“落體運動”教學中的分布式認知

21世紀是高度信息化的世紀，在這種背景下，學生的學習方式以及思維方式也隨之迅速變革。在上世紀七八十年代，美國教育家哈欽斯等人發現人們在認知事物的過程中，除了在學習者的頭腦中進行知識的建構以外，還要依靠學習者之間、教師與學習者之間的交流協作以及學習者與環境之間的交互作用共同來實現，進而提出分布式認知理論。為此，本文將從高中物理教學的角度，談談分布式認知理論在“落體運動”教學中的應用與實踐。

分布式認知與物理教學

分布式認知是指認知事物的過程分布在個體內部、個體之間、媒介、環境、文化、社會和時間等之中，它是一個包含認知主體以及認知環境的綜合系統，它是一種由所有參與認知活動的事物所構成的分析單元。“分布”是指學習者的認知活動過程分布在思維、個體、符號及環境之中，在由學習者、學習伙伴、教師、媒介工具等組成的系統中，各種認知要素共同發揮作用。分布式認知強調學生學習的情境以及學習團隊對個體認知的重要性，強調認知不只是發生在學習者的頭腦中，更是發生在整個教學情境之中。

高中學生學習的內容主要是間接經驗，這是前人已經熟知和掌握的知識，這種學習過程也是一種認知過程。分布式認知認為，學習者的認知是在人和環境的系統中，由學習者與環境的交互作用以及與教師和其他學習成員的交互作用來實現的。所以，把分布式認知理論應用到高中物理教學中是有必要的。

分布式認知理論的應用與實踐

布置預習作業 在上課前兩天，將全班同學分成5個小組，第一小組編寫劇本、表演話劇，分角色扮演亞里士多德、伽利略、大衛·斯科特等人對落體運動的理解；第二小組動手實驗，利用打點計時器測定自由落體加速度；第三小組簡介自由落體加速度隨緯度的變化；第四小組測定同學的反應時間，并制作反應時間尺；第五小組向同學們展示“辯證地看待亞里士多德”。

實施課堂教學 在創設問題情境、引入新課的環節，由第一小組表演話劇，引發同學們對落體運動的思考，進而引出爭論的焦點在于要不要忽略空氣阻力的問題。分布式認知理論強調：知識的獲得不能僅僅依靠教師講授，還需要學習者借助于分布在學習情境中的同伴、教師、符號以及各種媒介工具的幫助，在其頭腦內部實施有意義的建構，才能真正獲取知識。在高中物理教學中，如果教師能夠巧妙地創設問題情境，進而引起學生的認知沖突，就能夠收到更好的教學效果。

第二小組同學在演示“利用打點計時器測定自由落體加速度”的實驗后，教師提出問題：“他們的實驗有沒有需要改進的地方，你會如何處理實驗數據？”然后讓全班同學兩人一組進行實驗，每組有一臺筆記本電腦，可以把實驗數據直接輸入Excel表格中，用自己喜歡的方式得到當地自由落體加速度的數值。在高中物理教學中，教師要充分利用演示實驗，分組實驗和數字化教學實驗系統等器材或設備，讓學生體驗科學家的探究過程。分布式認知研究表明：使用實驗、多媒體等技術手段支持思維推演，有助于把抽象問題變得形象和直觀，從而加深學生對概念的理解和記憶。也就是說，學生在實驗中通過與環境的交互、與同伴的交互可以更好地構建自己的物理知識體系。

第四小組同學制作反應時間尺，給了同學們很大的啟發，筆者要求課后每位同學制作一把反應時間尺，并進行展覽。雖然同學們的小制作很粗糙，但是尺子的長度刻度與反應時間一一對應，測量時不需要再進行換算，所以，它具有一切測量工具所必需具備的原則——操作簡單、使用方便，這是學生將來進行任何產品設計時都必須遵循的兩個原則。教學的實質就是教會學生“學會學習”，由此培養學生的探究能力、創新能力和思維能力。

教師錄制微課 考慮到學生認知程度的差異，有的學生不能全部掌握課堂知識，所以教師提前錄制好微課，把主要知識濃縮成5分鐘的視頻，課后放在班級物理學習群，方便學生通過計算機網絡進行查漏補缺。分布式認知強調學習者之間的交流和溝通，但這不一定是“面對面”的交流和溝通，現代信息技術使得知識交互的手段和途徑更加多樣。微課的使用使得學生學習的環境不只局限在教室、實驗室等場所，還可以利用電子郵件、慕課、網絡課程、在線交流等手段，打破傳統教學的時空局限，實現更加快捷、高效的分布式交互與協作。

結束語

21世紀是知識經濟的世紀，在高中物理教學中，從分布式認知理論出發，教師要鼓勵學生在學習情境中，利用信息主動地獲取知識、理解知識，合理建構自己的知識體系；利用在課堂、實驗室及計算機網絡中實現的“教師-學生”交互和“學生-學生”交互，既增強了學生的合作意識，又提升了學生的物理素養，更提高了學生解決實際問題的能力。

參考文獻

[1]周國梅，傅小蘭.分布式認知——一種新的觀點[J].心理科學進展，2002（2）：147-153.

[2]湯豐林.分布式認知：認識觀的革命性轉變[J].北京教育學院學報（自然科學版），2008（5）：11-15.

[3]潘菽.教育心理學[M].北京：人民教育出版社，1980：99.

（作者單位：河北師范大學附屬中學）