基于卡干合作學習結構法的教學設計與實踐

摘 要：摩擦力是自然界普遍存在的一種相互作用力，其方向的判定將貫穿整個高中物理學習，所涉及的情景和模型相當多，特別適合采用卡干合作學習結構法設計教學.課堂實踐表明，采用卡干合作學習結構法可以有效地促進學生掌握摩擦力方向判斷的技巧，培養學生的核心素養和合作技能及緩沖學生的學習壓力等.

關鍵詞：合作學習;卡干結構法;摩擦力;教學設計;實踐

文章編號：1008-4134（2019）17-0018中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B

合作學習興起于20世紀70年代的美國，80年代末傳入我國.合作學習是競爭性教育向個性化教育過渡的必經之路，很多學校開展了不同程度的課改，小組合作學習是課改中普遍采用的模式.合作學習的目的是使大家通過共同工作來促進自己和他人學習效果的最大化.[1]合作學習主要是從學生學的角度去設計和開展課堂教學活動的，充分讓學生自主合作探究學習，在課堂上學會知識，會學知識，形成核心素養.合作學習能有效培養學生的交際能力，與人合作的能力，解決沖突的能力，能讓學生養成低聲交流、傾聽、尊重、平等的習慣，能讓全班學生的思維與觀點滿天飛，每位同學都能分享全班師生的觀點和方法，讓課堂成為培養學生物理核心素養的主戰場，使學生由“觀眾”向“演員”轉變，能促成學生學、做、說、辯、合作、探究，引導學生不斷思考、提問、答疑、合作、交流、操練、表演等，有效激發了學生的創造力，提高了學習的效率、效益和效果，促進學生一次性理解和內化知識.

1 卡干合作學習法

目前，在世界范圍內最流行的合作學習就是卡干合作學習結構法，是美國加州大學的卡干（Kagan，S.）博士創立的一種合作學習.卡干認為，合作學習中的課堂交往互動的一系列教學策略和方法必須被“結構化”，提出了一個著名的公式：結構+內容=活動，“結構”是卡干與其他合作學習理論倡導者的差異所在，簡單來說，結構就是一種教學策略，它描繪學生如何與教師、同伴和內容之間的相互作用[2].這就是說，教師只要將特定的教學內容鑲嵌到合作學習結構中去，就能有效開展合作學習.以“結構”作為合作教學的最小單位，教師不僅可以將合作學習靈活運用到日常教學中，同時利用結構法，教師可以幫助學生練習和掌握眾多的學習技能，如培養思維能力、與他人分享信息等.“互動”（尤其是同時互動）是結構法的顯著特征.[3]卡干認為，所有的結構互動學習法都是精心設計的，用以體現合作學習的四項基本原理就是PIES .其中P 指積極互賴（ positive interdepen-dence ）， I 指責任到人（ individual accountability ）， E指公平參與（ equal participation ）， S 指同時互動（ simultaneous interaction ）[1].根據我們團隊近四年來的研究與實踐，發現卡干結構法特別適合于我國大班額下的合作學習課堂教學，然而我國只有為數很少的專家和學者接觸和研究卡干合作學習的理論.

并不是隨便選擇一個內容，組建一個小組，要求學生合作學習，學生就知道怎么合作，學生就愿意合作，合作學習的效果就最大化.因此，合作學習教學設計就成為達成合作學習目標，高效開展合作學習課堂教學最重要的準備工作，是個精細活兒，是合作學習成敗的重要一環.合作學習教學設計一定要體現卡干合作學習的基本要素（積極互賴、責任到人、平等參與和同時互動等）[4]，有很大挑戰性，需要耗時耗力，需要教師絞盡腦汁想象、創新、創造.采用合作學習的模式來開展課堂教學，看起來簡單，其實是一種技術含量較高的課堂教學模式，其教學設計有相當大的難度，不僅僅是落實學術目標有難度，而且落實社會技能目標更有挑戰性，尤其是設計能體現合作學習基本要素的學習任務更難，這就需要我們精心挑選適合合作學習的任務，仔細斟酌合作學習的策略和活動步驟，只有這樣，才能有效開展合作學習課堂教學.本文以摩擦力一節課中“判斷摩擦力的方向”為例，從以下三個維度談談本節課的教學設計與實踐情況.

2 基于卡干合作學習結構的教學設計

2.1 合作原因分析

學生往往錯誤認為，只有靜止的物體才受到靜摩擦力，運動的物體才受到滑動摩擦力，滑動摩擦力的方向與運動方向相反.而由于靜摩擦力的不可觀察性，在具體問題中又表現出“動中有靜，靜中有動”，尤其靜摩擦力在許多情形下似乎又是“若有若無，方向不定”，因此，判斷靜摩擦力的方向對于初學者來說十分不易，學生往往判斷錯誤.而摩擦力在生活中處處可見，傳統課堂中師生溝通形式單一，易讓學生學習興趣缺失，難以深入理解，難以應用規律解決復雜問題.為了能恰當地運用證據證明摩擦力的方向與相對運動（或相對運動趨勢）方向相反，本案例選擇了各種典型模型讓學生通過目標協同結構法判斷靜摩擦力和滑動摩擦力存在與否，并判斷摩擦力的方向.通過同學間相互交流合作，能及時暴露學生的錯誤思維，能引起學生間思維的沖突，進而通過師生共同互動及時糾正學生錯誤思維，培養學生的科學思維和正確觀念、合作交流能力等.通過多種評價量表，評價學生的個人表現與小組合作技能的使用情況，讓學生充分感受到學習過程的各個環節中教師的多元評價與對他們的肯定，培養學生的綜合能力.

2.2 合作學習目標

（1）學業目標：能判斷摩擦力存在與否，并正確判斷摩擦力的方向;培養各種思維能力和分析、解決問題的能力，發展自身的核心素養.

（2）社會技能目標：①通過小組合作與交流，讓學生學會傾聽、學會提問、學會解決問題、學會欣賞，學會承擔個人與小組責任等;②增強與人相處時的社會技能，如尊重對方、禮讓他人、平等原則、友愛互助等.

2.3 合作方法與步驟

第一步：組建合作學習小組.按組內異質原則，每4人編為一小組，并編號1、2、3、4，所有成員先自主學習以下材料.“四步法”判斷摩擦力方向：

（1）找出摩擦力的施力物體.

（2）選擇此施力物體為參照物.

（3）判斷受力物體的相對運動方向或相對運動趨勢方向.

（4）用“摩擦力的方向與相對運動或相對運動的趨勢的方向相反”確定摩擦力的方向.

第二步：獨立研究.每個同學研究以下相應編號的一組模型（注：所有模型的接觸面都不光滑，時間3分鐘）.解釋為什么這樣做，這樣做有什么用.

1號同學研究模型：如圖1所示，A、B、C圖中物塊都靜止，D圖中a、b相對靜止，在力F的作用下一起向右勻速運動.請判斷各個物塊有無受到摩擦力的作用，若有，畫出其所受摩擦力的示意圖.

2號同學研究模型：如圖2所示，A圖中的物塊和C圖中的小球均處于靜止狀態，B圖中物塊沿固定斜面勻速下滑，D圖中a和b物塊在力F的作用下一起向右勻速運動.請判斷各個物塊或小球有無受到摩擦力的作用，若有，畫出所受摩擦力的示意圖.

3號同學研究模型：如圖3所示，A、C、D圖中的物塊均靜止，B圖中物塊以速度v沖上斜面.請判斷各個物塊有無受到摩擦力的作用，若有，畫出所受摩擦力的示意圖.

4號同學研究模型：如圖4所示，A圖中物塊向右滑動，B、C圖中物塊保持靜止，D圖中長木板b在力F的作用下向右滑動，圖中所有接觸面都粗糙.請判斷各個物塊有無受到摩擦力的作用，若有，畫出所受摩擦力的示意圖.

第三步：同號學生組成專家組.各組1、2、3、4號同學分別就近集中組成專家組進行交流，每個專家組4-6人，并確保本組每位同學都掌握該組承擔的任務（6分鐘）.

第四步：重回基組交流.組內每位同學學會后回到原來的基組，向組內其他組員匯報、講解你學到的，其他同學傾聽、理解和記錄，并輪流進行.匯報講解時簡潔明了，不要說與問題無關的話題，直到全組成員都理解你的講解為止（10分鐘）.

第五步：匯報合作學習成果.教師隨機抽查某組一位同學匯報本組的合作學習結果，其他組補充.（時間：6分鐘）

2.4 評估與評價（時間2分鐘）

要求學生下課時填寫評價表，見表2-4.

2.5 小組總結與反思（時間3分鐘）

課后要求各小組進行總結與反思，并填寫在表1中.合作學習情況主要從合作是否順暢、合作機會是否人人平等、責任是否明確、組員間是否積極互賴、是否有不合作的學生、合作中是否有矛盾或沖突、合作中是否傾聽、尊重別人、幫助別人等，怎么解決遇到的問題等.學習效果主要從學習是否輕松、愉悅、是否弄懂了所有問題，是否經歷了學習過程等.讓組長或秘書記下小組合作中存在的問題及其改進意見.表1由組長征集組員意見后填寫.

3 教學實踐與分析

3.1 合作前自主學習過程

在教師認真講解摩擦力概念及其產生的條件后，教師就讓每一組的每一號同學獨立研究對應的一號題.學生都能認真研究，為了能在下一個環節教授別人，他們都在積極準備.巡查中發現，有的學生并不能熟練地完成任務，或多或少遇到麻煩，有時無從下手，甚至有個別同學不敢在學案上畫出摩擦力的方向，不能確定摩擦力的作用點和方向，有的畫在物體的重心上，有的畫在了相互摩擦的物體間，等待老師的標準答案.

相對滑動的物體間摩擦力方向的確定是有難度的，如每一號題的D圖，學生需要深刻理解摩擦力產生的原因才能判斷正確，通過此項訓練能促進學生對相對運動的深刻理解.靜摩擦力方向的判定也是一大挑戰，要依據物體的受力和相對運動趨勢來判斷，如每一號題的C圖，特別容易出錯.事實上，每一號題的C和D圖中摩擦力的判斷錯誤率很高，很多同學基本上是憑感覺畫摩擦力示意圖.

3.2 合作學習過程

學生小組合作非常順利，這與教學設計有關，體現“責任到人、平等參與、同時互動、積極互賴”的教學設計是高效且順利開展合作學習的重要保證.獨立研究3分鐘后，按指定位置同號同學聚集在一起交流學習.經過巡查，發現相當一部分學生有不同程度的錯誤理解.這時候，教師不急著糾正每一小組的錯誤思維，因為沒有那么多時間和機會，而且還有后面的兩次交流互動機會，可以進一步解決學生認知沖突.專家組合作學習6分鐘后回到基組，每位學生輪流給其它同學講解自己負責的那一號題，其它同學聽講、質疑、提問、交流、做筆記等，學生們都在扮演不同角色，參與度非常高，個個激情四射，互幫互助.每位學生不僅學到知識，也獲得了交流技能.這種合作有效地增進了組員間感情，使同學們獲得極大的歸屬感、自豪感.在合作學習中，學生不停地走動、思考、交流、合作、學習、教別人或請教別人，其教學效率大大提高，其教學價值也是不言而喻的.當然每組都會有個別學生沒有從專家組那里學到東西，回到基組就難以教授別人，致使小組合作不愉快，教師要積極鼓勵他們一起合作研究學習，若實在不行，可以放一放，等到全班交流時再解決問題.

3.3 匯報互動過程

10分鐘后，學生基本講解完四號問題，就進入最后一個環節.教師隨機抽查四組中四位不同號同學上講臺在事先畫好的圖形上畫出不同號問題中的摩擦力示意圖，如1號同學畫出2號問題摩擦力示意圖，3號同學畫出4號題中摩擦力示意圖.然后再隨機抽查另外四個組分別給他們打分評價，每一個圖2分，若沒有給滿分，要求評價組向全班同學說明扣分的原因.若評價組未能準確評價，將會扣掉評價組分數.通過隨機抽查，可以使每一位學生都不能掉以輕心，可以使全班同學用心學習，都要把每個問題搞清楚，都要重視合作學習，都要積極學會知識，以便能更好地展示成果.在小組匯報、全班交流過程中，發現學生的錯誤思維還有很多，說明在合作學習中成員間的問題意識、質疑辯論、尋找證據、解釋交流的能力還有待提高，學生的學習還是較為膚淺的.經過全班師生間的深入討論交流，教師逐一點評，引導全班學生理解相對運動或相對運動趨勢所引起的摩擦力及其方向，教授學生如何準確判斷各種情境下摩擦力的方向，學生的錯誤思維基本解決.

3.4 評價過程

下課前要求各小組成員進行自評，組長對每一位成員進行組評，教師對各組合作情況做小結，評價分寫入評價量表中，以下表2-4是部分評價情況，以供參考.

3.5 小組總結與反思過程

課后要求各小組進行總結與反思，填寫好表4后交到老師處.大部分組都能認真填寫，但也有一些組是應付的，因為這與高考沒有關系，他們認為做這些工作耽誤時間，只想做與高考有關的題.有的組并沒有召開小組總結與反思會，只是組長一個人憑記憶填寫表格.還有的組不知道寫什么，遲遲不交總結與反思登記表.根據收齊的記錄表可知，大部分組的合作情況是順暢的，合作機會是人人平等的，責任是明確的，組員間是積極互賴的，有三個組的三位性格內向型學生不主動參與合作，有一位特別功利性的成績較好的學生不參與合作，自己做自己的.所有的組在合作中沒有矛盾或沖突，但是有爭辯.在合作中，幾乎所有學生都專注于本節課學習內容，都能尊重別人、幫助別人，但是很多學生還是不能耐心傾聽，總會打斷對方表達自己的觀點和感受.組內遇到問題時，都能想辦法解決問題.全班學生都喜歡這節課的教學設計，認為學的很輕松，很愉悅，弄懂了所有問題.部分小組建議老師講課聲音再大一些，專家組合作學習時老師能給于更多的幫助，或給于標準答案，以免回到基組教錯別人.

4 教學總結與反思

4.1 合作學習能有效促進學生對知識的理解與內化

合作學習關注的是學生的學習過程，促進學生自己思維的發展，挖掘學生間不同觀點、不同思維，提供學生思想碰撞的機會，使全班學生參與學習、體驗學習過程，有效促成學生對核心知識的理解和內化.本節課后，筆者對所教三個班進行了檢測，結果見表5.結果顯示，三個班的平均分和達標率表較高，說明卡干合作學習結構法的教學效果顯著.

4.2 合作學習有利于學生心理健康成長

這節課中，學生在平等、輕松、愉悅、活動、交流、合作中完成各項任務，學生是整節課的主人，既自主學習，又與他人一起學習，既充當老師角色，又充當學生角色，還充當專家角色，既幫助別人、又被別人幫助，既傾聽別人觀點，也傾述自己的觀點，動中有靜，靜中有動，集聽、說、看、思、辯、幫、動、靜等活動于一體，學生很有存在感、自豪感、歸屬感，學生的心靈是溫暖的，整間教室都充滿愛，學生在這樣的環境中學習成長不可能出現心理問題.

4.3 合作學習教學設計是合作學習課堂教學順利開展的關鍵

本節課的教學設計是團隊內一群人智慧的結晶，歷經了半個月反復研討確定各項任務和步驟，是基于合作學習眾多理論、學生認知特點和歷年來教學經驗基礎上設計的.若沒有扎實的合作學習理論而設計的教學就難以保證教學的高效益、高效率、高效果.這節課就是利用卡干合作學習結構法和學習進階理論把各種模型從橫向和縱向兩個維度分為四號問題，每一號問題中涉及水平面、斜面、豎直面和相對滑動問題，由易到難，逐級進階.從1號問題到4號問題涉及模型一樣，但是難易不同，在縱向上也是逐級進階.整個教學設計共涉及16種不同的情景，可以滿足全班不同層次學生的學習需求，通過合作學習可以幫助基礎較弱的學生逐級進階，達到高階思維，解決高難度問題，掌握高級別知識與技能.

4.4 合作學習培養了學生的合作技能

本節課中，學生經歷了專家組合作、基組合作、全班合作和師生合作，不斷傾聽、欣賞、贊揚、肯定、鼓勵、尊重同伴，承擔個人與小組責任，提問和解決問題.整節課設計上體現了平等原則、友愛互助原則等，能有效提升學生自身的合作交流能力、思維能力、分析解決問題的能力和表達能力，能有效培養學生的合作技能，可以實現“立德樹人”的根本任務.

4.5 合作中應該注意的幾個問題

在開展合作學習前，教師應該對整節課進行教學假設和教學變量分析，確保合作學習高效.結合本節課中出現的一些問題，一線教師應該注意以下一些問題.

4.5.1 教師要事先把控好每一個題可能會出現的問題，并采取一定的應對措施

知己知彼，百戰百勝.教師要估計到學生在解決問題中會出現哪些問題，這樣才能掌控整個教學，才能在實際教學中游刃有余.如1、2號題的A、B、C三個模型中摩擦力的判定相對容易，幾乎所有的學生都能畫出摩擦力的示意圖，但是不一定規范，有的可能只畫出帶箭頭的線段，但不會標準摩擦力f，有的學生把摩擦力畫在物體的重心上，有的畫在了接觸面上.在實際教學中，不急著告知學生怎么做，而是通過合作交流和匯報解釋，暴露出學生的一些錯誤思維，全班交流，教學效果會更好.再如，3號題的C圖和4號題的B、C圖中摩擦力的判定，學生易認為與外力F的方向相反，其實摩擦力的方向與外力的關系有三種情況：沒有摩擦力;沿斜面或豎直面向下;沿斜面或豎直面向上，教師要耐心利用初中所學“力的平衡”概念原理解釋可能出現的三種情況.每一號題的D圖中摩擦力的判定會出現很多錯誤思維，學生也難理解正確的答案，因為學生對相對運動和相對運動趨勢難以理解，平時接觸這種運動形式較少，教師就要重點厘清相對性，耐心利用速度差來突出相對運動，利用初中所學“力的平衡”理論來解釋相對運動趨勢.

4.5.2 教師要把控教學節奏與教學時間

基礎差的學生比較難理解本節較為復雜的內容，教師可根據學生情況適當刪減模型，學生匯報和教師總結講解可適當延長時間.本節課共有四個教學環節，獨立研究、專家組合作、基組合作三個環節要嚴格控制時間，到了預定時間就結束活動進入下一環節.三個環節中出現錯誤思維的一定很多，但教師不要急著糾正錯誤，教師應重點放在最后一個環節隨機抽查小組匯報和全班交流上，不僅要讓學生講解，同時教師也要耐心分析學生的錯誤思維，引導學生更正錯誤思維，理解錯誤思維，只有這樣才能杜絕錯誤思維.若教師在每一個環節都糾結糾正學生的錯誤思維，時間上也不容許，每一個學生都有不同的問題，教師一個人難以解決那么多問題，依靠學生間的相互合作交流可以解決大部分個別化問題，普遍的問題就可以在全班匯報交流時集中解決，這也有利于發揮學生的主動性和能動性.同時，學生一有錯誤，教師就急著糾正，學生就會懶得思考問題，反正老師會講，容易養成學生被動學習的習慣，不利于培養學生科學思維和科學探究的素養，難于激發學生學習的熱情.

4.5.3 教師要善于評估與評價

科學合理的評價和評估能大大調動學生主動參與合作學習的積極性.學生普遍缺乏主動構建知識的習慣，在合作學習中提煉匯報材料較為隨便，不懂得高度概括，感性學習占上風，理性學習困難重重，深度學習嚴重欠缺，對與考題無關的物理實驗分析、物理事實和物理科學不感興趣，功利性極強，在課堂上動作特別慢，干什么都慢騰騰的，保持聽課的慣性特別大，總希望老師能多講，多發試卷.學生并不覺得培養核心素養有什么用，他們關注的是考試成績，他們認為刷題最能提分，他們認為開展合作學習耽誤考大學的時間，他們并不急著要培養自己的核心素養.鑒于這種情況，小組和個人評價和評估對于合作學習尤為重要，它可以提供合作學習的引擎，促使合作學習高效實施.教師在課堂上可以利用評價與評估激發學生積極思維，對于富有挑戰性的問題要適當加大評價分，效果特別好.教師也可以利用評價與評估調節性格內向型學生的參與激情、表達能力和心理狀況等.另外，教師在課堂上不能占用學生太多時間來評分、

評估，點到為止，否則會沖淡整節課的邏輯思維，學生會煩的.在大合作的課堂上，教師站在講臺上依據合作學習小組評價量表適當對各小組進行評價和評估，有助于督促小組成員間充分合作，防止個別學生搭便車，影響合作學習效果.學生的合作學習材料也要作為一份作業，教師要給每一位學生的合作學習學案打分.不同的課型，不同情境，評價與評估目的與方式也不同，教師要選擇合理的評價與評估方案，否則影響學生的學習情緒和學習效果.

4.5.4 教師要教授學生合作學習技能

在課堂合作學習中，教師要不停地告知學生一些合作交流技巧，如學會尊重別人，學會承擔個人與小組責任、學會傾聽、學會鼓勵別人、學會分享、學會幫助別人、學會忍讓、學會準確表達觀點等.

4.5.5 教師要耐心培養學生的匯報解釋技能

在學生匯報時，鼓勵學生言簡意賅地講解學習結果.若有設備可直接投影答案，讓一人代表講解即可.若不能直接投影，可抽查兩人上講臺，一人畫圖一人講解.

4.5.6 教師要鼓勵學生敢于質疑，提出不同見解

各組學生的層次不同，而題目難度在遞增，每一個學生不可能準確解決所有問題.在基組合作教授、交流前，學生是通過專家組核對答案，并沒有獲得老師的準確答案，可能有錯誤結果，會把錯誤解答教授給全組，如果其他同學沒有養成質疑習慣，可能認為教授的知識是正確的，容易使學生形成第一印象，第一映象是很難更改的，特別不利于學習.若教師經常告知學生善于質疑辯論，學生就不會那么虔誠地認為教的就是真理，會不停地質疑、辯論和交流.教師還要鼓勵學生辯論無果后及時請教老師，直到明白理解為止，養成學生探究真理的精神.

參考文獻：

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