英国一项基于物理概念的合作学习实验研究评介

何裙裙

一、实验研究简介

英国Carla vail Boxte等人做了一项基于物理概念的合作学习实验研究。实验选取了两个学校的40名学生作为被试，平均年龄为16岁。所有的学生都被随机分配到同性别的二人组中。实验任务是学习初级中学的电学概念。实验设置了两种任务：概念绘图和操作绘图。概念绘图能激发学生去谈论概念间有意义的、抽象的联系；操作绘图则在引出有具体现象的概念间的联系方面优于概念绘图，如在操作绘图任务中，学生被要求用给出的电流、电阻等概念解释手电筒的工作原理。

二、实验研究的程序

1实验假设

(1)概念学习是学生运用概念方式的转变；学生在活动时运用这些概念的方式反映了其对概念的理解水平；个体解释自己对概念的理解和对知识的重组活动能够促成上述的转变；合作学习使学生有机会参与上述活动。

(2)合作学习使学生投入到概念学习中，通过将自己对概念的理解说出来，对科学概念的合作推理，回答问题，对解释的调整、对比和评价等使概念学习富有成效；学生互动的质量与任务性质是紧密相关的。

(3)思想、观点的自由交流有助于对概念的理解；具体的任务有助于形成互动；开放性问题最适合于合作学习。

2实验情境

实验设置了四种情境，每个学校中都有相同数量的二人组被随机分到任意一种情境中，即每种情境都有5个二人组参加：

(1)有单独准备的概念图；

(2)无单独准备的概念图；

(3)有单独准备的操作图；

(4)无单独准备的操作图。

3实验程序

学生参与二人组合作之前5周，进行前测(35分钟)，一周后，学生收到制作概念图或操作图的指导书。在有单独准备的情境中，学生有5分钟的时间设计概念图或操作图，任务完成时间最长不得超过45分钟。后测(35分钟)在下一节物理课上进行。实验者对整个实验过程进行了录像(有一个二人组的录像失败)，以便于分析实验结果。

三、实验得出的结论

按照实验程序，实验者对40名学生进行了前测和后测，通过对录像的分析，实验者得出了学生互动的类型和内容、实验因素对学生互动和个人学习结果的影响、个人学习结果与学生互动质量的关系四个方面的结论。

1学生互动的类型和内容

(1)学生对概念讨论的频率为平均每分钟31喻题；

(2)学生在互动中问题的出现率是冲突和推理的两倍多；

(3)学生合作中冲突的出现频率与学生单独进行时一样，都不经常出现；

(4)学生互动中推理的出现频率比冲突的频率稍高，是学生单独进行推理时的两倍。

2实验因素对学生互动的影响

(1)个人的提前准备对合作中冲突出现的数量无显著影响，却能使学生产生更多的问题。提前准备给学生提供了一个完成任务额外的工具；

(2)做概念图的学生对电学概念间的联系讨论较多，做操作图的学生则对带有具体现象的概念间的联系讨论较多。做概念图的学生对用公式或数量表示的概念间的关系讨论较多。同时，做概念图的学生比做操作图的学生对概念的讨论更加认真。做概念图的学生在互动中能产生更多的冲突和推理。

3实验因素对个人学习结果的影响

实验者期待，学生参与对电学概念的讨论，能够影响他们对概念、概念与概念或概念与具体现象间的联系的理解上的交流能力。表1显示了四种情境下不同单元前测和后测的分数：

(1)学生在“问题解决”单元上的高分表明他们能较好地识别物理数量间正确的关系，并且将这些关系运用到具体线路中。在后测的“概念定义”单元中，学生能对概念的含义给出更广泛和公式化的描述，错误的陈述出现较少。“问答题”项目上后测的成绩并不比前测高，这说明学生在解决电熨斗问题上存在更大的困难；

(2)在后测的“概念定义”单元中，有提前准备的学生得分较高，而在后测的“问答题”单元中，做操作图任务的学生却没有较高的得分，这是与实验假设不符的。

4个人学习结果与学生互动质量的关系

实验者期待个人学习结果与学生互动质量之间的正相关关系。但是实验结果却如表2所示表2：

在无单独准备的概念图情境下，问题、推理、冲突出现的频率与“概念定义”单元和“问答题”单元中学生的的高分呈正相关；在有单独准备的概念图情境下，问题、推理、冲突出现的频率与“概念定义”和“问答题”单元中学生的得分之间呈正相关。但不显著；在有单独准备的操作图情境下，相关很低，而在无单独准备的操作图情境下，呈负相关。由此可见，实验结果并不像期待的那样：学生个人学习结果与学生互动质量都是正相关。而是，只有在无单独准备的概念图情境下，呈现显著的正相关。

四、简评

该实验在实验设计和结论上，都有许多值得借鉴和学习之处，当然，也有一些有待进一步研究的问题。

1启示

(1)该实验采取录像的方法，研究者能清楚地获得每个学生的信息，更重要的是，它能使研究者掌握学生讨论的动态和合作建构的特征。通过这种方法。研究者能清楚地看出学生个体和群体静态、动态的所有特征，从而有针对性地分析学生在不同水平上的特点，为提高学生合作学习中互动的质量提供有指导性的参考。

(2)该实验的结论之一是学生群体互动之前，若进行提前准备能使学生在互动中提出更多的问题，也给学生之间交流思想、观点提供了一项额外的工具。这个结论是值得借鉴并在教学实践中应用的。学生集体学习之前，先对学习材料进行准备，他们可以：①搜集与学习材料相关的资料，加强、深化或补充理解；②明确自己不确定或不明白的地方，在集体学习中提出问题并讨论；③总结自己的理解，在集体学习中阐述自己的观点并说明理由，当有质疑时，要有补充材料对其加以解释以验证自己的观点。如果所有的学生都能做到这些，合作学习中学生互动的质量和个人学习结果，都会得到很大的提高。

(3)实验设置了两个任务：概念绘图和操作绘图。概念绘图与操作绘图更能激发学生对概念、冲突和推理的讨论。这就启发研究者，不同性质的任务对合作学习的效果具有不同的影响。在教学实践中，教师要选择那些能激发学生讨论的内容作为合作学习任务，而不是所有内容都适合于合作学习。这样不仅可以提高合作学习的质量，还可以提高师生时间的利用率，达到事半功倍的效果。

(4)学生互动的特点在于共同讨论，最终达成共同理解，这个过程是共享的。在该过程中，学生不仅可以说明自己的理解，还可以整合其他同伴的收获。因此，合作学习对于大面积提高学生的学习结果是非常有效的。

2有待进一步研究的问题

(1)性别问题。实验在设计学生分组时，采用的是同性别的二人组，为什么选择同性别而不选择异性或随机分配，实验并未给出理由。这就启发研究者去探讨，在合作学习中，小组成员之间的性别因素对合作学习质量和个人学习结果的影响问题。

(2)小组容量问题。实验中采用的是二人组。为什么采用二人组，虽然有些许的解释(小组人数少。增加学生参与的机会，提高互动质量)，但是，这同样也启发研究者思考小组容量与学生互动质量之间的关系：是不是小组人数越少越有利于互动、小组容量的大小是否与学习任务的性质有关等一系列的问题。

(3)时间问题。实验中，学生的提前准备时间是5分钟，在分析实验结果时，作者也怀疑过提前准备时间是不是太短。因此，研究者也有必要去思考并探讨提前准备时间的长短对学生学习结果的影响。

上述问题都需要进行专门的研究，尤其是前两个问题，研究者可以将其结合在一起加以研究，探讨合作学习小组容量与组内成员的性别对学生学习结果的影响。