隨機進入教學法在物理教學中的應用
——以“摩擦力”一節為例

吳俊生 詹偉琴

(華南師范大學物理與電信工程學院 廣東 廣州 511400)

1 隨機進入教學的基本概念

隨機進入教學(Randomaccessinstruction)是一種基于認知彈性理論(Cognitiveflexibilitytheory)的教學模式．斯皮羅等人提出的認知彈性理論是基于建構主義發展起來的一個新型分支．認知彈性理論指出，在學習高級知識的時候，完成對知識的意義建構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[1]．在教授學生新內容時，教師要采用各種手段創設各種情境，在不同的時間以不同的方式教授知識，培養學生的認知靈活性，與此同時，學習者在教師創設的情境中通過探索或者與他人合作學習，完成對知識的順利建構．在學習的過程中，教師不僅是關注學習者知識的獲得，同時關心學生情感態度價值觀的變化，思維的發展訓練也是該理論所關注的重點[2]．

認知彈性理論指導下的隨機進入教學是指在不同時間，不同情境下進行教學，要從多角度去學習知識，獲得知識的全面意義建構．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習知識，對知識的整體理解則更加透徹，能更好地把握知識的內涵和外延．隨機進入教學的“隨機”不是指沒有目的地閱讀文本，進行無意義的建構．“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，力求從不同的側面去解釋問題．要從多維度對知識進行意義建構，獲得廣泛的非結構性知識，促進學生理解，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用[3]．通過使用不同的進入方式可以使學生對某一知識進行多方面的探索學習，讓學生換個角度思考問題，認識到知識運用的多樣性，以多個維度去理解問題，這樣有助于學生知識的學習．將知識與某些具體的情境聯系起來，讓學生運用剛學的知識與其他知識聯系起來，可以加深對知識的理解，有利于對新知識進行加工重構，使學生在對知識的認識方面有質的飛躍[4]．

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

2 隨機進入教學的基本環節

隨機進入教學包括5個基本環節，分別是基本情境呈現，隨機進入教學，思維發展訓練，小組合作學習，學習效果評價[6]．各個階段并不是嚴格依次進行，而是根據實際的課堂教學需要，進行排列組合或者整合優化，以期達到最好的教學效果，完成學生對知識的意義建構．

(1)基本情境呈現

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

(2)隨機進入學習

在一定的學習情境下，學生可以從不同的側面、不同的途徑、不同的方式全面了解知識內容[5]．在教師的引導下，學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習知識，還可以培養不同的能力，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)思維發展訓練

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

(4)小組合作學習

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

(5)學習效果評價

學習效果的評價不單是指學生的學習成績，還有學生在課堂學習的過程中，參與課堂的程度和小組合作中的表現評價．其中包括自我評價和教師同學的評價．評價的過程都應該做到客觀公正．評價的內容包括自主學習能力、小組合作貢獻和對知識的意義建構[7]．學生在學習知識的過程中，學習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生自主學習能力的一個很好的標準．小組合作學習當中，學生個人對小組任務完成的貢獻很大程度上反映了學生對知識的理解水平，而對知識的意義建構評價指的是學生對知識的掌握程度．

3 教學案例分析

現在筆者以團風縣實驗中學郭海燕老師設計的“摩擦力”一節進行改編，闡述隨機進入教學法在物理教學中的應用．人教版八年級下冊“摩擦力”的內容是要讓學生知道摩擦力的定義，重點是讓學生知道摩擦力的產生原因以及會運用摩擦力的知識解釋生活中的現象．在基本情境呈現、小組合作學習、思維發展訓練3個環節中，教師引導學生隨機進入學習，每次進入都有不同的教學目的，而學習效果評價則貫穿于整個教學環節．教學環節設計如圖1所示．

圖1 教學環節設計

(1)基本情境呈現，第一次隨機進入學習

教師首先展示教學用具：泥鰍數條、木屑一盤、水槽兩個．學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上臺進行抓泥鰍的比賽，在規定的時間內比較哪位同學抓的多．比賽結束后，學生會發現泥鰍很滑，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再次抓一下沾滿木屑的泥鰍，大家發現情況變得容易多了．這時教師提問：同學們知道為什么會產生前后不同的效果嗎？教師引導學生思考，使學生認識到這是摩擦力不同所造成的．

教學片斷評析：首先通過有趣的比賽調動學生學習的積極性，激發學生的學習興趣．此次教學的目的是通過比較兩次抓泥鰍的不同效果讓學生產生疑問，讓學生對“摩擦力”的物理現象先有生動直觀的感性認識，然后教師提出問題引發學生思考，于是學生產生了學習的動機，第一次進入學習．

(2)第二次隨機進入學習

首先教師用多媒體展示生活中有關滑動摩擦力的現象：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象中滑動摩擦力的產生有什么共同的特點？教師引導學生們注意到這些現象中滑動摩擦力的產生都需要兩個物體相互接觸，并且要運動起來．教師讓學生們用手在桌面上拖動來感受滑動摩擦力的存在,強化產生摩擦力的條件，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：同學們覺得滑動摩擦力的產生是需要手運動還是手相對紙張運動？學生經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．教師讓學生回顧兩次實驗感受，讓學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生參與物理小實驗，經過教師的提問和引導學生的觀察與分析，使學生清晰地構建摩擦力產生的原因：兩物體相互接觸、相對運動、接觸面要粗糙．經過教師歸納、總結后給出滑動摩擦力的定義．在第一次進入學習有了初步認識之后，這一階段進入學習的目的主要是以圖片和感受實驗的方式幫助學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識，引導學生從滑動摩擦力定義的角度出發進行意義的建構．

(3)小組合作學習，第三次隨機進入學習

教師回顧剛開始上課時所做的抓泥鰍的比賽，讓學生回憶場景：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？讓學生們進行猜想，此時學生可能猜想滑動摩擦力的大小與接觸面的粗糙程度有關．

教師用多媒體向學生展示圖片，如圖5所示當拉輕木塊和重鐵塊時，我們會發現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：從這個現象你們認為滑動摩擦力的大小還與什么因素有關？有些學生會回答：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嗎？這時候學生發現滑動摩擦力的大小與重力無關，與作用在黑板擦的壓力有關．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．

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

在教師誘導下，學生可能提出猜想三：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[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？引導學生回顧 “二力平衡”的知識，此時學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小．引導學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．學生選擇實驗器材、學生在小組內進行分工合作、學生設計實驗表格、完成實驗步驟．與此同時教師進行巡視，并進行點撥指導，積極引導學生順利完成實驗．最后大家將實驗數據匯總并進行討論、分析，對不合理的猜想進行排除．教師收集大家的實驗方案、數據表格、實驗結論等，然后用投影儀展示，并且進行分析得出正確結論．

教學片斷評析：教師通過設置物理情境，引導學生觀察與思考、進行合理的科學猜想．然后學生經歷合作學習和實驗探究的過程，習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上，此階段學生以小組合作實驗探究的形式再一次進入學習，從滑動摩擦力的影響因素角度出發，讓學生對滑動摩擦力有完整清晰的認識，從另一個側面對滑動摩擦力的知識進行補充建構．

(4)思維發展訓練，第四次隨機進入學習

這一教學環節是學以致用、理論聯系實際的環節，如何應用與防止摩擦力．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

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

(5)學習效果評價

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

教學過程中教師隨機進入教學各個環節的評價：場景一：在形成滑動摩擦力的概念之時，教師讓學生用自己的話來描述摩擦力，并且讓學生列舉出生活中一些常見有關摩擦力的例子；場景二：讓學生小組協作完成探究滑動摩擦力影響因素．教師進行巡堂，觀察學生的參與情況，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，學生在解決問題的過程中，教師進行巡堂，了解學生對于問題的解答情況，看學生是否掌握了相關的知識．

4 小結

教師的評價貫穿于整個教學階段，學生的學習狀況及時反饋給教師可以讓教師及時調整教學策略．在小組合作學習階段，教師讓學生自評和互評可以提高學生的課堂參與積極性以及培養學生的團隊協作能力．在整個教學過程中，各個教學環節不一定是層層遞進的，通過表現性評價和形成性評價相結合的方式對學生進行評價，在教學課堂中及時評價與反饋、調整教學策略，力求使教學效果達到最優．

隨機進入教學法已經在許多學科的教學中有所運用，但是在物理教學中的運用較少．隨機進入教學法的最終目的是為了使學習者可以從多種方式，多個側面去學習知識，對知識進行全面掌握．同時也要培養學生的自主學習能力和合作精神．當然該教學模式還需要不斷地進行實踐驗證，不斷地進行改善和發展．

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

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

3 劉艷.基于認知彈性理論的網絡教學模式的構建及其應用研究：[碩士學位論文].上海：華東師范大學,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.認知彈性理論的學習遷移觀及其教學含義.現代教育技術,2008(01):10～12

6 曹賢中.基于認知彈性理論的教學設計模式研究：[碩士學位論文].長沙：湖南大學,2008

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

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