合作学习在高职物理实验教学中的应用

朱宪忠

（南京信息职业技术学院<素质教育部>，江苏 南京210023）

0 引言

合作学习是实现高效课堂的有效途径。合作学习采用组内同质组间异质分组策略，教师编制学习任务单指导学生的课前预习。合作学习贯穿于整个实验课堂，以讨论、操作协作和共同探究等形式促进互动，并遵循相应的活动规则。小组分数由成员的进步分和小组活动分组成，根据评分结果，发布表彰简报。个体间积极互赖关系是实现有效合作学习的关键。在教学设计和实施中应体现积极互赖、责任到人、促进性互动、社交技能和小组反思等要素。合作学习有利于实现意义建构和发展批判性思维。

1 物理实验教学现状

物理实验教学在帮助学生理解和巩固理论知识、学习和掌握实验知识和技能，培养学生分析问题和解决问题的能力、理论联系实际和实事求是的科学作风、创新意识和创新能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。

长期以来，不少学校一直沿用传统的实验课堂模式。教师先讲解实验目的、仪器、原理、实验步骤、注意事项、数据处理要求等，然后学生“照葫芦画瓢”，一步一步地操作仪器，获得各自的数据，经教师审核后完成课堂任务。课后再进行数据处理并填写实验报告。每次实验课一般安排2～3个学时，考虑到尽可能余留较多的实验操作时间，教师的课堂讲解速度较快，时间控制在30～40分钟。高职学生物理基础参差不一，总体相对薄弱，除了极个别基础较好并自觉完成课前预习的学生以外，多数学生对教师讲授的内容一知半解，实验操作也只是“机械”地获得数据而已。实验报告的常见问题是，原理、实验步骤等栏目内容与教材一字不差，数据处理错误频出，思考题答非所问。

这种传统模式下，在“教师讲”和“学生做”两个阶段中，学生都处于被动地位，前一阶段学生被动地接受知识，后一阶段学生被动地“执行指令”。教学只是灌输知识和步骤，未能引导学生主动建构意义，也未能实现隐藏于知识背后的重要价值，课堂效率较低。

2 合作学习的基本要求

建构主义认为，学习是在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现意义建构过程，情境、协作、会话和意义建构是学习环境中的四大要素。意义建构是整个学习过程的最终目标，要通过教师设计的有利于学生建构意义的情境、协作和会话过程来实现。合作学习是建构主义理论的直接结论，它是指在教师指导下，学生以小组为单位，完成共同的任务，在完成共同任务的过程中实现意义建构。仅让学生坐在一起相互讨论并非就能在学生之间建立教师所期望的合作关系。社会互赖理论指出，只有当人们感到个人目标只有同合作中的其他人的目标一同达到才能达到时，人们之间才会形成积极的相互依赖关系，并引发学习者之间的资源共享、彼此沟通、相互帮助等交互行为，进而提高学习效率，发展高阶思维能力，同时能形成积极的人际关系，促进个体的心理健康。为实现有效合作学习，在教学设计和实施中应当重视积极互赖、责任到人、促进性互动、社交技能和小组反思等要素。

3 合作学习的环节

3.1 课前

3.1.1 分组策略

分组方法有组内同质组间异质、组内异质组间同质、随机分组、自主分组等形式。只有组内异质、组间同质的分组方法才能营造组内合作、组间竞争的学习氛围。组内同质、组间异质分组可根据上个实验的个体成绩从高到低以及从低到高两头相向安排组次，保证每个小组的实验成绩基本相同，而组内成员的成绩存在一定差异。考虑到物理实验课堂合作学习任务和环境等因素，每组人数以4人为宜，个别小组可以3人或5人。同时，教师可根据男女比例、能力、性格等因素对小组人员安排适当微调。为了避免组员对组长的习惯性依赖而影响平等参与，一般不设组长。各学生在小组中的角色（A、B、C、D）、职责以及座次也由教师指定。分组完成后，教师通过课代表通知学生，并鼓励各组自主商定小组的名称、标识、口号等，以强化凝聚力。

3.1.2 课前自主学习

课前的自主学习是指学生在课外时间，利用已有的知识，通过阅读文本、观看视频或动手尝试等活动，获得新知的过程。强调自主学习的一个重要目的是为实现课堂合作学习，提高课堂效率。在物理实验课程的许多内容是可以由学生通过自学完成的，为了清晰地指导学生的自主学习，教师应当向学生提供学习任务单。学习任务单要与教学目标相吻合，与学情相适应，要与课堂教学相衔接，包括学习主题、学习目标、学习资源、练习题、问题反馈等栏目。学习目标是在分析教学目标和学生自学能力的基础上提出的，要明确、具体。学习资源可以是文本资料、视频资料等，形式多样，注重激发学生的学习兴趣。练习题用于检测学生个体的自学效果，难度适中，过于简单则不能引导学生有效思考、丧失兴趣，过于复杂则导致学生放弃学习、丧失信心。思维导图类练习题由小组预习任务共同完成，引导学生产生小组归属感并通过课前交流初步建构意义。学生可以通过问题反馈栏目反映预习中存在的困惑。教师通过学生反馈的练习题解答和问题反馈来了解预习情况，以便制订针对性的课堂教学方案。

3.2 课中

实验课一般由以教师讲授为主的教师主导活动课和以学生操作为主的主体活动课组成，合作学习贯穿于由这两个阶段组成的整个实验课堂。

按照预习情况，对课程内容大致分三类，第一类是难度较小，学生已经掌握的，这部分内容无须再讲，否则会浪费实验课的宝贵时间；第二类是难度中等，部分学生未能理解的，这部分内容可讲可不讲，通过后续的小组讨论环节也能掌握好；第三类是难度较大的，只有极个别学生能理解的，必须精讲。例如，静电场模拟描述实验中无限长同轴电缆电极间的电场定量分布，这部分既是重点又是难点。教师还应选取学生绘制的思维导图进行展示和点评，帮助学生建立实验任务的整体框架。讲解时间控制在15～20分钟。

教师讲解后，发放小组讨论题（1份/组）。讨论题是教师根据教学目标和预习情况于课前设计的，重点围绕实验的关键原理、关键操作和知识拓展，与预习任务单上的练习题相比，难度有提升。小组讨论结束后，教师公布答案，小组互批，并返还原小组确认。小组讨论题最后与实验报告册一起上交教师，作为小组成绩的组成部分。讨论和互批时间控制在10～15分钟。这样，教师主导活动课时间在25～35分钟，比传统课堂中教师讲解时间要少，灌输知识转变为针对性的解惑和讨论。

以学生操作为主的主体活动课中，4人组细分为两个双人搭档（AB、CD）。教师为每个小组提供任务单，包括4份数据表和1份探究题。比如，在霍尔效应实验的任务单包括需采集的实验条件参数、轴线上各点的4组电压和需计算的磁感应强度，以及1个探究题：“霍耳元件偏离轴线，对测量结果有何影响？”。对于搭档AB，第一阶段，A负责实验操作，包括接线、仪器调试和数据读取，B负责数据记录、实验辅助、监督检查责任。第二阶段，AB职责互换，B还需整理仪器。CD搭档的做法与AB搭档相同。针对实验中的实际问题，搭档先相互协商，意见不一致时，提交组内共同讨论。数据采集完成后各自进行数据处理。然后，开展小组活动，逐份评估数据，反思实验过程，分析探究题。最后，组间互评。主体活动时间在55～65分钟。

课堂合作学习应遵循相应的活动规则。按时上课，不无故迟到、早退、缺课，不擅离课堂，教师讲授时应保持安静等，这些是传统课堂中的教学常规，在合作学习课堂中显得更为重要。缺少组员或者组员没有认真听讲，讨论时就不能获得组内所有成员的观点或针对性的观点，自然也就影响合作学习的效果，中途离开课堂往往导致小组讨论的中断或中止。

讨论过程由陈述、交互讨论和形成小组意见等几个基本环节组成，形式上与常见的课题的开题或结题评审过程基本相似。陈述是讨论过程的基本环节，是开展有效讨论的前提和基础，一个好的陈述与议论文类似，应做到观点明确、条理清晰、有理有据、语言规范。聆听者应专心听取同伴的陈述，弄清楚同伴的所表达的观点和事实，判断其准确和错误之处，不要随意打断对方的陈述。交互是讨论过程的关键环节，通过成员间的沟通交流和协作，维护、解释、修正、否定自己观点或做法的，支持、补充、完善或推翻他人观点或做法，在此基础上酝酿小组意见。小组意见的形成是讨论过程的核心环节，应是在综合所有成员的观点基础上达成的共识（或分歧），是小组每一个成员共同贡献的结果。积极参与、平等参与、有效参与是衡量合作质量的基本标准。每个成员都应积极思考，积极主动地发表自己的看法，并与同伴充分交流；都能平等地参与到讨论、协作的全过程，不能由部分学生所主导或独霸，也不能把自己排除在不组之外；讨论应有成效，能形成针对主题的明确的小组意见或结果。

3.3 课后

学生独立完成实验报告。教师的工作包括批阅实验报告、汇总评分并发布表彰简报。

学生个体成绩由课前预习、课中数据表、课后实验报告构成。小组分数由两部分构成，一部分是课中讨论题、探究题的得分，另一部分是小组学生个体的进步分。个体进步分是本次实验个体成绩与本次实验起点分之差。

课程包括多个实验，每个实验均需计算小组分数和学生个体分数。起点分是根据上个实验个体成绩下浮一个统一的分值来确定。教师还可根据学生的总体表现和寄予的期望，对起点分进行适当微调。每个学生的起点分被单独告知，并互相保密。

按实验的评分结果，发布表彰简报。简报中列出的小组排行榜（组名、成员、小组分数与排名），对排名靠前的、进步的小组和个体提出表彰。

4 结语

个体间积极互赖关系是实现有效合作学习的关键。在合作学习的实验课堂模式下，教师应让每一个学生都认识到自己是小组的一部分，小组内各成员之间是同舟共济、荣辱与共的关系。每个成员都有着共同的目标，都必须努力学习，才能为小组做贡献，否则，只能给团体带来伤害。在实验课堂的环节设计中，运用组间竞争组内合作的机制来推动学生掌握所学的知识和实验技能。通过表达自己的看法、听取同伴的观点、相互讨论，共同建构意义，这样对主题思考得更多、更深入，概念更明确，有助于发展批判性思维，控制自己的学习，发展自我监测、自我调节和自我管理能力。因而，与传统课堂相比，合作学习的课堂效率更高。