“随机情境式”习题教学

杨德武

摘要:随机情境式习题教学符合现代认知心理学理论,教学环节中包含有情境、协作、交流和在此基础上由学生最终完成对所学知识的意义建构四大要素,这也是指导学生进行有意义学习的理想学习环境应该包含的基本要素。学习的有效性关键是促使知识的条件化,随机情境式习题教学有助于学生学会何时、何地和为什么使用他们所学过的知识。

关键词:随机情境式习题教学知识条件化

一、认知理论背景

专家与新手不同,专家不但获得知识,而且能熟练提取与具体任务相关的知识。用认知科学家的话来说,专家的知识是“条件化的”——它包括对有用的情景的具体要求(simon,1980;Glaser,1992)。条件化知识的概念对课程设计、教学和有效学习评估的实施有启示意义。

帮助学生掌握适用条件的方法之一就是让学生去解决应用题。如果设计恰当,这些问题有助于学生学会何时、何地和为什么使用他们所学过的知识(Bransford,1979)。

二、学生学习现状

有的学生可以解决一大堆习题,但却不能把知识条件化,因为他们知道这些问题出自何章,故能自动应用这些信息去取舍相关的概念和规则。有时,那些认为自己的作业做很好且相信自己是在学习的学生,在面对测试中的那些随机呈现的、无具体出处而是从整本书中提取的问题时,感到十分愕然,无从入手。

三、随机情境式习题教学

教师对同一问题用不同的方式加以呈现,使学生通过在不同情境下多次“进入”同一教学内容,总结出解题规律,获得认识上的飞跃,以提高学生触类旁通的能力,这就是“随机情境式习题教学”。它可由以下几个环节组成:

1.呈现情境,随机进入——向学生呈现所学知识在不同情况下的表现形式,使学生认识解决这一类问题的关键。

2.思维训练,协作学习——随机情境式教学涉及的教学内容通常比较复杂,因此在教学中教师在对学生进行思维启发时应该特别注意发展学生的元认知能力。

3.效果评价,及时反馈——自评和互评主要是评价是否了解和掌握了问题内在的性质和问题之间的相互联系。重新设计一个新情境问题,让学生练习,考查是否真正掌握了所学知识的应用条件!

四、随机情境式教学案例——《圆周运动复习》

1.呈现情境,随机进入

教师:有些同学做题时,这个题还没有彻底弄明白,也不会举一反三,就又去做别的题了。每见到一个题 ,总是“似曾相识”,可做题来又“似会非会”。究其原因,与同学们解题时“就事论事”而没有把握这一类题的规律不无关系。解决的办法是建立自己的“错题集”,总结归类不同情境下的同一类题型。例如,汽车过拱型桥时对桥的压力问题的解题规律,可以分为以下三种情境进入同一问题:

(1)司机为了能控制驾驶汽车,汽车对地面的压力一定要大于零,在高速公路上所建的立交桥顶部可看作一个圆弧。若某高架立交桥顶部圆弧半径为160m,则汽车通过顶部的速度大小应限制在多少以内?

(2)请计算近地面人造地球卫星的环绕速度。

(3)深圳欢乐谷游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行,游客却不会掉下来(如图甲)。我们把这种情况抽象为图乙的模型:弧形轨道的下端与竖直圆轨道相接,使小球从弧形轨道上的一定高度由静止滚下,小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动。实验发现,只要大于一定值,小球就可以顺利通过圆轨道的最高点而不掉下。如果已知圆轨道的半径为 ,过山车至少要以多大速度通过圆轨道最高点,才可使游客沿圆轨道运动而不掉下来。不考虑一切阻力。(g取10m/s2)

2.思维训练,协作学习

教师:对于问题(1)求汽车过拱型桥时对桥无压力的最大速度,它的研究对象是什么?运动方程如何?比一比哪位同学能够最快速求出该速度?

学生:它的研究对象是汽车,运动方程是,解得汽车的最大速度是 。

教师:对于问题(2)和问题(3),虽然它们提出的问题的角度不同,表面上看起来好像是互不相干的问题,实际上它的本质都是一样的。下面请各小组讨论一下,这三个题的解题规律是什么?反映出的本质是什么?

学生代表:通过分析计算我们得出结论,这三个问题都是关于做圆周运动物体,只有重力充当向心力,其运动方程都是 ,解得速度都是 。可见,解题贵在抓住问题的本质,不要被表面现象迷惑。

3.效果评价,及时反馈

教师:杂技演员表演“水流星”,在长为1.6m的细绳的一端,系一个总质量为m=0.5kg的盛水容器,以绳的一端为圆心,在竖直平面内作圆周运动。如图所示,若“水流星”通过最高点的速度为v=4m/s,则下列哪些说法正确?

(1)“水流星”通过最高点时,有水从容器中流出

(2)“水流星”通过最高点时,绳的张力及容器底受到的压力均为零

(3)“水流星”通过最高点时,处于完全失重状态,不受力的作用

(4)绳的张力变化范围为0≤T≤30N

教师:这个题目与前面三题有什么相同的地方?有什么不同?你能解决这个问题吗?

学生:略。

五、教学反思

随机情境式习题教学符合现代认知心理学理论,教学环节中包含有情境、协作、交流和在此基础上由学生最终完成对所学知识的意义建构四大要素,这也是指导学生进行有意义学习的理想学习环境应该包含的基本要素。学习的有效性关键是促使知识的条件化,随机情境式习题教学有助于学生学会何时、何地和为什么使用他们所学过的知识。

参考文献:

约翰•D•布兰思福特等主编.《人是如何学习的——大脑、心理、经验及学校》.上海:华东师范大学出版社,2007。

作者单位:苍南县龙港高级中学