随机进入教学法在物理教学中的应用——以“摩擦力”一节为例

吴俊生 詹伟琴

(华南师范大学物理与电信工程学院 广东 广州 511400)

1 随机进入教学的基本概念

随机进入教学(Randomaccessinstruction)是一种基于认知弹性理论(Cognitiveflexibilitytheory)的教学模式．斯皮罗等人提出的认知弹性理论是基于建构主义发展起来的一个新型分支．认知弹性理论指出，在学习高级知识的时候，完成对知识的意义建构需要通过知识的多维表征才能对知识有充分的了解，进而能够在新的情境下做出正确的反应[1]．在教授学生新内容时，教师要采用各种手段创设各种情境，在不同的时间以不同的方式教授知识，培养学生的认知灵活性，与此同时，学习者在教师创设的情境中通过探索或者与他人合作学习，完成对知识的顺利建构．在学习的过程中，教师不仅是关注学习者知识的获得，同时关心学生情感态度价值观的变化，思维的发展训练也是该理论所关注的重点[2]．

认知弹性理论指导下的随机进入教学是指在不同时间，不同情境下进行教学，要从多角度去学习知识，获得知识的全面意义建构．因为对知识的单一解释可能会遗漏了知识的其他重要方面，从不同的情境中去学习知识，对知识的整体理解则更加透彻，能更好地把握知识的内涵和外延．随机进入教学的“随机”不是指没有目的地阅读文本，进行无意义的建构．“进入”也不是无计划地进入，每次进入都带有一定的目的和任务，力求从不同的侧面去解释问题．要从多维度对知识进行意义建构，获得广泛的非结构性知识，促进学生理解，同时要求要将概念知识放到真实情境中讲解，而不是抽象地去理解知识的具体应用[3]．通过使用不同的进入方式可以使学生对某一知识进行多方面的探索学习，让学生换个角度思考问题，认识到知识运用的多样性，以多个维度去理解问题，这样有助于学生知识的学习．将知识与某些具体的情境联系起来，让学生运用刚学的知识与其他知识联系起来，可以加深对知识的理解，有利于对新知识进行加工重构，使学生在对知识的认识方面有质的飞跃[4]．

在建构主义理论的影响下，随机进入教学对于小组合作学习、学生的思维发展和学生的学习效果评价方面也是十分重视的．建构主义认为学生应该是知识意义建构的主动者，而教师只是协助者，应该培养学生的思维能力，帮助学生自主完成知识的学习，培养其自主学习能力[5]．与他人协助学习，则可以使自己的知识理解更加丰富和全面，并且对学生的协作能力也有所培养[5]．而对于学生学习效果评价则不能只关注于成绩，应该从课堂表现、小组合作、解决问题等多个方面去评价学生．

2 随机进入教学的基本环节

随机进入教学包括5个基本环节，分别是基本情境呈现，随机进入教学，思维发展训练，小组合作学习，学习效果评价[6]．各个阶段并不是严格依次进行，而是根据实际的课堂教学需要，进行排列组合或者整合优化，以期达到最好的教学效果，完成学生对知识的意义建构．

(1)基本情境呈现

建构主义主张在真实的情境中引导学生的学习，教师根据知识内容的需要创设具体的情境，在多个不同的情境中对同一个知识进行展现，让学生能够更加全面地理解和掌握知识的内涵和外延．与此同时，教师可以通过生动的文字、图片、视频等方式展现情境，而对于物理学科来说，实验的演示操作也是一种常用的创设情境手段．丰富多样的情境创设可以激发学生的学习动机，使学生主动参与到课堂中来．

(2)随机进入学习

在一定的学习情境下，学生可以从不同的侧面、不同的途径、不同的方式全面了解知识内容[5]．在教师的引导下，学生不断地加深对知识的理解，不仅可以通过不同的进入方式去学习知识，还可以培养不同的能力，如分析能力、提取信息能力、综合归纳能力、逻辑思维能力、实践操作能力等等．

(3)思维发展训练

思维能力对于物理的学习至关重要，从感性的材料抽象概括出理性的规律靠的是思维，用物理的定理和规律去分析解决问题靠的也是思维．教师在教学中要不断完善学生的思维品质，通过不同的教学手段发展学生的物理思维能力．

(4)小组合作学习

个人的能力是有限的，小组合作学习可以提高学习的效率．教师分配任务给每个小组，小组的成员分工协作，共同完成．小组成员中，每个人都有自己的优点和缺点，合作学习则可以取长补短，在交流和讨论之中，思考成员所提出的观点，根据自己对知识的理解，赞同或者否定观点，提出自己的依据．在这个过程当中，可以锻炼学生的思维能力，使学生通过合作解决问题．

(5)学习效果评价

学习效果的评价不单是指学生的学习成绩，还有学生在课堂学习的过程中，参与课堂的程度和小组合作中的表现评价．其中包括自我评价和教师同学的评价．评价的过程都应该做到客观公正．评价的内容包括自主学习能力、小组合作贡献和对知识的意义建构[7]．学生在学习知识的过程中，学习者的各种能力会得到提升，独立思考、独立解决问题的能力是衡量学生自主学习能力的一个很好的标准．小组合作学习当中，学生个人对小组任务完成的贡献很大程度上反映了学生对知识的理解水平，而对知识的意义建构评价指的是学生对知识的掌握程度．

3 教学案例分析

现在笔者以团风县实验中学郭海燕老师设计的“摩擦力”一节进行改编，阐述随机进入教学法在物理教学中的应用．人教版八年级下册“摩擦力”的内容是要让学生知道摩擦力的定义，重点是让学生知道摩擦力的产生原因以及会运用摩擦力的知识解释生活中的现象．在基本情境呈现、小组合作学习、思维发展训练3个环节中，教师引导学生随机进入学习，每次进入都有不同的教学目的，而学习效果评价则贯穿于整个教学环节．教学环节设计如图1所示．

图1 教学环节设计

(1)基本情境呈现，第一次随机进入学习

教师首先展示教学用具：泥鳅数条、木屑一盘、水槽两个．学生们好奇教师带这些东西来干什么呢？紧接着教师邀请两位同学上台进行抓泥鳅的比赛，在规定的时间内比较哪位同学抓的多．比赛结束后，学生会发现泥鳅很滑，要抓住它们并不容易．这时教师拿出一盘木屑撒在泥鳅上，让刚才抓泥鳅少的同学再次抓一下沾满木屑的泥鳅，大家发现情况变得容易多了．这时教师提问：同学们知道为什么会产生前后不同的效果吗？教师引导学生思考，使学生认识到这是摩擦力不同所造成的．

教学片断评析：首先通过有趣的比赛调动学生学习的积极性，激发学生的学习兴趣．此次教学的目的是通过比较两次抓泥鳅的不同效果让学生产生疑问，让学生对“摩擦力”的物理现象先有生动直观的感性认识，然后教师提出问题引发学生思考，于是学生产生了学习的动机，第一次进入学习．

(2)第二次随机进入学习

首先教师用多媒体展示生活中有关滑动摩擦力的现象：滑雪、写字、扫地，如图2所示．

图2 生活中的摩擦力

随后教师提问这些现象中滑动摩擦力的产生有什么共同的特点？教师引导学生们注意到这些现象中滑动摩擦力的产生都需要两个物体相互接触，并且要运动起来．教师让学生们用手在桌面上拖动来感受滑动摩擦力的存在,强化产生摩擦力的条件，如图3所示．

图3 手与桌面或者纸张的相对运动

接着教师让学生把手掌放在一张纸上保持不动，另一只手拖动纸．此时教师提问：同学们觉得滑动摩擦力的产生是需要手运动还是手相对纸张运动？学生经过两次实验感受的比较，于是得出正确答案“相对运动”．

然后教师用多媒体展示出接触面在显微镜下的观察图片，如图4所示的接触面凹凸不平的示意图，表明两物体的接触面要粗糙．教师让学生回顾两次实验感受，让学生知道滑动摩擦力对相对运动的物体是起阻碍作用的．此时，教师归纳、总结得出滑动摩擦力的定义：两个相互接触的物体，它们相对滑动时接触面产生的一种阻碍相对运动的力[8]．

图4 接触面凹凸不平的示意图

教学片断评析：教师运用多媒体进行滑动摩擦力实例的展示和让学生参与物理小实验，经过教师的提问和引导学生的观察与分析，使学生清晰地构建摩擦力产生的原因：两物体相互接触、相对运动、接触面要粗糙．经过教师归纳、总结后给出滑动摩擦力的定义．在第一次进入学习有了初步认识之后，这一阶段进入学习的目的主要是以图片和感受实验的方式帮助学生理解滑动摩擦力的定义，对滑动摩擦力的概念有基本的认识，引导学生从滑动摩擦力定义的角度出发进行意义的建构．

(3)小组合作学习，第三次随机进入学习

教师回顾刚开始上课时所做的抓泥鳅的比赛，让学生回忆场景：沾满木屑的泥鳅因为摩擦力增大而变得容易抓．随即教师提出问题：滑动摩擦力的大小与什么因素有关？让学生们进行猜想，此时学生可能猜想滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关．

教师用多媒体向学生展示图片，如图5所示当拉轻木块和重铁块时，我们会发现拉轻木块比重铁块轻松，这是因为重铁块的滑动摩擦力比轻木块的大．教师提问：从这个现象你们认为滑动摩擦力的大小还与什么因素有关？有些学生会回答：重力．教师此时不作评论，接着教师做一个如图6所示演示：教师用黑板擦擦黑板，当加大按压黑板擦的力时，黑板擦的移动明显变得困难．随即教师提问：滑动摩擦力的大小与重力有关吗？这时候学生发现滑动摩擦力的大小与重力无关，与作用在黑板擦的压力有关．教师分析图5物体的受力情况，平放的物体对桌面的压力等于重力，难以拉动铁块，也是因为铁块对桌面压力较大造成的．于是得到第二个猜想：滑动摩擦力的大小与物体间的压力有关．

图5 拉动轻木块和重铁块

图6 手持黑板擦擦拭黑板演示实验

在教师诱导下，学生可能提出猜想三：摩擦力的大小还与物体的相对速度、接触面积大小等等有关[8]．

为了验证上面的猜想，我们开展实验研究．教师提问摩擦力的大小如何测量？引导学生回顾 “二力平衡”的知识，此时学生知道通过弹簧测力计测量对物体的拉力，于是可以知道摩擦力的大小．引导学生进一步思考如何改变压力、接触面的粗糙程度等等需要探究的影响摩擦力大小的因素．把全班按5～6人一个小组进行组合，小组合作共同完成探究实验．学生选择实验器材、学生在小组内进行分工合作、学生设计实验表格、完成实验步骤．与此同时教师进行巡视，并进行点拨指导，积极引导学生顺利完成实验．最后大家将实验数据汇总并进行讨论、分析，对不合理的猜想进行排除．教师收集大家的实验方案、数据表格、实验结论等，然后用投影仪展示，并且进行分析得出正确结论．

教学片断评析：教师通过设置物理情境，引导学生观察与思考、进行合理的科学猜想．然后学生经历合作学习和实验探究的过程，习得摩擦力的大小的影响因素是压力和接触面的粗糙程度．在理解滑动摩擦力的基本定义的基础上，此阶段学生以小组合作实验探究的形式再一次进入学习，从滑动摩擦力的影响因素角度出发，让学生对滑动摩擦力有完整清晰的认识，从另一个侧面对滑动摩擦力的知识进行补充建构．

(4)思维发展训练，第四次随机进入学习

这一教学环节是学以致用、理论联系实际的环节，如何应用与防止摩擦力．比如刹车时是利用轮胎与地面的摩擦力，如图7所示；机器工作时则要防止机器零件间的摩擦力，如图8所示．请同学们列举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减小摩擦力．

图7 刹车

图8 机器零件

教学片断评析：教师以提问的形式让学生运用所学知识进行解决实际问题，学生加深对知识理解，起到温故知新的作用，再一次进入学习，让学生对知识进行全面意义的建构．

(5)学习效果评价

学习效果评价不单是只有成绩，而是要多关注学生学习过程中的表现．要多方面多维度地去评价学生，教师可以提问学生能否用自己的语言去描述物理概念，或者是能否用所学知识解释某个物理情境．通过问题来了解学生对于知识的掌握情况．还可以通过观察学生在小组中的表现情况或者小组互评来评价学生的学习情况．

教学过程中教师随机进入教学各个环节的评价：场景一：在形成滑动摩擦力的概念之时，教师让学生用自己的话来描述摩擦力，并且让学生列举出生活中一些常见有关摩擦力的例子；场景二：让学生小组协作完成探究滑动摩擦力影响因素．教师进行巡堂，观察学生的参与情况，完成实验后让小组成员讨论自评和互评．通过投影仪的展示，让不同小组进行互相评价，提出自己的见解，教师对各小组进行评价；场景三：独立思考生活中有益摩擦和有害摩擦，以及增大和减小摩擦力的方法，学生在解决问题的过程中，教师进行巡堂，了解学生对于问题的解答情况，看学生是否掌握了相关的知识．

4 小结

教师的评价贯穿于整个教学阶段，学生的学习状况及时反馈给教师可以让教师及时调整教学策略．在小组合作学习阶段，教师让学生自评和互评可以提高学生的课堂参与积极性以及培养学生的团队协作能力．在整个教学过程中，各个教学环节不一定是层层递进的，通过表现性评价和形成性评价相结合的方式对学生进行评价，在教学课堂中及时评价与反馈、调整教学策略，力求使教学效果达到最优．

随机进入教学法已经在许多学科的教学中有所运用，但是在物理教学中的运用较少．随机进入教学法的最终目的是为了使学习者可以从多种方式，多个侧面去学习知识，对知识进行全面掌握．同时也要培养学生的自主学习能力和合作精神．当然该教学模式还需要不断地进行实践验证，不断地进行改善和发展．

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

2 刘玉君.高中化学必修1随机进入教学的实践研究：[硕士学位论文].桂林：广西师范大学,2014

3 刘艳.基于认知弹性理论的网络教学模式的构建及其应用研究：[硕士学位论文].上海：华东师范大学,2009

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

5 曹贤中,何仁生,谢自芳.认知弹性理论的学习迁移观及其教学含义.现代教育技术,2008(01):10～12

6 曹贤中.基于认知弹性理论的教学设计模式研究：[硕士学位论文].长沙：湖南大学,2008

7 吴良根.随机进入教学:模式及实例分析——建构主义理论视阈下.教育研究与评论(中学教育教学),2011(10):72～76

8 课程教材研究所,物理课程教材研究中心.义务教育教科书八年级《物理》下册.北京：人民教育出版社 ,2012