20世纪70年代以来，认知心理学的兴起促使人们开始从信息加工的角度来探讨智力。智力活动被视为既包括感觉、知觉和记忆等基本认知过程，也包括抽象思维、表征、问题解决和决策等高级认知过程的心理活动。此外，人们还发现，在所有认知过程的背后还存在着对认知过程本身的认知过程，即“元认知”(metacognition)。它在智力活动中处于核心地位。元认知的重要性也得到许多实验的证实。斯万逊(Swanson，1990)通过实验研究发现，元认知是一种不同于一般认知的独立结构，元认知与一般能力倾向各自作为独立的加工过程行使作用，高元认知能力组的成绩优于低元认知能力组。其中，高元认知——低一般能力组的成绩优于低元认知——高一般能力组。可见，如果没有元认知策略的使用，解决问题时即使有较好的一般能力也不能很好地发挥。相反，如果能有很好的元认知能力却能够弥补一般能力的不足。这一研究既说明了元认知能力有别于一般认知能力，更说明了对无认知能力的训练有特别重要的意义。物理教育作为基础教育的一个重要组成部分，担负着培养学生的物理学科能力、发展相应的智力、提高学生科学素养的重任。在物理教学中，培养学生的元认知，很可能成为培养学生思维、学习能力及学科能力的突破口。
　　
　　1　引例说明元认知在物理解题中的作用
　　
　　质量为M、倾角为θ的斜面静止在水平面上，斜面上放置一个质量为m的木块，现要保证木块相对斜面保持静止不动，问对M需作用多大的水平推力?m与M间的正压力多大?M与水平面之间的压力多大(不计一切摩擦)?
　　分析题意阶段：
　　①我准确地理解题意了吗?②我把握题目的整体了吗?(理解题目各个物理量的关系，哪些是已知的，哪些是未知的，有没有隐含条件，这些条件与要求的量、与学过的哪些知识能联系起来，画示意图帮助理解)。
　　该题属于哪一类型：动力学部分。
　　涉及哪些概念和规律：力的合成；牛顿三大定律。
　　本题关键词：相对静止；不计一切摩擦。
　　本题隐含的条件：m与M有相同的加速度。
　　本题涉及的知识：物体受力分析；牛顿定律的应用。
　　与以前知识的联系：连接体问题。
　　解答习题阶段：
　　利用已知条件列出方程求解，遇到困难时，自我提问下列问题：①我充分利用了已知条件吗?哪些应优先考虑，哪些还没有充分利用?②我出现思维定势了吗?(要用发散思维，顺向推理，逆向推理，双向推理，寻找新视角)③解本题需要哪些条件?(包括隐含条件)④想到了几种解法(提倡一题多解)。
　　反思总结阶段：
　　①这道题与以前做过的题目有何区别，其独特之处是什么?
　　②我应用了哪些技巧，都恰当吗?能不能用更简洁的方法解题呢?
　　③我能举一反三吗?
　　上述例子虽然简单，但体现了解题活动的自我意识、自我分析和自我调整：
　　(1)通过阅读或思考，对问题得出一个初步的认识或获得一个初步的解。
　　(2)进一步进行解题分析，就是对认知的认知(元认知)，体现了对认知对象认识的深化，认知主体做师或学生1既获得了元认知体验，又开始了元认知调控。
　　(3)进行解题分析过程时，“结论也是已知信息”，如同摸索在黑房子里拉开了电灯，找到了物理内容之间的联系，获得新的解法或沟通众多解法的联系，其结果是充实优化了原有的认知结构。
　　
　　2　元认知训练方法探索
　　
　　2.1　充分发挥学生的主体地位
　　以教师为主导，学生为主体(二主方针)是一种新型的、倡导的物理教育教学思想。学生主体意识的体现就是确定自己的学习计划，以学习过程进行监控调节，对学习方法进行评价、改进，这一切显然是元认知在起作用。因此教师首先要实现物理教育观的转变，保证学生的主体地位，其主导作用，应主要发挥在培养和调动学生的元认知方面。
　　
　　2.2　教学中，教师要经常展示自己的元认知监控的过程
　　教师们大多有这样的体会，学生解不出题目时，当教师给出正确解答后，学生往往会有这样的问题：老师是怎样想到的，我怎么想不到。对此他们往往不得而知。而又在下一个难题前绞尽脑汁了。教师们也大多有这样的体会，当学生解题出现错误时，老师正好在旁的话，如果老师针对性的质疑，学生往往能自己认识错误并给以改正。这时候，教师起到了学生自己没有发挥好的元认知监控的作用。换言之，元认知能力较强的学生，自己就能够做得很好了。所以，让学生知道老师是怎样想到的，让学生学会自己充当监视自己解题的老师，是提高学生元认知水平的最有效方法。所以，在习题教学中，教师应该让学生“看见”教师的思维过程，“看见”教师在读到题目时头脑中会激活哪些信息，会出现哪些可能的方法，怎样作出评价和选择，“看见”教师有时也会进入死胡同行不通但在元认知的监控下走出来，“看见”教师有时也会犯错误，但在元认知的监控下能够意识到错误并加以改正……总而言之，是让学生“钻入”教师的大脑，看看教师的思维(这一思维过程是元认知参与的过程)是如何运作的，而不是呆在外面等待输出的结果。这样，学生有了范例，看在眼里，记在心上。
　　
　　2.3　通过追问，对学生进行元认知训练
　　老师在提问学生时，不管学生回答是否正确，都要养成追问学生思维过程的习惯，所以，对于学生的回答，老师不要急于表态，而应耐心的倾听学生的心声，引导学生把他内隐的思维过程明晰化，亦即外显化，“你是怎么想到的?”“在你得到此答案时，有何其他想法?之前呢?”、“仔细想一想，你刚刚分析的过程是否正确?”、“请听听其他同学的分析，结合自己的分析，比较一下有何不同?待会说说看，和大家一起分享你的思维成果?”诸如此类问题，可引发学生把注意力集中于思维的过程，丰富学生的元认知体验，提高学生对自己认知过程监测和调节的水平，老师还得有意识的帮助和引导学生将以教师和同学为主的外部反馈转化为学生对自己的内部反馈使学生不断的反省自己的学习过程，如“对刚刚某同学的发言你们的想法怎样?你们是这样想的吗?有谁对哪一个过程有不同的看法?”这样不仅促进被提问者的思考，也关注到其他学生的思维。大大提高教师课堂的提问效率，使学生在不知不觉中元认知得到训练。
　　
　　2.4　通过自我提问的方式，发展学生的元认知水平
　　波利亚第一个提出解题的元认知思想，他在解题过程给出的“提示语”是典型的元认知知识。在物理教学中教师应当有意识地结合教学内容，积极运用波利亚的“提示语”，创造不同的问题情境，让学生以各种不同的方式反复用同一个提示语诘问自己，通过不断强化产生同样的思维活动，因为这样概括的“提示语”已经超越了具体形象而广泛适用，如设置问题解决策略提示卡：
　　第一阶段：分析题意
　　我全面、仔细、深入地分析题意了吗?
　　第二阶段：思维推理
　　我灵活、坚毅地进行双向推理了吗?充分利用已知条件了吗?
　　第三阶段：思路总结
　　这个题的奥妙在什么地方?这个奥妙还能用来解决什么问题?
　　如此训练，天长日久，元认知能力自会逐步提高并达到理想的境地。此外，教师还应创造性地开展教学，善于引导学生总结提炼自己的“提示语”，形成有自己特色的元认知的“提示语”，使解题的元认知监控上升到自我意识的境界。
　　实践证明，通过对学生有计划地训练元认知，必将大大激发学生智慧的潜能，更好地发展他们的物理思维能力，并且有利于认知和情意两方面和谐地向前发展，产生良好的教学效果。