合作学习：团队体验的教学研究成果

合作学习是以现代社会心理学、教学社会学、认知心理学、现代教育教学技术等为理论基础，以开发和利用课堂中人的关系为基点，以目标设计为先导，以全员互动合作作为基本动力，以班级授课为前导结构，以小组活动为基本教学形式，以团体成绩为评价标准，以标准参照评价为基本手段，以全面提高学生的学业成绩和改善班级内的社会心理气氛、形成学生良好的心理品质和社会技能为根本目标，以短时、高效、低耗、愉快为基本品质的一系列教学活动的统一。

合作学习并非适合所有的物理教学内容，内容一般要具有一定的趣味性、合作性，具有一定的深度，可评估性等特点。如摩擦力，可分组完成“测定长木板的动摩擦因数”，如上“电阻定律电阻率”“电磁感应现象”“楞次定律”课时，都比较适合；而安排每个学生独立完成较多的实验，课堂时间不够，采取合作学习就是一个很好的选择。让各个小组借助桌上已有的实验器材，一试身手，学生在实验中获得感知，再进行分析、比较、概括、归纳，进行思维加工，既保证了教学任务的完成，大大提高了教学效率，又让学生体会到合作的意义。

在组织开展合作学习的活动中，要善于引入小组学习的活动方式。小组学习营造了活跃、宽松的氛围，为学生动手实验、言语交流提供了更多的机会。在小组学习中，每个参与者的智慧都被集体所共享，协同工作的价值得到体验，团队作风得到发扬，从而有利于增强学生的协同意识与合作精神。为保证合作学习的高效性，教师在组织教学过程中应注意：根据学生的具体情况，合理组建学习小组，选择适度的任务：问题应有一定的挑战性；把握合作学习的时机，教给学生合作学习的方法，小组合作学习不能停留在形式上，应让学生在实质性的讨论中真正交流想法；处理好集体教学、小组合作学习和个别化学习时间的分配；培养学生的合作意识与交往能力；适当引进竞争机制及激励性评价。

【教学片段19】　简单逻辑电路教学中学生活动的组织

（1）引入课题。

①创设情景1。

演示“一盏神奇的灯”：

接通电源，灯不亮；有声，灯不亮；挡住光线，全场安静，灯不亮；挡住光线，拍手，灯亮。引起学生好奇，激发探究的欲望。

②提出问题1。

灯亮与不亮、声音的有与无、光线的挡住与不挡住，它们对应的只有两个状态，这与我们前面学习的物理量的表示有什么不同？

③学生活动1。

自主学习后组织交流：数字信号与模拟信号。数字信号在变化中只有两个对立的状态：“有”（“1”）和“没有”（“0”）；而模拟信号变化则是连续的，调节收音机的音量，声音连续变化，声音信号是“模拟”量。

④学生活动2。

小组合作学习：数字信号在日常生活中的应用。

计算机、数码相机、移动电话、数字电视等都与数字信号有关。这些电器中都包含了“智能”化逻辑关系，今天我们就来学习简单的逻辑电路——门电路。

（2）师生互动，获取知识。

①学生活动3。

探究黑匣子内部电路引导认识与逻辑关系：在一个暗盒内有一个电源、两个开关和一个灯泡，你能通过简单的操作确定暗盒内的电路吗？试一试。

②提出问题2。

图1-4-1

得出暗盒内部电路后引导学生思考：如图1-4-1所示，开关S1和S2与灯泡的亮暗之间存在怎样的逻辑关系？

③学生活动4。

自主学习后归纳总结：当决定一件事情（果）的各个条件（因）全部具备，这件事情就会发生，这种因果关系，我们称之为“与”逻辑关系。

④学生活动5。

师生共同举例，日常生活中的“与”逻辑关系。

实例：电热水器的加热开关的设计需要考虑两个条件：一是水箱中充满水；二是水箱中的温度低于某一温度时，只有当两个条件同时满足时，电热水器的加热开关才会接通电源，对水箱中的水进行加热。

⑤学生活动6。

分析与研究真值表（表1-4-1），并写出表中输出结果，体验“与”逻辑关系，符号如图1-4-2所示。

表1-4-1

图1-4-2

⑥提出问题3。

我们家的门锁能用“与”逻辑关系吗？什么地方的门锁需要用“与”逻辑关系？

⑦学生活动7。

探究黑匣子内部电路，引导认识“或”逻辑关系：在一个暗盒内有一个电源、两个开关和一个灯泡。你能通过简单的操作确定暗盒内的电路吗？试一试。

⑧提出问题4。

图1-4-3

得出暗盒内部电路后引导学生思考：如图1-4-3所示，开关S1和S2与灯泡的亮暗之间存在怎样的逻辑关系？

⑨学生活动8。

自主学习后归纳总结：当决定一件事情（果）的各个条件（因）中，只要具备一个或者一个以上的条件，这一件事情就会发生。这种因果关系我们称之为“或”逻辑关系。

⑩学生活动9。

师生共同举例，日常生活中的“或”逻辑关系。

实例：汽车的门锁有这样一种设计，当人进入汽车后可以按下门上开关将门锁住，如果没有按下开关，当汽车速度超过某一值后门会自动锁上。(www.xing528.com)

⑪学生活动10。

分析与研究真值表（表1-4-2），并写出表中输出结果，体验“或”逻辑关系，符号如图1-4-4所示。

表1-4-2

图1-4-4

⑫提出问题5。

图1-4-5

有没有这样一种电路——开关断开时灯亮，开关闭合时灯不亮？

⑬学生设计11。

画出如图1-4-5所示的电路，分析其原理，并强调认识保护电阻的作用。

⑭学生设计12。

自主学习后完成非门电路的真值表1-4-3，并交流它的功能及应用实例。非门符号如图1-4-6所示。

图1-4-6

表1-4-3

（3）实践与拓展。

①创设情景2。

实验演示水位报警器。

②学生活动13。

参考水位报警器，自主设计火灾报警器，分析其原理。

③学生活动14。

图1-4-7

设计楼道里特殊灯的逻辑电路：用数字电路模拟器模拟设计过程，通过用真值表分析，引导学生讨论和交流，得出如图1-4-7所示的组合逻辑电路。

（4）课堂小结与作业布置。

①学生活动15。

总结归纳门的概念及三个门电路的特点。

门：所谓门就是一种开关，在一定的条件下允许信号通过，如果信号不满足条件，则不允许通过。

与门：仅当输入信号S1和S2均为1时，输出信号Q才为1。

或门：仅当输入信号S1和S2均为0时，输出信号Q才为0。

非门：若输入信号S为1，则输出信号Q为0；若输入信号S为0，则输出信号Q为1。

“1”和“0”的意义：表示两种可能的取值，不表示具体的数字。

②学生活动16。

自动控制电路设计创意比赛，主题是技术让生活更美好。

目标：改善我们的学习和生活环境，使之更节能、更舒适、更人性化。

评价标准是“创新精神+实用价值”。

简要评价：大量的学生活动的设计突出了学生的主体地位，充分发挥科学探究的特性，通过实验体验创设问题情景，引导学生自己发现问题、提出问题，努力促使学生成为研究者，并体会合作学习的重要性，养成科学的态度，体验物理学习的乐趣。学生活动的设计改变了教师一味讲授、学生被动接受的教学方式，引导学生进行自主探究式的学习。整个教学设计始终围绕不同情景下的问题展开，将教师的“讲解”变为学生的“亲身探究”，通过实验、猜想、思考、讨论、交流、评价等学生活动环节，帮助学生建立逻辑电路的基本概念，并学会对简单的逻辑电路进行分析。

本课设计中还有两个突出亮点：

（1）猜想“黑匣子”内部的电路。

教材中为了让学生建立逻辑电路的概念，通过三个简单的开关电路来说明三个基本的逻辑电路。由于电路本身比较简单，学生通常只是从电路的关系上分析开关操作与灯泡亮暗的关系，不能很好地体会开关操作与灯泡亮暗之间存在的逻辑关系。本课设计的“黑匣子”用硬纸板挡住电路的连接部分，只露出开关和灯泡，让学生通过开关通断的操作来观察灯泡的亮暗，并猜想内部的简单电路。这样的设计一方面实现了学生自主学习、自主探究的学习过程，另一方面学生对暗盒内的电路的判断过程也就是对逻辑关系的真实体验过程，很好地实现了过程与方法的教学目标。同时学生通过操作后来展示自己对电路的设计，可以使课堂成为学生才能展示的舞台，又使学生间的交流、合作学习得到实现，电路成功设计的情感体验，会从一个同学感染到小组内的其他同学，并迅速地影响到全班同学，实现由外显的实验操作到内在对逻辑关系认识思考的心理转化。

（2）设计楼梯过道灯的逻辑电路。

楼梯过道灯对许多同学来讲非常熟悉，挖掘楼梯过道灯的教学功能对本课的教学有重要意义。本设计在引入课题时演示“一盏神奇的灯”——楼梯过道灯，接通电源，灯不亮；有声，灯不亮；挡住光亮，全场安静，灯不亮；挡住光亮，拍手，灯亮。引导学生认识灯亮要满足两个条件：一是没有光亮，二是有人走过发出声音。让学生初步体验条件与结果之间的逻辑关系。用这个演示实验来引入课题，可实现三个方面的教学功能。第一实验的演示能很好地激发学生的探究兴趣，为下一步的实验探究创设一个很好的问题悬念情景；第二，实验中“有”和“无”两个对立的状态，为学生从模拟电路向数字电路的学习的转化设置了一个很好的铺垫，引导学生从“有”和“无”来认识数字电路中的“0”和“1”，实现了自然而又顺利的过渡；第三，在学生初步建立基本逻辑电路的基本概念时，解决这个问题悬念又可作为复习巩固的素材，引导学生设计楼梯过道灯的逻辑电路。这样的教学设计通过“创设情景、提出问题、组织活动”的教学环节，营造一个“做、想、讲”有机统一的学习过程。教学中通过层层递进地引导，一环紧扣一环，内容丰富，信息量大，课堂气氛活跃。同时巧妙地做到了内容上的前后呼应，让学生在发现问题、解决问题中，对逻辑电路有进一步的认识和理解，使三维目标得到有效的落实。