基于活动卡的元认知策略在初中物理电学实验中的运用

【摘 要】电学作为初中物理教学中的重要知识，贯穿整个物理学科。探索电学实验教学方法是当前初中物理教学研究的重点，将元认知策略应用在电学实验中是一种新的教学方法。该方法能够让学生在电学实验教学中充分理解教师提出的实验要求，合理解决实验中的问题，并且准确得到实验结果。因此，本文探讨基于活动卡的元认知策略在初中物理电学实验中的运用。

【关键词】教学方法;元认知;活动卡;初中物理

【中图分类号】G633.7  【文献标识码】A  【文章编号】1671-8437（2021）22-0058-02

1   元认知策略概述

元认知即主体对自身的认知，包括对认知能力和认知过程的认知。元认知并不是单独存在的，其与记忆、语言等一起组成智力，因此元认知能力也决定了主体的智力水平。元认知策略是认知过程中使用的策略方法，在完成认知任务和分析认知因素的基础上，对认知资源和认知过程进行有效的调控。元认知策略在教学过程中的作用主要是让学生有计划地对自己的学习进行有效合理的评价[1]。

2   基于元认知的物理电学实验要求

在物理实验中，元认知知识包括三点：一是个人，二是任务，三是学习策略，因此，可从这三个方面对物理电学实验提出要求[2]。

2.1  观察能力

观察能力在物理电学实验中主要是对现象特征进行全面且准确的描述，因此，元认知知识包括：①个人，对个体的自我控制，表现为能否集中注意力完成对物理电学现象的描述。②任务，在教材和教师的指引下，知道自己需要在什么时候观察怎样的电学现象，电学现象有哪些特征，是否需要对比，与哪些电学现象对比。③学习策略，在观察电学现象前，按照实验要求，知道观察哪些电学现象，在观察过程中通过对比找出电学现象的不同

之处。

2.2  数据处理能力

数据处理能力包括数据收集、整理、分析，因此，元认知知识包括：①个人，在物理电学实验过程中认真记录实验的各种数据，规范读取实验结果，保证读数精确，分析数据之前建立合理的逻辑关系。②任务，在物理电学实验中知道需要记录哪些实验数据，知道利用何种工具来进行数据读取，会使用各种工具。另外，还需对数据进行分类排列，按照实验任务进行相应的数据计算。在分析数据阶段，知道研究对象与相关因素之间的关系，能够分清主次关系、数量关系等。③学习策略，在测量前，了解物理电学实验中需用到的数据采集工具，知道如何正确使用测量工具，得到正确的数据。测量中，尽量做到不估读。数据整理时，一旦发现有问题，必须进行验算。数据分析时，可以使用一定的方法对相关数据进行分类，将电学中的物理逻辑关系类比数学中的比例函数关系，将研究对象设定为比例函数中的Y值，相关因素设定为比例关系中的X值，利用实验数据寻找Y与X之间的关系。在整个分析过程中，应做到注意力集中，对比分析研究对象和相关因素的数据。

2.3  操作能力

操作能力即按照电学实验步骤进行操作，元认知知识包括：①个人，了解物理电学实验仪器的操作要求和注意事项，知道实验步骤，在思想上足够重视。②任务，知道如何操作实验仪器，制定合适的实验步骤，避免实验误差增大，从而影响实验效果。③学习策略，按照规范和要求使用实验仪器，了解实验内容和实验步骤，实验中观察自己的实验步骤与周围同学的实验步骤是否相同，实验现象是否相同等，及时对自己的实验进行调整。

3   元认知策略对物理电学实验的提升作用分析

初中生对元认知策略的理解和运用还处于较低的水平，这需要教师采取一定的方法在实验教学中启发学生对元认知策略的认识，提升学生的物理实验能力[3]。

3.1  重新对实验活动卡进行设计

实验课中，非常重要的一点是不能打破实验的连续性，如教师突然打断学生来进行纠正和讲解，会使学生的实验思维出现断层。为避免这一情况，物理学习活动卡（以下简称活动卡）就显得非常重要。学生在阅读和完成活动卡的过程中，能够在潜移默化中形成元认知策略思维，促进整个实验的实施。

3.2  分组策略

初中物理电学实验存在一定的难度，学生难以独立完成，这就需要学生之间开展合作，从而锻炼学生的团队协作精神。如“探究电流与电压关系”实验涉及的电路连接、仪器使用、串联电流表等对初中生而言操作难度较大，部分学生无法单独完成实验，教师可根据学生的操作能力进行分组。在分组时，教师可将相对外向的学生与相对内敛的学生分为一组，这样既能让学生实现性格互补，又能保证实验的顺利进行，学生的实验能力也能得到较大的提升。

3.3  积极开展实验讨论，反思实验过程

首先，活动卡是根据初中物理教学理念中，关于最大限度地让学生参与教学，帮助学生尽快步入自主性学习轨道的要求设计的。在开展物理电学实验之前，教师要给学生留出充足的时间进行活动卡设计，让学生讨论活动卡的内容。通过设计活动卡，学生能熟悉物理電学实验内容，对发现的问题进行思考，同时小组成员展开讨论，这不仅能确定实验要求，还能培养学生的合作精神。在学生设计活动卡的过程中，教师要扮演引导者的角色，尽量不要打断学生的讨论，主要工作是巡视、观察学生设计活动卡的动态过程以及完成情况。活动卡设计完成后，教师应对学生设计的活动卡进行简单分析，以提升学生对实验的熟悉程度，推动实验教学的开展。

其次，物理电学实验结束后，数据的分析、整理是必不可少的环节。教师要引导学生围绕实验现象、实验中出现的问题以及实验数据误差进行讨论，强化学生对物理电学实验过程的印象，深化学生对实验的理解。在“测定物质的密度”实验结束后，针对各组学生所测量的物质的密度值，教师应认真分析学生整理的物质密度数据，发现数据中存在的问题，并引导学生展开相应的讨论。如可提出“测量出的物体密度为何与理论值存在一定的偏差”这一问题，引导学生回忆实验过程，从活动卡的设计、实验步骤、实验仪器的使用等方面，对数据偏差进行有效的分析讨论并得出合理的解释。

4   总结

4.1  元认知策略在物理电学实验中的作用

将元认知策略应用于物理电学实验，不仅能提升学生对元认知策略的认识，而且能够提升学生对物理电学理论知识的认知和实验能力。实验前的活动卡设计、人员分组策略，实验中组员的团结协作、数据记录，实验后数据的整理、分析、反思讨论，都对学生具有较大的帮助。此外，元认知策略在物理电学实验中的应用，能使学生从被动参与实验转变成自主地完成实验，能够让学生积极参与实验的各环节，提升学生的自主探究能力和团结协作能力。因此，元认知策略能够在潜移默化中提升学生的综合能力，帮助教师高效完成教学任务。

4.2  元认知策略在物理电学实验中的具体实施

在物理电学实验中体现元认知策略对教师的要求并不高。教师要充分利用配套教材开展活动卡的设计活动，引导学生在设计过程中理解物理电学实验任务和要求以及实验原理，并且制定合理的实验步骤以及实验数据记录方案，理顺实验思路，这有利于提升学生的实验设计能力。在活动卡的帮助下，学生能够规范实验仪器的操作，避免在实验中出现问题，保证实验顺利完成。实验结束后数据的整理也是一个重要的步骤，能够很好地培养学生的数据整理能力和分析能力，引导学生对发现的数据问题展开讨论，提升学生的实验综合能力。

另外，元认知策略能够在一定程度上改变学生对物理教学的认知，提升教师的教学能力。基于活动卡的元认知策略在初中物理电学实验中的运用，对教师也提出了新的能力要求，首先教师要充分理解元认知策略，其次要对物理电学实验的教学过程进行重新设计，具有把控实验过程的能力等。

4.3  研究反思

元认知策略能够很好地辅助教师的教学工作。在科学技术不断发展的今天，先进的实验仪器和设备不断更新，更加智能便捷、采集数据精度更高的仪器不断涌现，物理电学现象也能更加直观地展示出来，这对教师和学生在计算机方面的知识储备提出了更高的要求。计算机能够使学生和教师更加直观地感知物理电学实验，同时使数据采集和处理也更加简便，也给教师今后的研究指明了方向。

【参考文献】

[1]狄保忻.问题驱动下初中生物理元认知能力的培养研究[J].名师在线，2021（6）.

[2]崔梅.元认知理论下初中物理解题常见问题[J].中学数学，

2021（2）.

[3]金秋豪.元认知对初中生物理建模的影响探究[J].数理化解题研究，2021（2）.

【作者简介】

戈晓燕（1980～），女，汉族，江苏苏州人，本科，中小学高级教师。研究方向：基于核心素养的课堂教學。