基于卡干合作学习结构法的教学设计与实践

摘 要：摩擦力是自然界普遍存在的一种相互作用力，其方向的判定将贯穿整个高中物理学习，所涉及的情景和模型相当多，特别适合采用卡干合作学习结构法设计教学.课堂实践表明，采用卡干合作学习结构法可以有效地促进学生掌握摩擦力方向判断的技巧，培养学生的核心素养和合作技能及缓冲学生的学习压力等.

关键词：合作学习;卡干结构法;摩擦力;教学设计;实践

文章编号：1008-4134（2019）17-0018中图分类号：G633.7文献标识码：B

合作学习兴起于20世纪70年代的美国，80年代末传入我国.合作学习是竞争性教育向个性化教育过渡的必经之路，很多学校开展了不同程度的课改，小组合作学习是课改中普遍采用的模式.合作学习的目的是使大家通过共同工作来促进自己和他人学习效果的最大化.[1]合作学习主要是从学生学的角度去设计和开展课堂教学活动的，充分让学生自主合作探究学习，在课堂上学会知识，会学知识，形成核心素养.合作学习能有效培养学生的交际能力，与人合作的能力，解决冲突的能力，能让学生养成低声交流、倾听、尊重、平等的习惯，能让全班学生的思维与观点满天飞，每位同学都能分享全班师生的观点和方法，让课堂成为培养学生物理核心素养的主战场，使学生由“观众”向“演员”转变，能促成学生学、做、说、辩、合作、探究，引导学生不断思考、提问、答疑、合作、交流、操练、表演等，有效激发了学生的创造力，提高了学习的效率、效益和效果，促进学生一次性理解和内化知识.

1 卡干合作学习法

目前，在世界范围内最流行的合作学习就是卡干合作学习结构法，是美国加州大学的卡干（Kagan，S.）博士创立的一种合作学习.卡干认为，合作学习中的课堂交往互动的一系列教学策略和方法必须被“结构化”，提出了一个著名的公式：结构+内容=活动，“结构”是卡干与其他合作学习理论倡导者的差异所在，简单来说，结构就是一种教学策略，它描绘学生如何与教师、同伴和内容之间的相互作用[2].这就是说，教师只要将特定的教学内容镶嵌到合作学习结构中去，就能有效开展合作学习.以“结构”作为合作教学的最小单位，教师不仅可以将合作学习灵活运用到日常教学中，同时利用结构法，教师可以帮助学生练习和掌握众多的学习技能，如培养思维能力、与他人分享信息等.“互动”（尤其是同时互动）是结构法的显著特征.[3]卡干认为，所有的结构互动学习法都是精心设计的，用以体现合作学习的四项基本原理就是PIES .其中P 指积极互赖（ positive interdepen-dence ）， I 指责任到人（ individual accountability ）， E指公平参与（ equal participation ）， S 指同时互动（ simultaneous interaction ）[1].根据我们团队近四年来的研究与实践，发现卡干结构法特别适合于我国大班额下的合作学习课堂教学，然而我国只有为数很少的专家和学者接触和研究卡干合作学习的理论.

并不是随便选择一个内容，组建一个小组，要求学生合作学习，学生就知道怎么合作，学生就愿意合作，合作学习的效果就最大化.因此，合作学习教学设计就成为达成合作学习目标，高效开展合作学习课堂教学最重要的准备工作，是个精细活儿，是合作学习成败的重要一环.合作学习教学设计一定要体现卡干合作学习的基本要素（积极互赖、责任到人、平等参与和同时互动等）[4]，有很大挑战性，需要耗时耗力，需要教师绞尽脑汁想象、创新、创造.采用合作学习的模式来开展课堂教学，看起来简单，其实是一种技术含量较高的课堂教学模式，其教学设计有相当大的难度，不仅仅是落实学术目标有难度，而且落实社会技能目标更有挑战性，尤其是设计能体现合作学习基本要素的学习任务更难，这就需要我们精心挑选适合合作学习的任务，仔细斟酌合作学习的策略和活动步骤，只有这样，才能有效开展合作学习课堂教学.本文以摩擦力一节课中“判断摩擦力的方向”为例，从以下三个维度谈谈本节课的教学设计与实践情况.

2 基于卡干合作学习结构的教学设计

2.1 合作原因分析

学生往往错误认为，只有静止的物体才受到静摩擦力，运动的物体才受到滑动摩擦力，滑动摩擦力的方向与运动方向相反.而由于静摩擦力的不可观察性，在具体问题中又表现出“动中有静，静中有动”，尤其静摩擦力在许多情形下似乎又是“若有若无，方向不定”，因此，判断静摩擦力的方向对于初学者来说十分不易，学生往往判断错误.而摩擦力在生活中处处可见，传统课堂中师生沟通形式单一，易让学生学习兴趣缺失，难以深入理解，难以应用规律解决复杂问题.为了能恰当地运用证据证明摩擦力的方向与相对运动（或相对运动趋势）方向相反，本案例选择了各种典型模型让学生通过目标协同结构法判断静摩擦力和滑动摩擦力存在与否，并判断摩擦力的方向.通过同学间相互交流合作，能及时暴露学生的错误思维，能引起学生间思维的冲突，进而通过师生共同互动及时纠正学生错误思维，培养学生的科学思维和正确观念、合作交流能力等.通过多种评价量表，评价学生的个人表现与小组合作技能的使用情况，让学生充分感受到学习过程的各个环节中教师的多元评价与对他们的肯定，培养学生的综合能力.

2.2 合作学习目标

（1）学业目标：能判断摩擦力存在与否，并正确判断摩擦力的方向;培养各种思維能力和分析、解决问题的能力，发展自身的核心素养.

（2）社会技能目标：①通过小组合作与交流，让学生学会倾听、学会提问、学会解决问题、学会欣赏，学会承担个人与小组责任等;②增强与人相处时的社会技能，如尊重对方、礼让他人、平等原则、友爱互助等.

2.3 合作方法与步骤

第一步：组建合作学习小组.按组内异质原则，每4人编为一小组，并编号1、2、3、4，所有成员先自主学习以下材料.“四步法”判断摩擦力方向：

（1）找出摩擦力的施力物体.

（2）选择此施力物体为参照物.

（3）判断受力物体的相对运动方向或相对运动趋势方向.

（4）用“摩擦力的方向与相对运动或相对运动的趋势的方向相反”确定摩擦力的方向.

第二步：独立研究.每个同学研究以下相应编号的一组模型（注：所有模型的接触面都不光滑，时间3分钟）.解释为什么这样做，这样做有什么用.

1号同学研究模型：如图1所示，A、B、C图中物块都静止，D图中a、b相对静止，在力F的作用下一起向右匀速运动.请判断各个物块有无受到摩擦力的作用，若有，画出其所受摩擦力的示意图.

2号同学研究模型：如图2所示，A图中的物块和C图中的小球均处于静止状态，B图中物块沿固定斜面匀速下滑，D图中a和b物块在力F的作用下一起向右匀速运动.请判断各个物块或小球有无受到摩擦力的作用，若有，画出所受摩擦力的示意图.

3号同学研究模型：如图3所示，A、C、D图中的物块均静止，B图中物块以速度v冲上斜面.请判断各个物块有无受到摩擦力的作用，若有，画出所受摩擦力的示意图.

4号同学研究模型：如图4所示，A图中物块向右滑动，B、C图中物块保持静止，D图中长木板b在力F的作用下向右滑动，图中所有接触面都粗糙.请判断各个物块有无受到摩擦力的作用，若有，画出所受摩擦力的示意图.

第三步：同号学生组成专家组.各组1、2、3、4号同学分别就近集中组成专家组进行交流，每个专家组4-6人，并确保本组每位同学都掌握该组承担的任务（6分钟）.

第四步：重回基组交流.组内每位同学学会后回到原来的基组，向组内其他组员汇报、讲解你学到的，其他同学倾听、理解和记录，并轮流进行.汇报讲解时简洁明了，不要说与问题无关的话题，直到全组成员都理解你的讲解为止（10分钟）.

第五步：汇报合作学习成果.教师随机抽查某组一位同学汇报本组的合作学习结果，其他组补充.（时间：6分钟）

2.4 评估与评价（时间2分钟）

要求学生下课时填写评价表，见表2-4.

2.5 小组总结与反思（时间3分钟）

課后要求各小组进行总结与反思，并填写在表1中.合作学习情况主要从合作是否顺畅、合作机会是否人人平等、责任是否明确、组员间是否积极互赖、是否有不合作的学生、合作中是否有矛盾或冲突、合作中是否倾听、尊重别人、帮助别人等，怎么解决遇到的问题等.学习效果主要从学习是否轻松、愉悦、是否弄懂了所有问题，是否经历了学习过程等.让组长或秘书记下小组合作中存在的问题及其改进意见.表1由组长征集组员意见后填写.

3 教学实践与分析

3.1 合作前自主学习过程

在教师认真讲解摩擦力概念及其产生的条件后，教师就让每一组的每一号同学独立研究对应的一号题.学生都能认真研究，为了能在下一个环节教授别人，他们都在积极准备.巡查中发现，有的学生并不能熟练地完成任务，或多或少遇到麻烦，有时无从下手，甚至有个别同学不敢在学案上画出摩擦力的方向，不能确定摩擦力的作用点和方向，有的画在物体的重心上，有的画在了相互摩擦的物体间，等待老师的标准答案.

相对滑动的物体间摩擦力方向的确定是有难度的，如每一号题的D图，学生需要深刻理解摩擦力产生的原因才能判断正确，通过此项训练能促进学生对相对运动的深刻理解.静摩擦力方向的判定也是一大挑战，要依据物体的受力和相对运动趋势来判断，如每一号题的C图，特别容易出错.事实上，每一号题的C和D图中摩擦力的判断错误率很高，很多同学基本上是凭感觉画摩擦力示意图.

3.2 合作学习过程

学生小组合作非常顺利，这与教学设计有关，体现“责任到人、平等参与、同时互动、积极互赖”的教学设计是高效且顺利开展合作学习的重要保证.独立研究3分钟后，按指定位置同号同学聚集在一起交流学习.经过巡查，发现相当一部分学生有不同程度的错误理解.这时候，教师不急着纠正每一小组的错误思维，因为没有那么多时间和机会，而且还有后面的两次交流互动机会，可以进一步解决学生认知冲突.专家组合作学习6分钟后回到基组，每位学生轮流给其它同学讲解自己负责的那一号题，其它同学听讲、质疑、提问、交流、做笔记等，学生们都在扮演不同角色，参与度非常高，个个激情四射，互帮互助.每位学生不仅学到知识，也获得了交流技能.这种合作有效地增进了组员间感情，使同学们获得极大的归属感、自豪感.在合作学习中，学生不停地走动、思考、交流、合作、学习、教别人或请教别人，其教学效率大大提高，其教学价值也是不言而喻的.当然每组都会有个别学生没有从专家组那里学到东西，回到基组就难以教授别人，致使小组合作不愉快，教师要积极鼓励他们一起合作研究学习，若实在不行，可以放一放，等到全班交流时再解决问题.

3.3 汇报互动过程

10分钟后，学生基本讲解完四号问题，就进入最后一个环节.教师随机抽查四组中四位不同号同学上讲台在事先画好的图形上画出不同号问题中的摩擦力示意图，如1号同学画出2号问题摩擦力示意图，3号同学画出4号题中摩擦力示意图.然后再随机抽查另外四个组分别给他们打分评价，每一个图2分，若没有给满分，要求评价组向全班同学说明扣分的原因.若评价组未能准确评价，将会扣掉评价组分数.通过随机抽查，可以使每一位学生都不能掉以轻心，可以使全班同学用心学习，都要把每个问题搞清楚，都要重视合作学习，都要积极学会知识，以便能更好地展示成果.在小组汇报、全班交流过程中，发现学生的错误思维还有很多，说明在合作学习中成员间的问题意识、质疑辩论、寻找证据、解释交流的能力还有待提高，学生的学习还是较为肤浅的.经过全班师生间的深入讨论交流，教师逐一点评，引导全班学生理解相对运动或相对运动趋势所引起的摩擦力及其方向，教授学生如何准确判断各种情境下摩擦力的方向，学生的错误思维基本解决.

3.4 评价过程

下课前要求各小组成员进行自评，组长对每一位成员进行组评，教师对各组合作情况做小结，评价分写入评价量表中，以下表2-4是部分评价情况，以供参考.

3.5 小组总结与反思过程

课后要求各小组进行总结与反思，填写好表4后交到老师处.大部分组都能认真填写，但也有一些组是应付的，因为这与高考没有关系，他们认为做这些工作耽误时间，只想做与高考有关的题.有的组并没有召开小组总结与反思会，只是组长一个人凭记忆填写表格.还有的组不知道写什么，迟迟不交总结与反思登记表.根据收齐的记录表可知，大部分组的合作情况是顺畅的，合作机会是人人平等的，责任是明确的，组员间是积极互赖的，有三个组的三位性格内向型学生不主动参与合作，有一位特别功利性的成绩较好的学生不参与合作，自己做自己的.所有的组在合作中没有矛盾或冲突，但是有争辩.在合作中，几乎所有学生都专注于本节课学习内容，都能尊重别人、帮助别人，但是很多学生还是不能耐心倾听，总会打断对方表达自己的观点和感受.组内遇到问题时，都能想办法解决问题.全班学生都喜欢这节课的教学设计，认为学的很轻松，很愉悦，弄懂了所有问题.部分小组建议老师讲课声音再大一些，专家组合作学习时老师能给于更多的帮助，或给于标准答案，以免回到基组教錯别人.

4 教学总结与反思

4.1 合作学习能有效促进学生对知识的理解与内化

合作学习关注的是学生的学习过程，促进学生自己思维的发展，挖掘学生间不同观点、不同思维，提供学生思想碰撞的机会，使全班学生参与学习、体验学习过程，有效促成学生对核心知识的理解和内化.本节课后，笔者对所教三个班进行了检测，结果见表5.结果显示，三个班的平均分和达标率表较高，说明卡干合作学习结构法的教学效果显著.

4.2 合作学习有利于学生心理健康成长

这节课中，学生在平等、轻松、愉悦、活动、交流、合作中完成各项任务，学生是整节课的主人，既自主学习，又与他人一起学习，既充当老师角色，又充当学生角色，还充当专家角色，既帮助别人、又被别人帮助，既倾听别人观点，也倾述自己的观点，动中有静，静中有动，集听、说、看、思、辩、帮、动、静等活动于一体，学生很有存在感、自豪感、归属感，学生的心灵是温暖的，整间教室都充满爱，学生在这样的环境中学习成长不可能出现心理问题.

4.3 合作学习教学设计是合作学习课堂教学顺利开展的关键

本节课的教学设计是团队内一群人智慧的结晶，历经了半个月反复研讨确定各项任务和步骤，是基于合作学习众多理论、学生认知特点和历年来教学经验基础上设计的.若没有扎实的合作学习理论而设计的教学就难以保证教学的高效益、高效率、高效果.这节课就是利用卡干合作学习结构法和学习进阶理论把各种模型从横向和纵向两个维度分为四号问题，每一号问题中涉及水平面、斜面、竖直面和相对滑动问题，由易到难，逐级进阶.从1号问题到4号问题涉及模型一样，但是难易不同，在纵向上也是逐级进阶.整个教学设计共涉及16种不同的情景，可以满足全班不同层次学生的学习需求，通过合作学习可以帮助基础较弱的学生逐级进阶，达到高阶思维，解决高难度问题，掌握高级别知识与技能.

4.4 合作学习培养了学生的合作技能

本节课中，学生经历了专家组合作、基组合作、全班合作和师生合作，不断倾听、欣赏、赞扬、肯定、鼓励、尊重同伴，承担个人与小组责任，提问和解决问题.整节课设计上体现了平等原则、友爱互助原则等，能有效提升学生自身的合作交流能力、思维能力、分析解决问题的能力和表达能力，能有效培养学生的合作技能，可以实现“立德树人”的根本任务.

4.5 合作中应该注意的几个问题

在开展合作学习前，教师应该对整节课进行教学假设和教学变量分析，确保合作学习高效.结合本节课中出现的一些问题，一线教师应该注意以下一些问题.

4.5.1 教师要事先把控好每一个题可能会出现的问题，并采取一定的应对措施

知己知彼，百战百胜.教师要估计到学生在解决问题中会出现哪些问题，这样才能掌控整个教学，才能在实际教学中游刃有余.如1、2号题的A、B、C三个模型中摩擦力的判定相对容易，几乎所有的学生都能画出摩擦力的示意图，但是不一定规范，有的可能只画出带箭头的线段，但不会标准摩擦力f，有的学生把摩擦力画在物体的重心上，有的画在了接触面上.在实际教学中，不急着告知学生怎么做，而是通过合作交流和汇报解释，暴露出学生的一些错误思维，全班交流，教学效果会更好.再如，3号题的C图和4号题的B、C图中摩擦力的判定，学生易认为与外力F的方向相反，其实摩擦力的方向与外力的关系有三种情况：没有摩擦力;沿斜面或竖直面向下;沿斜面或竖直面向上，教师要耐心利用初中所学“力的平衡”概念原理解释可能出现的三种情况.每一号题的D图中摩擦力的判定会出现很多错误思维，学生也难理解正确的答案，因为学生对相对运动和相对运动趋势难以理解，平时接触这种运动形式较少，教师就要重点厘清相对性，耐心利用速度差来突出相对运动，利用初中所学“力的平衡”理论来解释相对运动趋势.

4.5.2 教师要把控教学节奏与教学时间

基础差的学生比较难理解本节较为复杂的内容，教师可根据学生情况适当删减模型，学生汇报和教师总结讲解可适当延长时间.本节课共有四个教学环节，独立研究、专家组合作、基组合作三个环节要严格控制时间，到了预定时间就结束活动进入下一环节.三个环节中出现错误思维的一定很多，但教师不要急着纠正错误，教师应重点放在最后一个环节随机抽查小组汇报和全班交流上，不仅要让学生讲解，同时教师也要耐心分析学生的错误思维，引导学生更正错误思维，理解错误思维，只有这样才能杜绝错误思维.若教师在每一个环节都纠结纠正学生的错误思维，時间上也不容许，每一个学生都有不同的问题，教师一个人难以解决那么多问题，依靠学生间的相互合作交流可以解决大部分个别化问题，普遍的问题就可以在全班汇报交流时集中解决，这也有利于发挥学生的主动性和能动性.同时，学生一有错误，教师就急着纠正，学生就会懒得思考问题，反正老师会讲，容易养成学生被动学习的习惯，不利于培养学生科学思维和科学探究的素养，难于激发学生学习的热情.

4.5.3 教师要善于评估与评价

科学合理的评价和评估能大大调动学生主动参与合作学习的积极性.学生普遍缺乏主动构建知识的习惯，在合作学习中提炼汇报材料较为随便，不懂得高度概括，感性学习占上风，理性学习困难重重，深度学习严重欠缺，对与考题无关的物理实验分析、物理事实和物理科学不感兴趣，功利性极强，在课堂上动作特别慢，干什么都慢腾腾的，保持听课的惯性特别大，总希望老师能多讲，多发试卷.学生并不觉得培养核心素养有什么用，他们关注的是考试成绩，他们认为刷题最能提分，他们认为开展合作学习耽误考大学的时间，他们并不急着要培养自己的核心素养.鉴于这种情况，小组和个人评价和评估对于合作学习尤为重要，它可以提供合作学习的引擎，促使合作学习高效实施.教师在课堂上可以利用评价与评估激发学生积极思维，对于富有挑战性的问题要适当加大评价分，效果特别好.教师也可以利用评价与评估调节性格内向型学生的参与激情、表达能力和心理状况等.另外，教师在课堂上不能占用学生太多时间来评分、

评估，点到为止，否则会冲淡整节课的逻辑思维，学生会烦的.在大合作的课堂上，教师站在讲台上依据合作学习小组评价量表适当对各小组进行评价和评估，有助于督促小组成员间充分合作，防止个别学生搭便车，影响合作学习效果.学生的合作学习材料也要作为一份作业，教师要给每一位学生的合作学习学案打分.不同的课型，不同情境，评价与评估目的与方式也不同，教师要选择合理的评价与评估方案，否则影响学生的学习情绪和学习效果.

4.5.4 教师要教授学生合作学习技能

在课堂合作学习中，教师要不停地告知学生一些合作交流技巧，如学会尊重别人，学会承担个人与小组责任、学会倾听、学会鼓励别人、学会分享、学会帮助别人、学会忍让、学会准确表达观点等.

4.5.5 教师要耐心培养学生的汇报解释技能

在学生汇报时，鼓励学生言简意赅地讲解学习结果.若有设备可直接投影答案，让一人代表讲解即可.若不能直接投影，可抽查两人上讲台，一人画图一人讲解.

4.5.6 教师要鼓励学生敢于质疑，提出不同见解

各组学生的层次不同，而题目难度在递增，每一个学生不可能准确解决所有问题.在基组合作教授、交流前，学生是通过专家组核对答案，并没有获得老师的准确答案，可能有错误结果，会把错误解答教授给全组，如果其他同学没有养成质疑习惯，可能认为教授的知识是正确的，容易使学生形成第一印象，第一映象是很难更改的，特别不利于学习.若教师经常告知学生善于质疑辩论，学生就不会那么虔诚地认为教的就是真理，会不停地质疑、辩论和交流.教师还要鼓励学生辩论无果后及时请教老师，直到明白理解为止，养成学生探究真理的精神.

参考文献：

[1]约翰逊，史密斯著.刘春红，孙海法译.合作性学习的原理与技巧[M].北京：机械工业出版社，2004：14.

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[3]麦建华，袁勇.物理合作学习中核心素养的培养策略—基于卡干结构法的应用[J].课程教学研究，2018（02）：74-80+1.

[4]约翰逊著，伍新春，郑秋，张洁等译.合作学习[M].北京：北京师范大学出版社，2004：182-183.