英國一項基于物理概念的合作學習實驗研究評介

一、實驗研究簡介

英國Carla vail Boxte等人做了一項基于物理概念的合作學習實驗研究。實驗選取了兩個學校的40名學生作為被試，平均年齡為16歲。所有的學生都被隨機分配到同性別的二人組中。實驗任務是學習初級中學的電學概念。實驗設置了兩種任務：概念繪圖和操作繪圖。概念繪圖能激發學生去談論概念間有意義的、抽象的聯系；操作繪圖則在引出有具體現象的概念間的聯系方面優于概念繪圖，如在操作繪圖任務中，學生被要求用給出的電流、電阻等概念解釋手電筒的工作原理。

二、實驗研究的程序

1 實驗假設

(1)概念學習是學生運用概念方式的轉變；學生在活動時運用這些概念的方式反映了其對概念的理解水平；個體解釋自己對概念的理解和對知識的重組活動能夠促成上述的轉變；合作學習使學生有機會參與上述活動。

(2)合作學習使學生投入到概念學習中，通過將自己對概念的理解說出來，對科學概念的合作推理，回答問題，對解釋的調整、對比和評價等使概念學習富有成效；學生互動的質量與任務性質是緊密相關的。

(3)思想、觀點的自由交流有助于對概念的理解；具體的任務有助于形成互動；開放性問題最適合于合作學習。

2 實驗情境

實驗設置了四種情境，每個學校中都有相同數量的二人組被隨機分到任意一種情境中，即每種情境都有5個二人組參加：

(1)有單獨準備的概念圖；

(2)無單獨準備的概念圖；

(3)有單獨準備的操作圖；

(4)無單獨準備的操作圖。

3 實驗程序

學生參與二人組合作之前5周，進行前測(35分鐘)，一周后，學生收到制作概念圖或操作圖的指導書。在有單獨準備的情境中，學生有5分鐘的時間設計概念圖或操作圖，任務完成時間最長不得超過45分鐘。后測(35分鐘)在下一節物理課上進行。實驗者對整個實驗過程進行了錄像(有一個二人組的錄像失敗)，以便于分析實驗結果。

三、實驗得出的結論

按照實驗程序，實驗者對40名學生進行了前測和后測，通過對錄像的分析，實驗者得出了學生互動的類型和內容、實驗因素對學生互動和個人學習結果的影響、個人學習結果與學生互動質量的關系四個方面的結論。

1 學生互動的類型和內容

(1)學生對概念討論的頻率為平均每分鐘31喻題；

(2)學生在互動中問題的出現率是沖突和推理的兩倍多；

(3)學生合作中沖突的出現頻率與學生單獨進行時一樣，都不經常出現；

(4)學生互動中推理的出現頻率比沖突的頻率稍高，是學生單獨進行推理時的兩倍。

2 實驗因素對學生互動的影響

(1)個人的提前準備對合作中沖突出現的數量無顯著影響，卻能使學生產生更多的問題。提前準備給學生提供了一個完成任務額外的工具；

(2)做概念圖的學生對電學概念間的聯系討論較多，做操作圖的學生則對帶有具體現象的概念間的聯系討論較多。做概念圖的學生對用公式或數量表示的概念間的關系討論較多。同時，做概念圖的學生比做操作圖的學生對概念的討論更加認真。做概念圖的學生在互動中能產生更多的沖突和推理。

3 實驗因素對個人學習結果的影響

實驗者期待，學生參與對電學概念的討論，能夠影響他們對概念、概念與概念或概念與具體現象間的聯系的理解上的交流能力。表1顯示了四種情境下不同單元前測和后測的分數：

(1)學生在“問題解決”單元上的高分表明他們能較好地識別物理數量間正確的關系，并且將這些關系運用到具體線路中。在后測的“概念定義”單元中，學生能對概念的含義給出更廣泛和公式化的描述，錯誤的陳述出現較少。“問答題”項目上后測的成績并不比前測高，這說明學生在解決電熨斗問題上存在更大的困難；

(2)在后測的“概念定義”單元中，有提前準備的學生得分較高，而在后測的“問答題”單元中，做操作圖任務的學生卻沒有較高的得分，這是與實驗假設不符的。

4 個人學習結果與學生互動質量的關系

實驗者期待個人學習結果與學生互動質量之間的正相關關系。但是實驗結果卻如表2所示表2：

在無單獨準備的概念圖情境下，問題、推理、沖突出現的頻率與“概念定義”單元和“問答題”單元中學生的的高分呈正相關；在有單獨準備的概念圖情境下，問題、推理、沖突出現的頻率與“概念定義”和“問答題”單元中學生的得分之間呈正相關。但不顯著；在有單獨準備的操作圖情境下，相關很低，而在無單獨準備的操作圖情境下，呈負相關。由此可見，實驗結果并不像期待的那樣：學生個人學習結果與學生互動質量都是正相關。而是，只有在無單獨準備的概念圖情境下，呈現顯著的正相關。

四、簡評

該實驗在實驗設計和結論上，都有許多值得借鑒和學習之處，當然，也有一些有待進一步研究的問題。

1 啟示

(1)該實驗采取錄像的方法，研究者能清楚地獲得每個學生的信息，更重要的是，它能使研究者掌握學生討論的動態和合作建構的特征。通過這種方法。研究者能清楚地看出學生個體和群體靜態、動態的所有特征，從而有針對性地分析學生在不同水平上的特點，為提高學生合作學習中互動的質量提供有指導性的參考。

(2)該實驗的結論之一是學生群體互動之前，若進行提前準備能使學生在互動中提出更多的問題，也給學生之間交流思想、觀點提供了一項額外的工具。這個結論是值得借鑒并在教學實踐中應用的。學生集體學習之前，先對學習材料進行準備，他們可以：①搜集與學習材料相關的資料，加強、深化或補充理解；②明確自己不確定或不明白的地方，在集體學習中提出問題并討論；③總結自己的理解，在集體學習中闡述自己的觀點并說明理由，當有質疑時，要有補充材料對其加以解釋以驗證自己的觀點。如果所有的學生都能做到這些，合作學習中學生互動的質量和個人學習結果，都會得到很大的提高。

(3)實驗設置了兩個任務：概念繪圖和操作繪圖。概念繪圖與操作繪圖更能激發學生對概念、沖突和推理的討論。這就啟發研究者，不同性質的任務對合作學習的效果具有不同的影響。在教學實踐中，教師要選擇那些能激發學生討論的內容作為合作學習任務，而不是所有內容都適合于合作學習。這樣不僅可以提高合作學習的質量，還可以提高師生時間的利用率，達到事半功倍的效果。

(4)學生互動的特點在于共同討論，最終達成共同理解，這個過程是共享的。在該過程中，學生不僅可以說明自己的理解，還可以整合其他同伴的收獲。因此，合作學習對于大面積提高學生的學習結果是非常有效的。

2 有待進一步研究的問題

(1)性別問題。實驗在設計學生分組時，采用的是同性別的二人組，為什么選擇同性別而不選擇異性或隨機分配，實驗并未給出理由。這就啟發研究者去探討，在合作學習中，小組成員之間的性別因素對合作學習質量和個人學習結果的影響問題。

(2)小組容量問題。實驗中采用的是二人組。為什么采用二人組，雖然有些許的解釋(小組人數少。增加學生參與的機會，提高互動質量)，但是，這同樣也啟發研究者思考小組容量與學生互動質量之間的關系：是不是小組人數越少越有利于互動、小組容量的大小是否與學習任務的性質有關等一系列的問題。

(3)時間問題。實驗中，學生的提前準備時間是5分鐘，在分析實驗結果時，作者也懷疑過提前準備時間是不是太短。因此，研究者也有必要去思考并探討提前準備時間的長短對學生學習結果的影響。

上述問題都需要進行專門的研究，尤其是前兩個問題，研究者可以將其結合在一起加以研究，探討合作學習小組容量與組內成員的性別對學生學習結果的影響。