合作學習在高中物理教學中應用的理論和實踐研究

楊龍

在高中物理學習中，需要學生掌握的內容比較龐雜，如物理概念、物理公式、物理實驗等等，學生的學習壓力比較大，在課堂有限的時間內學生難以真正掌握，多是囫圇吞棗式地學習，物理基礎薄弱，物理學科也成為學生學習的短板，對學生的成長造成了阻礙。物理教師在授課時，并未關注班級中學生的接受能力，為了趕上教學進度，會采取灌輸式的授課模式，事無巨細地講解物理概念，教師占據主體地位，學生會對物理課程產生枯燥、乏味的刻板印象，學習積極性也會被消磨殆盡。基于此，高中物理教師需要革新自身陳舊的教學理念，關注學生的成長，提高物理課堂教學效率。高中生具備一定的學習能力，小組合作學習受到學生的歡迎，學生能夠在小組中發揮自身的優勢，物理教師可以借助合作學習構建的課堂教學，激發學生的學習熱情。

一、合作學習在高中物理教學中應用的理論

在以往的學習中，學生在課堂中專注于聽講，與同伴之間的溝通并不頻繁，學生缺乏表達自己觀點的機會，而在合作學習中，學生在溝通和交流中能夠闡述自己的想法，學習動力也能夠增強。而群體動力理論能夠解釋這一現象，也是合作學習物理教學中應用的理論依據，個體處于群體環境中，能感受到群體環境的影響，做出在個體環境中不同的表現，有助于個體的發展。班級中的學生在學習能力、認知水平等方面存在一定的差距，由程度不同的個體組建成一個群體之后，能夠在群體中發揮個體的優勢，個體的潛能也會被充分激發，群體成員之間能夠互相幫助、互相學習、互相借鑒、取長補短，推動群體成員共同發展。在群體交流中，個體之間會產生思維的碰撞，產生新的觀點、新看法，有助于個體創新思維的形成，于個體的發展能夠起到推動作用。群體動力理論能夠為合作學習與課堂教學的結合提供理論支撐。

二、合作學習在高中物理教學中應用的有效途徑

（一）構建合作小組

高中生受到成長環境、自身性格等多種因素的影響，學習能力存在一定的差距，教師在開展教學時，若面對不同程度的學生采取同樣的講授方式，能力較強的學生會認為授課模式過于簡單，而能力較差的學生卻無法跟上教師的授課節奏，導致課堂教學脫節。合作學習法能夠滿足不同程度學生的學習需求，物理教師在應用合作學習法授課時，要先了解學生的學習情況，結合學生物理程度合理分組，每個小組4～6人，包含學優生、中等生、學困生，引導學生在互幫互助中學習物理知識，形成團隊意識，在小組學習中充分地發揮自身的優勢，激發學生的學習熱情。按照物理程度劃分學習小組時，教師要考慮到學生的性格因素，不能將性格內向的學生放在同一個小組中，而應將性格內向的學生與活潑的學生歸為一組，性格活潑的學生能夠帶動內向的學生，在小組內營造出良好的溝通氛圍，在互相感染下性格內向的學生也能夠敞開心扉，積極主動地表達自己的觀點。

比如，高中物理人教版教材選擇性必修第二冊課本第一章《安培力與洛倫茲力》第1節《磁場對通電導線的作用力》，在這一章節內容的學習中，物理教師要秉持“以學生為主體”的教育理念，合理地劃分學習小組，演示“旋轉的液體”這一實驗，并提出問題“液體為什么會旋轉？”“這個力的方向和哪些因素有關？”讓學生在小組內展開討論，細心的學生能夠認真觀察實驗現象，提出自己的看法，“電流方向概念，液體旋轉方向的改變；磁場方向改變，液體旋轉方向改變”。小組成員能夠根據這一現象展開的討論，調動自己的知識儲備，活潑的學生會率先發言，在組內營造良好的學習氛圍，帶動性格內向的學生，在溝通中能夠做出判斷“這個力是磁場對電流的作用力，方向與電流方向和磁場方向有關”，在此期間學生通過觀察認識到了磁場對電流的作用力，其方向是與電流方向和磁感應強度方向均有關，為之后的學習做好鋪墊。

（二）創設教學情境

情景教學法是高中階段教師常用的教學手段，其與合作學習相結合，能夠呈現出更好的教學效果，物理教師可以借助多媒體呈現相關的學習資料，如視頻、圖片等，創設良好的教學情境，激發學生的學習熱情，引導學生通過小組合作學習解決學習中遇到的問題，提高解決問題的能力，加深對物理概念、物理現象的理解。比如，高中物理人教版教材選擇性必修第二冊課本第三章《交變電流》第4節《電能的輸送》，在這一章節內容的學習中，需要學生了解提高輸電電壓是降低遠距離輸電損耗的有效途徑，會用相關知識解釋實際的輸電問題，建立遠距離的輸電模型的過程，體會建立思想模型的思維方法，了解我國遠距離輸電的概況。學生在之前的學習中已經掌握了焦耳定律、變壓器等內容，知道導線有電阻，產生焦耳熱，知道電能損耗。物理教師要結合學生的物理程度，在課堂中設計合適的問題引導學生開展分析推理，設計遠距離輸電的物理模型。

在課堂中，物理教師可以創設情境引入新課，帶領學生欣賞一組發電站的圖片，觀看一段有關“西電東輸”的新聞視頻，拋出問題“發電站一般建在哪些地方？”“哪些地方最需要用電？”“如何輸送電能？”讓學生對輸電的過程形成初步的認識。然后引導學生以小組為單位開展動手操作，用兩個相同的小燈泡（6V 0.5A）接在同一交流電源上，一個小燈泡用導線與電源相連，另一個小燈泡接兩根100m的長導線與電源相連，在連接完成后仔細檢查實驗器材和電路連接，并打開電源開關，提出問題“兩個相同的小燈泡接在同一交流電源上為什么亮度不同？”“導線的電阻真的是零嗎？”“遠距離輸電時，輸電線上的電阻能夠忽略不計嗎？”引導學生在動手操作實驗的同時，激發其探究欲望，在小組討論中得出問題的答案。通過創設真實的實驗情境，讓學生形成導線有電阻的認知，不僅能夠培養學生解決問題的能力，還能夠讓學生真切地體會到遠距離輸電時，輸電線上的電阻不能忽略的事實。

（三）突破教學難點

在物理學科的學習中，需要學生掌握的內容非常龐雜，導致學生的學習壓力比較大。在合作學習中，學生在溝通和討論中學習物理知識，能夠在理解的基礎上展開記憶，學習難度能夠有所降低。因此，物理教師要重視合作學習的開展，在授課之前理清課程的重難點，在課堂上指導學生在溝通討論中開展學習，突破教學難點，提高學生的學習能力，提升物理課堂教學的質量。比如，高中物理人教版教材，選擇性必修第三冊課本第一章《分子動理論》第3節《分子運動速率分布規律》，在這一章節內容的學習中，需要學生初步了解“統計規律”，理解氣體分析運動的特點，能夠用氣體動理學理論解釋氣體壓強的微觀意義，知道氣體壓強與溫度、分子密度的關系。學生在數學學科的學習中已經學習過統計規律相關的內容，知道單個事件的隨機性和大量事件表現出的是統計規律，在初中階段學習過壓強的定義，理解動量定律的含義，為學生從微觀上解釋壓強的產生奠定了知識基礎。在課堂中，教師要明確課程學習的重難點，借助小組合作來突破教學難點。先介紹伽爾頓實驗構造，播放模擬實驗的視頻，提出問題“小球撞擊釘子后向兩側運動的概率是多少？為什么中央附近的小球數目多？”讓學生溝通和討論，總結概括統計規律的含義，借助小組溝通活躍課堂氣氛；然后播放氣體分子在容器內運動的仿真模擬動畫，提出問題“氣體分子的運動有哪些特點？請嘗試進行總結。”氣體分子運動的特點是課程學習的一個難點，教師借助動畫的形式能夠降低理解難度，通過小組合作學習下突破這一難點，引導學生仔細觀察動畫，通過具體數值計算得出分子間距是分子大小的10倍。教師要引導學生運用分子間作用力和距離圖像，認識到分子間作用力在分子不發生碰撞時可以忽略不計，直觀地看到分子運動特點，即向各個方向運動，兩次碰撞間速度不變，在此基礎上構建分子運動的理想物理模型。在合作學習中，物理知識的學習難度能夠有所降低，加上教師的指導，學生能夠掌握課程的重點。

（四）優化實驗教學

物理知識點的學習離不開實驗，多數物理概念都是在實驗的基礎上得出的。因此，物理教師在授課時，可以借助實驗幫助學生理解抽象的物理概念，組織學生開展小組合作，切實參與到實驗中，鍛煉自身動手能力的同時，打破以往教學的局限，提高學生在課堂中的參與度，優化實驗教學，加深學生對物理概念的理解。比如，高中物理人教版教材選擇性必修第二冊課本第二章《電磁感應》第1節《楞次定律》，在這一章節內容的學習中，需要學生理解楞次定律，知道楞次定律是能量守恒的反應，會用楞次定律判斷感應電流的方向，經歷實驗探究得出楞次定律的過程，提升科學探究的能力。學生在之前的學習中已經掌握電磁感應相關的知識，知道感應電流的產生條件，但是并未留意過感應電流的方向，對電磁感應的認知既熟悉又片面，而楞次定律涉及的因素很多，且關系復雜、規律隱蔽，抽象性和概括性比較強，教師可以組織學生動手實驗，通過探究分析、概括總結得出結論，鍛煉動手能力。

在課堂中，物理可以先演示實驗，將線圈靠近打開的電磁，二極管發光，引導學生觀察實驗現象，激發學生的好奇心。然后給予學生充足的時間開展實驗探究，以小組為單位開展分工合作，一部分成員記錄將條形磁鐵N極插入或者撥出，另一部分成員記錄將條形磁鐵S極插入或者撥出，探究磁極朝向和磁極運動方向組合出現不同的實驗，觀察并記錄“電路中靈敏電流指針的偏轉方向？線圈中感應電流的方向？”通過合作討論制定不同的實驗方案并開展實踐操作，將記錄的實驗數據進行分析，討論原磁通量的變化情況，針對原磁場與感應電流磁場的方向之間的邏輯關系展開討論，“感應電流的磁場方向是否總是與原磁場方向相反或者相同？什么時候相反？什么時候相同？”“感應電流的磁場對原磁場通量變化有何影響？”在問題的指引下，學生能夠在小組討論中發表自己的看法，結合得出的實驗記錄以及自己觀察到的實驗現象展開分析，培養學生提取實驗數據信息的能力以及用文字歸納總結規律的能力。在此模式下，學生的動手能力能夠得到鍛煉，實驗教學的效率也能夠得到大幅提升。

綜上所述，在新課改背景下，高中物理教師要結合學生物理程度，調整課堂教學，認真分析教材內容，選擇合適的教學方法，為沉悶的物理課堂注入一股新鮮的血液。物理課程于學生而言具有一定的難度，學生理解能力有限，無法全盤接受教師講授的物理概念，在物理課堂中會出現“走神”的情況，無法集中注意力聽講。針對物理教學中存在的問題，物理教師要展開深入的分析，找出問題出現的原因，對癥下藥，在分析中能夠找到導致課堂教學效率低下的原因，即陳舊的教學模式、枯燥乏味的物理課堂、晦澀難懂的物理知識，在多重因素的限制下，學生難以調動學習積極性。而合作學習作為新的教學手段，在物理課堂中的融入能夠有效改善教學現狀，物理教師要結合學生的物理程度合理地劃分學習小組，激發學生的學習熱情，創設合作學習的情境，發揮學生的優勢，提高物理課堂教學的效率。