隨機進入教學(xué)法在物理教學(xué)中的應(yīng)用
——以“摩擦力”一節(jié)為例

吳俊生 詹偉琴

(華南師范大學(xué)物理與電信工程學(xué)院 廣東 廣州 511400)

1 隨機進入教學(xué)的基本概念

隨機進入教學(xué)(Randomaccessinstruction)是一種基于認(rèn)知彈性理論(Cognitiveflexibilitytheory)的教學(xué)模式．斯皮羅等人提出的認(rèn)知彈性理論是基于建構(gòu)主義發(fā)展起來的一個新型分支．認(rèn)知彈性理論指出，在學(xué)習(xí)高級知識的時候，完成對知識的意義建構(gòu)需要通過知識的多維表征才能對知識有充分的了解，進而能夠在新的情境下做出正確的反應(yīng)[1]．在教授學(xué)生新內(nèi)容時，教師要采用各種手段創(chuàng)設(shè)各種情境，在不同的時間以不同的方式教授知識，培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知靈活性，與此同時，學(xué)習(xí)者在教師創(chuàng)設(shè)的情境中通過探索或者與他人合作學(xué)習(xí)，完成對知識的順利建構(gòu)．在學(xué)習(xí)的過程中，教師不僅是關(guān)注學(xué)習(xí)者知識的獲得，同時關(guān)心學(xué)生情感態(tài)度價值觀的變化，思維的發(fā)展訓(xùn)練也是該理論所關(guān)注的重點[2]．

認(rèn)知彈性理論指導(dǎo)下的隨機進入教學(xué)是指在不同時間，不同情境下進行教學(xué)，要從多角度去學(xué)習(xí)知識，獲得知識的全面意義建構(gòu)．因為對知識的單一解釋可能會遺漏了知識的其他重要方面，從不同的情境中去學(xué)習(xí)知識，對知識的整體理解則更加透徹，能更好地把握知識的內(nèi)涵和外延．隨機進入教學(xué)的“隨機”不是指沒有目的地閱讀文本，進行無意義的建構(gòu)．“進入”也不是無計劃地進入，每次進入都帶有一定的目的和任務(wù)，力求從不同的側(cè)面去解釋問題．要從多維度對知識進行意義建構(gòu)，獲得廣泛的非結(jié)構(gòu)性知識，促進學(xué)生理解，同時要求要將概念知識放到真實情境中講解，而不是抽象地去理解知識的具體應(yīng)用[3]．通過使用不同的進入方式可以使學(xué)生對某一知識進行多方面的探索學(xué)習(xí)，讓學(xué)生換個角度思考問題，認(rèn)識到知識運用的多樣性，以多個維度去理解問題，這樣有助于學(xué)生知識的學(xué)習(xí)．將知識與某些具體的情境聯(lián)系起來，讓學(xué)生運用剛學(xué)的知識與其他知識聯(lián)系起來，可以加深對知識的理解，有利于對新知識進行加工重構(gòu)，使學(xué)生在對知識的認(rèn)識方面有質(zhì)的飛躍[4]．

在建構(gòu)主義理論的影響下，隨機進入教學(xué)對于小組合作學(xué)習(xí)、學(xué)生的思維發(fā)展和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果評價方面也是十分重視的．建構(gòu)主義認(rèn)為學(xué)生應(yīng)該是知識意義建構(gòu)的主動者，而教師只是協(xié)助者，應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，幫助學(xué)生自主完成知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力[5]．與他人協(xié)助學(xué)習(xí)，則可以使自己的知識理解更加豐富和全面，并且對學(xué)生的協(xié)作能力也有所培養(yǎng)[5]．而對于學(xué)生學(xué)習(xí)效果評價則不能只關(guān)注于成績，應(yīng)該從課堂表現(xiàn)、小組合作、解決問題等多個方面去評價學(xué)生．

2 隨機進入教學(xué)的基本環(huán)節(jié)

隨機進入教學(xué)包括5個基本環(huán)節(jié)，分別是基本情境呈現(xiàn)，隨機進入教學(xué)，思維發(fā)展訓(xùn)練，小組合作學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果評價[6]．各個階段并不是嚴(yán)格依次進行，而是根據(jù)實際的課堂教學(xué)需要，進行排列組合或者整合優(yōu)化，以期達(dá)到最好的教學(xué)效果，完成學(xué)生對知識的意義建構(gòu)．

(1)基本情境呈現(xiàn)

建構(gòu)主義主張在真實的情境中引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)，教師根據(jù)知識內(nèi)容的需要創(chuàng)設(shè)具體的情境，在多個不同的情境中對同一個知識進行展現(xiàn)，讓學(xué)生能夠更加全面地理解和掌握知識的內(nèi)涵和外延．與此同時，教師可以通過生動的文字、圖片、視頻等方式展現(xiàn)情境，而對于物理學(xué)科來說，實驗的演示操作也是一種常用的創(chuàng)設(shè)情境手段．豐富多樣的情境創(chuàng)設(shè)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機，使學(xué)生主動參與到課堂中來．

(2)隨機進入學(xué)習(xí)

在一定的學(xué)習(xí)情境下，學(xué)生可以從不同的側(cè)面、不同的途徑、不同的方式全面了解知識內(nèi)容[5]．在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生不斷地加深對知識的理解，不僅可以通過不同的進入方式去學(xué)習(xí)知識，還可以培養(yǎng)不同的能力，如分析能力、提取信息能力、綜合歸納能力、邏輯思維能力、實踐操作能力等等．

(3)思維發(fā)展訓(xùn)練

思維能力對于物理的學(xué)習(xí)至關(guān)重要，從感性的材料抽象概括出理性的規(guī)律靠的是思維，用物理的定理和規(guī)律去分析解決問題靠的也是思維．教師在教學(xué)中要不斷完善學(xué)生的思維品質(zhì)，通過不同的教學(xué)手段發(fā)展學(xué)生的物理思維能力．

(4)小組合作學(xué)習(xí)

個人的能力是有限的，小組合作學(xué)習(xí)可以提高學(xué)習(xí)的效率．教師分配任務(wù)給每個小組，小組的成員分工協(xié)作，共同完成．小組成員中，每個人都有自己的優(yōu)點和缺點，合作學(xué)習(xí)則可以取長補短，在交流和討論之中，思考成員所提出的觀點，根據(jù)自己對知識的理解，贊同或者否定觀點，提出自己的依據(jù)．在這個過程當(dāng)中，可以鍛煉學(xué)生的思維能力，使學(xué)生通過合作解決問題．

(5)學(xué)習(xí)效果評價

學(xué)習(xí)效果的評價不單是指學(xué)生的學(xué)習(xí)成績，還有學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)的過程中，參與課堂的程度和小組合作中的表現(xiàn)評價．其中包括自我評價和教師同學(xué)的評價．評價的過程都應(yīng)該做到客觀公正．評價的內(nèi)容包括自主學(xué)習(xí)能力、小組合作貢獻和對知識的意義建構(gòu)[7]．學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的過程中，學(xué)習(xí)者的各種能力會得到提升，獨立思考、獨立解決問題的能力是衡量學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的一個很好的標(biāo)準(zhǔn)．小組合作學(xué)習(xí)當(dāng)中，學(xué)生個人對小組任務(wù)完成的貢獻很大程度上反映了學(xué)生對知識的理解水平，而對知識的意義建構(gòu)評價指的是學(xué)生對知識的掌握程度．

3 教學(xué)案例分析

現(xiàn)在筆者以團風(fēng)縣實驗中學(xué)郭海燕老師設(shè)計的“摩擦力”一節(jié)進行改編，闡述隨機進入教學(xué)法在物理教學(xué)中的應(yīng)用．人教版八年級下冊“摩擦力”的內(nèi)容是要讓學(xué)生知道摩擦力的定義，重點是讓學(xué)生知道摩擦力的產(chǎn)生原因以及會運用摩擦力的知識解釋生活中的現(xiàn)象．在基本情境呈現(xiàn)、小組合作學(xué)習(xí)、思維發(fā)展訓(xùn)練3個環(huán)節(jié)中，教師引導(dǎo)學(xué)生隨機進入學(xué)習(xí)，每次進入都有不同的教學(xué)目的，而學(xué)習(xí)效果評價則貫穿于整個教學(xué)環(huán)節(jié)．教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計如圖1所示．

圖1 教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計

(1)基本情境呈現(xiàn)，第一次隨機進入學(xué)習(xí)

教師首先展示教學(xué)用具：泥鰍數(shù)條、木屑一盤、水槽兩個．學(xué)生們好奇教師帶這些東西來干什么呢？緊接著教師邀請兩位同學(xué)上臺進行抓泥鰍的比賽，在規(guī)定的時間內(nèi)比較哪位同學(xué)抓的多．比賽結(jié)束后，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)泥鰍很滑，要抓住它們并不容易．這時教師拿出一盤木屑撒在泥鰍上，讓剛才抓泥鰍少的同學(xué)再次抓一下沾滿木屑的泥鰍，大家發(fā)現(xiàn)情況變得容易多了．這時教師提問：同學(xué)們知道為什么會產(chǎn)生前后不同的效果嗎？教師引導(dǎo)學(xué)生思考，使學(xué)生認(rèn)識到這是摩擦力不同所造成的．

教學(xué)片斷評析：首先通過有趣的比賽調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．此次教學(xué)的目的是通過比較兩次抓泥鰍的不同效果讓學(xué)生產(chǎn)生疑問，讓學(xué)生對“摩擦力”的物理現(xiàn)象先有生動直觀的感性認(rèn)識，然后教師提出問題引發(fā)學(xué)生思考，于是學(xué)生產(chǎn)生了學(xué)習(xí)的動機，第一次進入學(xué)習(xí)．

(2)第二次隨機進入學(xué)習(xí)

首先教師用多媒體展示生活中有關(guān)滑動摩擦力的現(xiàn)象：滑雪、寫字、掃地，如圖2所示．

圖2 生活中的摩擦力

隨后教師提問這些現(xiàn)象中滑動摩擦力的產(chǎn)生有什么共同的特點？教師引導(dǎo)學(xué)生們注意到這些現(xiàn)象中滑動摩擦力的產(chǎn)生都需要兩個物體相互接觸，并且要運動起來．教師讓學(xué)生們用手在桌面上拖動來感受滑動摩擦力的存在,強化產(chǎn)生摩擦力的條件，如圖3所示．

圖3 手與桌面或者紙張的相對運動

接著教師讓學(xué)生把手掌放在一張紙上保持不動，另一只手拖動紙．此時教師提問：同學(xué)們覺得滑動摩擦力的產(chǎn)生是需要手運動還是手相對紙張運動？學(xué)生經(jīng)過兩次實驗感受的比較，于是得出正確答案“相對運動”．

然后教師用多媒體展示出接觸面在顯微鏡下的觀察圖片，如圖4所示的接觸面凹凸不平的示意圖，表明兩物體的接觸面要粗糙．教師讓學(xué)生回顧兩次實驗感受，讓學(xué)生知道滑動摩擦力對相對運動的物體是起阻礙作用的．此時，教師歸納、總結(jié)得出滑動摩擦力的定義：兩個相互接觸的物體，它們相對滑動時接觸面產(chǎn)生的一種阻礙相對運動的力[8]．

圖4 接觸面凹凸不平的示意圖

教學(xué)片斷評析：教師運用多媒體進行滑動摩擦力實例的展示和讓學(xué)生參與物理小實驗，經(jīng)過教師的提問和引導(dǎo)學(xué)生的觀察與分析，使學(xué)生清晰地構(gòu)建摩擦力產(chǎn)生的原因：兩物體相互接觸、相對運動、接觸面要粗糙．經(jīng)過教師歸納、總結(jié)后給出滑動摩擦力的定義．在第一次進入學(xué)習(xí)有了初步認(rèn)識之后，這一階段進入學(xué)習(xí)的目的主要是以圖片和感受實驗的方式幫助學(xué)生理解滑動摩擦力的定義，對滑動摩擦力的概念有基本的認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生從滑動摩擦力定義的角度出發(fā)進行意義的建構(gòu)．

(3)小組合作學(xué)習(xí)，第三次隨機進入學(xué)習(xí)

教師回顧剛開始上課時所做的抓泥鰍的比賽，讓學(xué)生回憶場景：沾滿木屑的泥鰍因為摩擦力增大而變得容易抓．隨即教師提出問題：滑動摩擦力的大小與什么因素有關(guān)？讓學(xué)生們進行猜想，此時學(xué)生可能猜想滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關(guān)．

教師用多媒體向?qū)W生展示圖片，如圖5所示當(dāng)拉輕木塊和重鐵塊時，我們會發(fā)現(xiàn)拉輕木塊比重鐵塊輕松，這是因為重鐵塊的滑動摩擦力比輕木塊的大．教師提問：從這個現(xiàn)象你們認(rèn)為滑動摩擦力的大小還與什么因素有關(guān)？有些學(xué)生會回答：重力．教師此時不作評論，接著教師做一個如圖6所示演示：教師用黑板擦擦黑板，當(dāng)加大按壓黑板擦的力時，黑板擦的移動明顯變得困難．隨即教師提問：滑動摩擦力的大小與重力有關(guān)嗎？這時候?qū)W生發(fā)現(xiàn)滑動摩擦力的大小與重力無關(guān)，與作用在黑板擦的壓力有關(guān)．教師分析圖5物體的受力情況，平放的物體對桌面的壓力等于重力，難以拉動鐵塊，也是因為鐵塊對桌面壓力較大造成的．于是得到第二個猜想：滑動摩擦力的大小與物體間的壓力有關(guān)．

圖5 拉動輕木塊和重鐵塊

圖6 手持黑板擦擦拭黑板演示實驗

在教師誘導(dǎo)下，學(xué)生可能提出猜想三：摩擦力的大小還與物體的相對速度、接觸面積大小等等有關(guān)[8]．

為了驗證上面的猜想，我們開展實驗研究．教師提問摩擦力的大小如何測量？引導(dǎo)學(xué)生回顧 “二力平衡”的知識，此時學(xué)生知道通過彈簧測力計測量對物體的拉力，于是可以知道摩擦力的大?。龑?dǎo)學(xué)生進一步思考如何改變壓力、接觸面的粗糙程度等等需要探究的影響摩擦力大小的因素．把全班按5～6人一個小組進行組合，小組合作共同完成探究實驗．學(xué)生選擇實驗器材、學(xué)生在小組內(nèi)進行分工合作、學(xué)生設(shè)計實驗表格、完成實驗步驟．與此同時教師進行巡視，并進行點撥指導(dǎo)，積極引導(dǎo)學(xué)生順利完成實驗．最后大家將實驗數(shù)據(jù)匯總并進行討論、分析，對不合理的猜想進行排除．教師收集大家的實驗方案、數(shù)據(jù)表格、實驗結(jié)論等，然后用投影儀展示，并且進行分析得出正確結(jié)論．

教學(xué)片斷評析：教師通過設(shè)置物理情境，引導(dǎo)學(xué)生觀察與思考、進行合理的科學(xué)猜想．然后學(xué)生經(jīng)歷合作學(xué)習(xí)和實驗探究的過程，習(xí)得摩擦力的大小的影響因素是壓力和接觸面的粗糙程度．在理解滑動摩擦力的基本定義的基礎(chǔ)上，此階段學(xué)生以小組合作實驗探究的形式再一次進入學(xué)習(xí)，從滑動摩擦力的影響因素角度出發(fā)，讓學(xué)生對滑動摩擦力有完整清晰的認(rèn)識，從另一個側(cè)面對滑動摩擦力的知識進行補充建構(gòu)．

(4)思維發(fā)展訓(xùn)練，第四次隨機進入學(xué)習(xí)

這一教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)以致用、理論聯(lián)系實際的環(huán)節(jié)，如何應(yīng)用與防止摩擦力．比如剎車時是利用輪胎與地面的摩擦力，如圖7所示；機器工作時則要防止機器零件間的摩擦力，如圖8所示．請同學(xué)們列舉一些生活中有益摩擦和有害摩擦的例子，并且思考如何增大或者減小摩擦力．

圖7 剎車

圖8 機器零件

教學(xué)片斷評析：教師以提問的形式讓學(xué)生運用所學(xué)知識進行解決實際問題，學(xué)生加深對知識理解，起到溫故知新的作用，再一次進入學(xué)習(xí)，讓學(xué)生對知識進行全面意義的建構(gòu)．

(5)學(xué)習(xí)效果評價

學(xué)習(xí)效果評價不單是只有成績，而是要多關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn)．要多方面多維度地去評價學(xué)生，教師可以提問學(xué)生能否用自己的語言去描述物理概念，或者是能否用所學(xué)知識解釋某個物理情境．通過問題來了解學(xué)生對于知識的掌握情況．還可以通過觀察學(xué)生在小組中的表現(xiàn)情況或者小組互評來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況．

教學(xué)過程中教師隨機進入教學(xué)各個環(huán)節(jié)的評價：場景一：在形成滑動摩擦力的概念之時，教師讓學(xué)生用自己的話來描述摩擦力，并且讓學(xué)生列舉出生活中一些常見有關(guān)摩擦力的例子；場景二：讓學(xué)生小組協(xié)作完成探究滑動摩擦力影響因素．教師進行巡堂，觀察學(xué)生的參與情況，完成實驗后讓小組成員討論自評和互評．通過投影儀的展示，讓不同小組進行互相評價，提出自己的見解，教師對各小組進行評價；場景三：獨立思考生活中有益摩擦和有害摩擦，以及增大和減小摩擦力的方法，學(xué)生在解決問題的過程中，教師進行巡堂，了解學(xué)生對于問題的解答情況，看學(xué)生是否掌握了相關(guān)的知識．

4 小結(jié)

教師的評價貫穿于整個教學(xué)階段，學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況及時反饋給教師可以讓教師及時調(diào)整教學(xué)策略．在小組合作學(xué)習(xí)階段，教師讓學(xué)生自評和互評可以提高學(xué)生的課堂參與積極性以及培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力．在整個教學(xué)過程中，各個教學(xué)環(huán)節(jié)不一定是層層遞進的，通過表現(xiàn)性評價和形成性評價相結(jié)合的方式對學(xué)生進行評價，在教學(xué)課堂中及時評價與反饋、調(diào)整教學(xué)策略，力求使教學(xué)效果達(dá)到最優(yōu)．

隨機進入教學(xué)法已經(jīng)在許多學(xué)科的教學(xué)中有所運用，但是在物理教學(xué)中的運用較少．隨機進入教學(xué)法的最終目的是為了使學(xué)習(xí)者可以從多種方式，多個側(cè)面去學(xué)習(xí)知識，對知識進行全面掌握．同時也要培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和合作精神．當(dāng)然該教學(xué)模式還需要不斷地進行實踐驗證，不斷地進行改善和發(fā)展．

1RandJ.Spiro,BrianP.Collins,JoseJ.Thota,etal.CognitiveFlexibilityTheory:HypermediaforComplexLearning,AdaptiveKnowledgeApplication,andExperienceAcceleration.EducationalTechnology,2003,43(5):5～10

2 劉玉君.高中化學(xué)必修1隨機進入教學(xué)的實踐研究：[碩士學(xué)位論文].桂林：廣西師范大學(xué),2014

3 劉艷.基于認(rèn)知彈性理論的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的構(gòu)建及其應(yīng)用研究：[碩士學(xué)位論文].上海：華東師范大學(xué),2009

4RandJ.Spiro,PaulJ.Feltovich,MichaelJ.Jacobson,etal.CognitiveFlexibility,ConstructivismandHypertext:RandomAccessInstructionforAdvancedKnowledgeAcquisitionintheill-structureddomains.EducationalTechnology,1991,21(5):24～33

5 曹賢中,何仁生,謝自芳.認(rèn)知彈性理論的學(xué)習(xí)遷移觀及其教學(xué)含義.現(xiàn)代教育技術(shù),2008(01):10～12

6 曹賢中.基于認(rèn)知彈性理論的教學(xué)設(shè)計模式研究：[碩士學(xué)位論文].長沙：湖南大學(xué),2008

7 吳良根.隨機進入教學(xué):模式及實例分析——建構(gòu)主義理論視閾下.教育研究與評論(中學(xué)教育教學(xué)),2011(10):72～76

8 課程教材研究所,物理課程教材研究中心.義務(wù)教育教科書八年級《物理》下冊.北京：人民教育出版社 ,2012