“落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中的分布式認(rèn)知

21世紀(jì)是高度信息化的世紀(jì)，在這種背景下，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式以及思維方式也隨之迅速變革。在上世紀(jì)七八十年代，美國(guó)教育家哈欽斯等人發(fā)現(xiàn)人們?cè)谡J(rèn)知事物的過(guò)程中，除了在學(xué)習(xí)者的頭腦中進(jìn)行知識(shí)的建構(gòu)以外，還要依靠學(xué)習(xí)者之間、教師與學(xué)習(xí)者之間的交流協(xié)作以及學(xué)習(xí)者與環(huán)境之間的交互作用共同來(lái)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而提出分布式認(rèn)知理論。為此，本文將從高中物理教學(xué)的角度，談?wù)劮植际秸J(rèn)知理論在“落體運(yùn)動(dòng)”教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐。

分布式認(rèn)知與物理教學(xué)

分布式認(rèn)知是指認(rèn)知事物的過(guò)程分布在個(gè)體內(nèi)部、個(gè)體之間、媒介、環(huán)境、文化、社會(huì)和時(shí)間等之中，它是一個(gè)包含認(rèn)知主體以及認(rèn)知環(huán)境的綜合系統(tǒng)，它是一種由所有參與認(rèn)知活動(dòng)的事物所構(gòu)成的分析單元。“分布”是指學(xué)習(xí)者的認(rèn)知活動(dòng)過(guò)程分布在思維、個(gè)體、符號(hào)及環(huán)境之中，在由學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)伙伴、教師、媒介工具等組成的系統(tǒng)中，各種認(rèn)知要素共同發(fā)揮作用。分布式認(rèn)知強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的情境以及學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)對(duì)個(gè)體認(rèn)知的重要性，強(qiáng)調(diào)認(rèn)知不只是發(fā)生在學(xué)習(xí)者的頭腦中，更是發(fā)生在整個(gè)教學(xué)情境之中。

高中學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要是間接經(jīng)驗(yàn)，這是前人已經(jīng)熟知和掌握的知識(shí)，這種學(xué)習(xí)過(guò)程也是一種認(rèn)知過(guò)程。分布式認(rèn)知認(rèn)為，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知是在人和環(huán)境的系統(tǒng)中，由學(xué)習(xí)者與環(huán)境的交互作用以及與教師和其他學(xué)習(xí)成員的交互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以，把分布式認(rèn)知理論應(yīng)用到高中物理教學(xué)中是有必要的。

分布式認(rèn)知理論的應(yīng)用與實(shí)踐

布置預(yù)習(xí)作業(yè) 在上課前兩天，將全班同學(xué)分成5個(gè)小組，第一小組編寫(xiě)劇本、表演話劇，分角色扮演亞里士多德、伽利略、大衛(wèi)·斯科特等人對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的理解；第二小組動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定自由落體加速度；第三小組簡(jiǎn)介自由落體加速度隨緯度的變化；第四小組測(cè)定同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間，并制作反應(yīng)時(shí)間尺；第五小組向同學(xué)們展示“辯證地看待亞里士多德”。

實(shí)施課堂教學(xué) 在創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境、引入新課的環(huán)節(jié)，由第一小組表演話劇，引發(fā)同學(xué)們對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的思考，進(jìn)而引出爭(zhēng)論的焦點(diǎn)在于要不要忽略空氣阻力的問(wèn)題。分布式認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)：知識(shí)的獲得不能僅僅依靠教師講授，還需要學(xué)習(xí)者借助于分布在學(xué)習(xí)情境中的同伴、教師、符號(hào)以及各種媒介工具的幫助，在其頭腦內(nèi)部實(shí)施有意義的建構(gòu)，才能真正獲取知識(shí)。在高中物理教學(xué)中，如果教師能夠巧妙地創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，進(jìn)而引起學(xué)生的認(rèn)知沖突，就能夠收到更好的教學(xué)效果。

第二小組同學(xué)在演示“利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)定自由落體加速度”的實(shí)驗(yàn)后，教師提出問(wèn)題：“他們的實(shí)驗(yàn)有沒(méi)有需要改進(jìn)的地方，你會(huì)如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？”然后讓全班同學(xué)兩人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組有一臺(tái)筆記本電腦，可以把實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直接輸入Excel表格中，用自己喜歡的方式得到當(dāng)?shù)刈杂陕潴w加速度的數(shù)值。在高中物理教學(xué)中，教師要充分利用演示實(shí)驗(yàn)，分組實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)等器材或設(shè)備，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家的探究過(guò)程。分布式認(rèn)知研究表明：使用實(shí)驗(yàn)、多媒體等技術(shù)手段支持思維推演，有助于把抽象問(wèn)題變得形象和直觀，從而加深學(xué)生對(duì)概念的理解和記憶。也就是說(shuō)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)與環(huán)境的交互、與同伴的交互可以更好地構(gòu)建自己的物理知識(shí)體系。

第四小組同學(xué)制作反應(yīng)時(shí)間尺，給了同學(xué)們很大的啟發(fā)，筆者要求課后每位同學(xué)制作一把反應(yīng)時(shí)間尺，并進(jìn)行展覽。雖然同學(xué)們的小制作很粗糙，但是尺子的長(zhǎng)度刻度與反應(yīng)時(shí)間一一對(duì)應(yīng)，測(cè)量時(shí)不需要再進(jìn)行換算，所以，它具有一切測(cè)量工具所必需具備的原則——操作簡(jiǎn)單、使用方便，這是學(xué)生將來(lái)進(jìn)行任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)都必須遵循的兩個(gè)原則。教學(xué)的實(shí)質(zhì)就是教會(huì)學(xué)生“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”，由此培養(yǎng)學(xué)生的探究能力、創(chuàng)新能力和思維能力。

教師錄制微課 考慮到學(xué)生認(rèn)知程度的差異，有的學(xué)生不能全部掌握課堂知識(shí)，所以教師提前錄制好微課，把主要知識(shí)濃縮成5分鐘的視頻，課后放在班級(jí)物理學(xué)習(xí)群，方便學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。分布式認(rèn)知強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者之間的交流和溝通，但這不一定是“面對(duì)面”的交流和溝通，現(xiàn)代信息技術(shù)使得知識(shí)交互的手段和途徑更加多樣。微課的使用使得學(xué)生學(xué)習(xí)的環(huán)境不只局限在教室、實(shí)驗(yàn)室等場(chǎng)所，還可以利用電子郵件、慕課、網(wǎng)絡(luò)課程、在線交流等手段，打破傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)空局限，實(shí)現(xiàn)更加快捷、高效的分布式交互與協(xié)作。

結(jié)束語(yǔ)

21世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的世紀(jì)，在高中物理教學(xué)中，從分布式認(rèn)知理論出發(fā)，教師要鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)情境中，利用信息主動(dòng)地獲取知識(shí)、理解知識(shí)，合理建構(gòu)自己的知識(shí)體系；利用在課堂、實(shí)驗(yàn)室及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)的“教師-學(xué)生”交互和“學(xué)生-學(xué)生”交互，既增強(qiáng)了學(xué)生的合作意識(shí)，又提升了學(xué)生的物理素養(yǎng)，更提高了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：河北師范大學(xué)附屬中學(xué)）