大学生元认知能力的培养——以物理教学为例

王 颖,孙 江,郭庆林

(河北大学 物理科学与技术学院,河北 保定 071002)

大学生元认知能力的培养
——以物理教学为例

王 颖,孙 江,郭庆林

(河北大学 物理科学与技术学院,河北 保定 071002)

运用元认知理论指导教学对提高学生的学习效率,增强其自主学习能力有着重要意义。本文阐述了元认知研究理论,对大学生元认知能力培养的必要性进行了分析,并结合教学工作实践探讨了如何在物理教学中运用元认知策略进行教学设计,达到提高学生元认知能力的目的。

元认知;学习策略;物理教学

在大学本科教学中,加强对学生能力的培养必须着重培养学生的创新意识、创新精神和创新能力,这也是物理教学的重要任务之一。如何通过教学使学生在掌握学习策略后还能够有效的保持和迁移,使知识充满活力而不僵化,是一切教育的核心问题。著名教育学家怀特海指出“教育是教人们掌握如何运用知识的艺术。这是一种很难传授的艺术”。[1](P8)笔者即以元认知理论为基础,结合工作实践尝试于教学中几个方面着手加强元认知能力培养,希望是对解决上述问题的有益的探索。

一、元认知理论

“元认知”概念是由美国心理学家约翰·弗拉维尔(J·H·Flavell)于 1976年提出的。他指出:“元认知通常被广泛地定义为任何以认知过程与结果为对象的知识,或是任何调节认知过程的认知活动,它之所以被称为元认知,因为其核心意义是对认知的认知”。[2]元认知以认知为基础,是个体对自身认知活动的积极地反省认知加工过程,是个体对自己的认知活动和结果的自我意识、自我评价和自我监控。元认知包括元认知知识、元认知体验、元认知监控三方面内容。

元认知知识是关于人的认知过程的知识,比如关于记忆规律、思维过程等方面的知识。它包括有关认知主体、认知任务和认知策略的知识。有关认知主体的知识是指个体自我认知的能力以及对个人与他人认知特点的认知。有关认知任务的知识,指人们对认知活动中的任务要求的认识。有关认知策略的知识,则是进行认知活动和完成认知任务时知道有哪些策略,各种策略使用的条件和范围,能够根据不同的任务、情境选择有效策略。

元认知体验,是伴随着认知活动而产生的认知体验和情感体验。元认知体验的持续时间可长可短,可以是对“知”的体验,也可以是对“不知”的体验。它在认知活动进行之前、之中或之后都有可能产生。元认知体验通常与个人在认知活动中所处的位置及已取得的进展或可能取得的进展有关。它特别容易发生在能激发高度自觉思维的认知情境中,如讲述新的物理概念时,学生会联想相关的物理概念、适用条件、物理意义及数学表达式等,还要反复思考这样理解对不对,有没有遗漏。元认知体验对认知任务的完成起重要作用,如怀疑所解的题有错而进行的重新审视,阅读遇到障碍而反复阅读,也可能由于失败或困惑的体验而修改或放弃原有的目标。

元认知监控是指个体在认知活动进行过程中,为达到预定目标而对自己的认知活动所进行的积极监控和相应调节,它是元认知的核心。主要包括:制定计划、预测结果和选择策略;监控认知过程,修正调节认知策略;评价认知行动、策略的效果及自己达到认知目标的程度和水平;在认知活动偏离认知目标时采取补救措施。元认知监控是从元认知体验的基础上派生出来的,只有在认知活动中体验到学习情境的变化,结合自己的认知活动特点和规律,才能有效地对认知活动进行调节和控制。

在学生的学习过程中,元认知这三个组成部分并不是孤立地起作用,而是相互联系、相互影响和相互制约的。元认知知识有助于产生元认知体验和元认知监控;元认知体验是形成元认知监控的前提,并不断发展元认知知识;元认知监控是元认知活动的目的和核心,它以元认知知识为基础,受元认知体验的激发和引导,使个体在认知活动中获得更多、更丰富的元认知知识和体验。总之,其中一种成分功能的实现,往往需要另一种成分的辅助和支持,三者的有机结合便构成了统一的整体—— 元认知。[3](P173)

二、培养大学生元认知能力的必要性分析

关于元认知与教学、学生学习效果的关系,已有很多的研究成果。研究者普遍认为,从元认知的角度来看,学生的学习活动并不只是对所学材料的认知过程,也是一个对该过程进行积极监控、调节的元认知过程。学生的元认知能力起到调节学习的认知过程,调动学生的学习积极性,保持学习的效率和方向的作用。因此,培养学生的元认知能力十分必要。

(一)大学阶段—— 综合运用阶段的需要

在大学阶段,学生已经经过了前期精确阶段的锻炼进入了综合运用阶段,这个时期的重点不再是伏案专心于自己的课业而应该站立起来环顾周围,不再是从特殊具体的事实到初步了解一般的概念而是从一般概念开始研究如何将这些概念应用于具体的场合。在这转变过程中,对自身认知活动起到积极反省、监控作用的元认知能力是影响学生能否顺利过渡的的重要因素之一。

(二)有效监控思维过程的需要

科学的发展、社会的进步,使得现在的大学生思维活跃,视野开阔,获取知识的途径很多,信息来源较广。因此,注重和促进学生思维能力的发展往往比向学生传授知识更为迫切和需要。当学生具备了科学的思维方法,就能够在当今信息时代通过自己的努力主动获取知识。元认知对于大学生思维能力的培养具有自我意识、计划、组织和监控的作用,培养元认知能力有助于引导大学生注意自己的思维过程和方式,便于检验、反省并形成习惯。

(三)培养创新意识的需要

很多大学生由于长期受应试教育和传统教学理念的影响,学习方式一般表现为接受学习,即过于强调接受和掌握知识,死记硬背,忽略了主动参与、学习体验、积极探索和创新,由此成为学生进一步学习和发展的阻力。资料表明,国内外创新教育仍处于摸索阶段,还没有一个成熟的普适的操作方案,比较一致的看法是创新是有许多因素共同作用的结果,其中培养元认知能力被认为是一条有效的途径。[4]

三、物理教学中培养大学生元认知能力的策略

物理学是自然科学中一切学科的基础,现代物理学已成为自然科学中站在最前列、发展最成熟的学科,建立了一套从基本原理出发的理论体系,并发展出一套成熟的方法,如理论演绎同实验检验相结合的方法,建立模型即抓住主要矛盾忽略次要因素的方法。[5](P72)物理教学任务中除了要传授系统的传授知识以外,同时也要意识到这套理论体系给元认知能力培养提供了营养丰富的土壤。因此,在物理课堂与实验教学中,教师应有意识的将元认知理论渗透进去,利用元认知策略进行教学设计,这对帮助学生更好的学习,使学生的潜能得到更有效的开发具有重大意义。

在具体的物理教学过程中,笔者认为教师有意识的注意以下几个环节可以有效地丰富学生元认知知识和体验、加强元认知监控,有利于元认知能力的培养。

(一)整合零碎的知识片段

怀特海认为“支离破碎的信息或知识于文化毫不相干”。[1](P1)我们的教育体制将知识分解到了不同的学科和课程中,如果缺乏对知识关联性的把握,对多数学生而言,结果只能是积累了大量分散注意力的零散知识。学生被动的接受不连贯的思想概念,没有任何的火花闪烁,结果导致头脑里装满一知半解的理论知识,而达不到教育使学生“通过树木看见森林”的效果。

进入大学之前,经历了长期求学过程中知识的积累,学生已经具备一定的认知能力和认知结构。进入大学后,丰富的物理知识—— 力、热、光、电以及众多的专业课学习会对原有的认知结构形成冲击。只有将新信息吸收进来并结合到学生已有的认知结构中,即个体把外界刺激所提供的信息整合到自己原有认知结构内,就像消化系统就营养物吸收一样,学生才能形成具有一定功效的物理认知结构。而这个过渡过程需要教师有针对性的依据物理知识间的有机联系和逻辑顺序而形成层次明确、脉络清晰、整体性强的知识体系,重新建构学生的认知结构。

(二)将思想融入教学过程中

怀特海对教育的精辟论述“教育所要传授的是对思想的力量、思想的美、思想的条理的一种深刻认识”。[1](P21)我们在课堂上不管向学生灌输的是什么知识细节,他在以后生活和工作中遇到这种细节的机会是很小的,即使遇到了,也不会记起你曾教过他,真正有价值的教育是抛开课本和笔记,渗透在学生身心中,能够解决不同的问题的能力。因此在物理课堂与实验教学过程中除了注重专业知识的传授外,还要有意识的灌输物理思想和思维方法,引导学生了解物理学家的认知过程,丰富元认知知识和体验。例如引导学生阅读一些科学家的传记和科学发展史,将一些科学家或课程相关领域中的学术带头人的创新成果的产生历程引入到课堂中来,以自然、诱导的方式培养元认知能力。

(三)用充满想象力的方式去教学

目前,大学毕业生进入社会后,作为行业新手,通常要遵照他人的吩咐按规定的程序去工作,这种形式可以传授知识而被大家认可,但是可能导致一种不幸的后果——长时间按固定程序工作使人想象力变得迟钝。所以教育应起到这样的作用:促进对构成该职业基础的各种一般原理做富于想象力的思考,从而使经过想象力思维能力锻炼的学生,在进入专业技术的学徒阶段时,能够将具体事实与普遍原理相结合,将这种固定的程序赋予其意义,而不是只获得由单调乏味的工作所带来的经验。不管是物理课堂教学还是实验教学,都需要注意将理论知识与实践相结合,引发学生对理论知识应用的思考并成为习惯,开拓学生的视野。将想象力与学习结合,有利于加强学生的元认知监控。

(四)开展研究性学习

研究性学习在国外又称主题研究,是主要围绕专题、问题、课题和项目的提出与解决来组织学生的学习活动。在物理教学中开展研究性学习,首先教师组织学生从生活实践或学习课程中选取他们感兴趣的研究专题,然后指导学生用科学研究的方式,就选取的研究专题进行必要性和可行性论证,制定研究方案并组织实施,最后撰写研究报告。在整个过程中,提出并解决问题的主体是学生,教师只在必要的时候把握一下方向和提供一些方法上的指导。物理研究专题的广泛和灵活使得研究性学习具有综合性和交叉性的特点,不同于一般的学科学习。这就更要求学生勤于观察、善于思考,学会交流与合作,探索解决问题的方法和途径,从而使学生亲身感受知识的形成过程,领悟科学研究方法和思维方法。[6]

总之,我们教育教学的最终目的就是让学生会运用所学的知识去学习、工作和生活,而元认知能力则伴随着这一目的。在物理教学中运用元认知策略正是希望通过这个良好的平台来提高学生的元认知能力,帮助其终身学习。同时也要认识到,元认知能力的培养是一个长时间的过程,需要教师和学生的共同努力,在教与学中共同成长。

[1][英 ]怀特海著,徐汝舟译.教育的目的 [M].北京:生活·读书·新知三联书店出版社,2002.

[2]Flavell J H.Metacognition and cognitivemonito ring:Anew area of cognitive development alinquiry[J].American Psycho logist,1979,34(10):906-911.

[3]尹洪藻,毕华林.学习能力学 [M].青岛:中国海洋大学出版社,2003.

[4]计丽娟,何亚云,张 锋.对创新教育实施途径的思考 [J].云南师范大学学报 (教育科学版),2002,3(5):41-44.

[5]赵凯华主编.物理学照亮世界 [M].北京:北京大学出版社,2005.

[6]龚黎华.物理教学中研究性学习的研究 [J].江西教育学院学报 (综合),2006(6):67-69.

G640

A

1008-6471(2010)03-0103-02

2010-07-17

本文系高等学校特色专业建设点“光信息科学与技术”(编号:TS10669)的部分研究成果。

王颖 (1977—),女,河北定州人,河北大学物理学院讲师,主要从事教育教学方法研究。