难度较高的习题，教师可以根据学生的知识水平，细化解题目标。

例如以下声学例题:小明和小红用两个纸杯和一根细棉线制作出了一个“土电话”，①通过这个土电话，他们能在10m 的距离成功相互通话，这表明了( )。②仍旧是10m 远的距离，小明和小红将细棉线换成了细金属丝，用同样大小的声音说话，发现电话里的声音比以前更响了，这说明( )。③小明和小红在说话时，小刚上前凑热闹，把中间的线捏住了，结果小明和小红都听不到对方的声音，这是因为( )。以上三个问题，全面考查了声学的重要知识点。但这些问题并没有明确提出询问的目标，而是让学生结合物理现象来进行联想和分析，学生可以根据元认知理论，剖析以上问题的本质。例如第一问的关键点是“这个电话能够成功的通话”，换言之，是用细线链接的土电话能传声的原因。由此，该问题就能联系到声学知识点“固体可以传声”。再比如第三问，小刚捏住了线，土电话的传声功能就失效了，根据元认知知识，学生应当产生的解题意识是“捏住线之后，这个土电话发生了什么变化”。很明显，在外力的控制下，细线不再振动，此时，就可以进一步确定研究目标:在声学知识里，有哪些知识点是和振动有关?从而联系到“振动停止，发声停止”这个知识点。通过以上分析过程，看似比较复杂的物理题就能迅速找到解题思路。

2.掌握方法，提高解题效率

根据元认知理论中的元认知体验，学生在解题时会产生不同的心理。解题成功时会积累自信，解题失败时会沮丧。根据做题能力的不同，学生通常也会分成学优生、中等生、学困生三种类型。学优生能将学过的物理知识融会贯通，找出高效的解题策略。中等生的解题思路比较僵化，一般只能按照教师讲过的例题来按图索骥。学困生在解题上则困难重重，对于审题和应用公式上都不够熟练。因此，教师需要帮助学生掌握良好的解题方法，提高学生的解题效率，以加强学生的元认知体验，变被动学习为主动学习。

例如:如图一所示，某个弹簧测力计挂着重力为G 的铁块P，正下方有一块重力为3G 的条形磁铁Q，P 和Q 均处于静止状态。已知弹簧测力计的示数为2G，试问P 对弹簧测力计的拉力为多少? P 对Q 的吸引力为多少? 地面对Q 的支持力为多少? 对于以上问题，学生在刚开始解析时，很容易因为题目中受力类型太多而产生思维混乱的情况。对此，学生只需要根据力学概念，掌握最根本的解题思路:物体保持匀速直线运动或静止状态时，要么不受外力作用，要么只受平衡力作用。由此，看似困难的问题就能迎刃而解。比如解答该题的第二问时，首先要分析P 的受力情况。由于P 为受力的静止状态，此时它所受到的所有力必然处于平衡状态。其中，包括P 自身的重力、Q 的吸引力、弹簧测力计的拉力。而重力和吸引力向下，拉力向上，将数值代入进去，就能计算出Q 对P的吸引力为G，而P 对Q 的吸引力与Q 对P 的吸引力为相互作用力，二者相等。通过转化，就能求解出第二问的答案。以此类推，以上的力学问题万变不离其宗，都可以参考“物体平衡状态时受力情况”这个物理概念来进行针对性的分析。当学生掌握了这种科学的解题方法和解析思路，就能形成“解题成功——积累自信”这种良好的元认知体验。

3.注重监控，积极反思总结

通过元认知理论中的元认知监控，教师应当重视学生的自我监控。每当学生完成习题训练之后，都要让学生积极反思和总结，找出做题过程中容易犯下的错误，进行针对性的改正。

例如，某行驶速度为18m/s 的汽车，在碰到红灯时，以6m/s2 的加速度做匀减速运动，试问刹车5s 后，汽车在刹车阶段一共开了多远? 许多学生在遇到这个问题时，常常会不假思索，直接套用匀减速的行程公式。而这种解题思路明显错误，因为学生们审题不仔细，没有发觉该汽车在刹车3s 后就已经停止运动这个情况。由此可见，教师要结合元认知理论，培养学生自我监控、随时反思的做题习惯，能准确排除题目中的干扰项，保障解题过程的准确性。

综上，通过元认知理论的渗透，物理教师能准确把握学生的学习心理，帮助学生重新梳理解题思路。通过长期的学习积累，学生不仅能掌握更多有效地解题方法，也能提高自身的认知能力，这对于培养学生的科学探究精神、严谨的物理思维均具有重要意义。