陈钺

摘要：文章首先在对协作学习综述的基础上，梳理了协作学习在物理教学中的三种类型，阐述了协作学习过程中遇到的问题。其次对OneNote平台的使用进行了综述。然后以“功和能”单元复习为案例进行简要介绍，从研究对象、研究过程及评价三个方面进行研究设计，并分三个阶段进行案例的实施，以此说明该模式的适用性，并在实施过程中不断进行调整。

关键词：协作学习;OneNote;单元复习;物理教学

一、研究背景

本文以信息技术搭建协作学习平台为研究视角，分析了OneNote在协作学习中的作用，梳理了影响协作学习的关键因素，归纳了物理教学中协作学习以任务为驱动的形式，并构建了基于OneNote协作学习的单元复习的概念模式。在此基础上，以“功和能”单元复习课程为案例，说明了协作学习模式的适用性，并在实施过程中进行不断调整。

1.协作学习的应用

协作学习的模式围绕着某一主题或任务所实施，强调将学习者相互联系，协同作业，并置于生活和实际情境中。通过学习者之间相互沟通、相互合作，完成具体任务，从而达到教学目标。在物理教学中，协作学习就是通过任务驱动的形式来完成的，继而达到对知识与技能的重新建构，掌握分析问题、解决问题的规律与方法，并在与他人的协商中完成任务。基于物理情境任务的协作学习通常可以分为三种：协作建立物理或跨领域的科学概念、协作解决任务和协作设计方案。协作建立概念是指学习者通过收集和检索信息，将任务中所牵涉的事实性的科学元素加以识别整合，构建起基本的知识框架。而协作解决任务和协作设计方案面向基于大任务的多个独立小任务，这就需要学习者相互配合，相互协调，整合一系列的活动，如解释、分析、评价等。在协作学习中，任务的理解与表征是协作学习的一个重要因素，学习者需要在团队的共享任务空间中对任务的表征进行交流协商，达成任务理解的共享，这是协作学习中的重要一环。

2.OneNote协作学习平台

OneNote作为知识管理的工具，充分体现了协作学习方式和集体智慧的力量，它具有诸多功能，如：收集信息与数据，全方位手写功能，排版灵活，可以随意添删改，编辑与分类，交流、共享，灵活的思维记录，共享访问局域网内他人笔记本，检索、收集，多种信息保存与发布形式等。当然OneNote在教学中发挥的作用也是重大的，数据的重新整合，在研究性学习过程中极为关键，在实时利用各种软件时，OneNote这个信息技术工具和研究性学习的长处都能更好地发挥。

利用OneNote搭建的学习协作平台，教师不再單一地作为教书先生，而是成为整个课内、课外学习活动的指引者、体验者和研究者。在互联网广阔的资源面前，每一个人的知识储备都是贫乏的，而与此对应的是，学习者的知识潜能又是无法估量的。所以教师既是任务的外部支持者，以提供学生学科领域知识的辅助，同时也是知识的学习者。对于学生而言，他们不再是被动的知识的受教者，而是创造者、协作者和建构者。

二、研究过程：基于OneNote协作学习的物理单元复习

本部分首先对案例进行简要介绍，然后从研究对象、研究过程及评价三个方面进行研究设计，分三个阶段进行案例的实施，探讨了该案例学习者共享任务理解的形成与发展状况，并选取典型的环节进行分析，最后对案例的实施进行评价和讨论。

1.案例简介

本案例以高二物理等级考的学生为研究对象，按照任务协作的模式组织并安排教学活动，学生在已有知识的基础上，通过自主活动以及协同合作，在解决问题的过程中，逐步加深对于整个“功和能”单元的理解，感悟到物质世界的普遍联系。整个学习过程共分成三个阶段，其间通过建立OneNote协作平台来观察、记录并分析学生对于任务的完成情况，总结协作学习对于物理单元复习的有效性，也为设计基于信息技术搭建协作平台的物理教学课堂提供可操作性方案。

从知识体系上看，做功和能量转化的关系不仅将功和能量两个物理量联系起来，更是把运动学、力学、功、能的知识融合在一起;从物理观念上看，本单元包含能量观、相互作用观、运动观以及守恒观，因此运用功、能关系解决问题是对所有力学知识的综合运用。

本设计需要学生完成一个学习循环的过程，分别是参与、探究、解释、细化、评估。在不同的任务情景中，分别运用功、功率、机械能、功能关系的知识，解决实际问题。最后，将能量的变化与功的关系——即功是能量变化的量度，推广到所有能量的变化。本设计强调学生在已有知识的基础上，通过解决现实问题、完成任务卡活动，在经历“观察现象、提出问题、搜集数据、解释原因、协同合作”的过程中，理解能量转化及守恒的物理观念，学会物理建模的思想方法。借由自主活动，在解决问题的过程中，逐步加深对于整个“功和能”单元的认知，感悟到物质世界的普遍联系。

从知识结构看，学生已经完成了直线运动、力和物体的平衡、牛顿运动定律的单元复习。从技术手段看，学生高一时就已能熟练地操作phyphox等辅助教学软件。本次基于协作平台，分别利用phyphoxAPP由手机内置传感器测量小球弹性碰撞的能量损失，利用行者APP和迈速表记录骑行时的运动数据，利用Keep APP和心率带记录跑步时数据的动态变化，利用人体解剖学APP生动地呈现人体内部各个器官的精确结构。由此在整个学习过程中经历了看懂数据、质疑数据、挖掘数据背后原理的过程，提升了学生的自主探究能力，加强了学生的科学态度素养。最终促使学生在真实问题解决的过程中，不断认识科学、技术、社会环境之间的关系，增强了科学态度。

2.研究过程设计

本设计以解决实际问题为导向，通过协同合作、相互交流、反思评估的学习模式，以及知识的实际应用，达到单元复习的目的。整个单元复习包括三个环节：

（1）课前完成既定的任务报告

学生明确任务后，进行分组参与。通过各种形式的数据收集，应用有关的机械能、功、功率的知识解决实际问题，并在此过程中不断调整实施方案，不断细化各个环节所需要的知识理论。在这一环节，教师通过OneNote实时跟踪进展，并给予技术支持。

活动I：通过饮食、基础代谢等人体能量变化的方式，引出做功与能量变化的关系。首先记录了某位学生一天的饮食摄入，以及额外的运动消耗，再通过APP得到摄入和消耗的卡路里热量，接着结合资料查阅基础代谢公式，最终推算出人体一天的能量变化，为之后两组“通过额外做功锻炼改变能量”埋下伏笔。

活动Ⅱ：通过跑步实验，结合APP数据，利用建模的思想，分析心脏的输出功率。首先通过KeepAPP和心率带，记录了某位学生跑步一圈所消耗的热量以及心率的变化曲线，接着通过功，以及功率的相关知识并借助三维人体解剖APP，将复杂的心脏结构进行简化，利用物理建模的方法最终推算出跑步的平均功率，以及在此期间心脏跳动一次的平均功率。将跑步做功与功率，与健身效果和效率相类比，让学生跨出书本思维的局限，让物理思想更加贴近日常生活，也为之后与“骑车组”的对比奠定基础。

活动Ⅲ：通过自行车实验，结合APP数据，通过对比，分析骑车与跑步的能量消耗效果，提出更好的健身方案。首先通过行者APP和踏频器，记录了某位学生骑行一圈所消耗的卡路里热量以及功率的变化，接着收集信息并结合圆周运动的有关知识对APP的測量原理和算法进行理论解释，最终推算出骑行过程中平均阻力的大小以及所对应的平均功率。在之后的评价阶段，让“跑步组”和“骑车组”相互比较，评估健身效果并提出改善建议。

活动Ⅳ：通过小球弹性碰撞实验，结合APP数据，利用对比和建模的思想，分析机械能损失与做功的关系。首先通过Phyphox APP，记录小球与地面碰撞后的反弹高度、运动时间与能量损耗，接着通过运动学的相关知识并应用物理建模的方法推断出APP的测量原理以及背后的算法，从而理解如何选择合适的测试对象与测试场地，最终推算出重力势能的变化、机械能的变化以及机械能变化与做功的关系。

（2）课中展示成果，相互评价

本案例以协作学习为起点，安排了阶段任务。第一阶段为前任务的储备学习，学习者以任务小组的形式分成“吃货组”“跑步组”“骑车组”“碰撞组”，每位学习者都要进行基本科学知识和概念的学习，并熟悉掌握各种APP的操作。单元复习既需要源于书本，让学生建构起单元知识结构，同时又要高于书本，能将物理知识应用于实际的问题中。因此，协作任务的选择是通过其背后所蕴含的物理思维联系起来的，这就需要教师作为指引者严格把关，从而筛选出合适的任务清单。以此次单元复习协作为例：

“吃货组”从日常的饮食与基础消耗为切入点，将人体能量的变化与做功联系起来，并将热量、基础代谢率等科学概念梳理出来。“跑步组”和“骑车组”从健身角度出发，将功、功率与健身的效率和效果结合起来，同时对运动类APP的测量原理进行阐述。“碰撞组”则以影响机械能守恒因素为主线，将重力做功、阻力做功、碰撞的能量损失等作为研究的突破口。

第二阶段，学习者基于任务单中的问题设计解决方案，进行数据的收集与处理，应用有关的机械能、功、功率的知识解决实际问题，在过程中不断调整实施方案，不断细化各个环节所需要的知识理论，并能通过所学的物理原理进行合理的解释。

（3）课后完成评价量表，绘制个性化的思维导图

学习者通过OneNote协作平台对其他任务组进行过程性评价。评价分为课前、课中、课后三个不同时期：课前以任务组所呈现的笔记和素材为指引，以“是否明白任务目的和原理”以及“是否合理设计解决方案”作为评价指标，引导学生认识到设计上的亮点和需要改进的不足之处。课中以任务报告阐述为主，学生的思维表达能力，从“能否用物理规律科学表达”“能否对数据合理解释”“能否进行建模或反思”“能否构建思维导图”几个方面，培养学生自我评估的能力，激发学习的信心和动力。课后评价则以绘制单元复习思维导图为落实点，帮助学生进行知识重构，感悟物质世界的普遍联系。

三、研究建议

本文主要针对协作学习在物理教学中的应用以及OneNote平台建立予以研究。首先，在对协作学习综述的基础上，梳理了协作学习在物理教学中的三种类型，阐述了协作学习过程中遇到的问题，为之后的平台搭建提供了基础。其次，对OneNote的使用进行综述。

本研究尚存在诸多需要改善之处：首先，学习者个体的学习痕迹可以反映其学习过程中的行为表现，但小组协作完成的活动信息表现得不够明显。其次，学习者既往的学习惯性一时很难改变，“重结果轻过程”，“只会算不会说”，都是长期的弊病。

与此同时，基于问题解决只是教学环节中的一部分，教学中除了能力的提高，如何有效复习巩固及提升成绩等刚性需求，尚需要其他信息技术平台的共同帮助，以形成一个良性发展的学习生态。比如基于数据记录与数据处理的APP，主要应用于实验教学，例如Phyphox、Video Phvsics等。其特点在于通过传感器与后台运算，让学生更专注于实验本身的探索，而非数据处理。毕竟数据处理是人工智能的特长，而我们更关心的是数据背后蕴含的意义。此外，效率笔记类的信息技术平台，能帮助学习者高效地完成信息的抓取、组织和存储，并把知识进行重组、再输出，变成学习者真正吸收以及能够学以致用的内容。