王益軍

摘 要：從認(rèn)知負(fù)荷理論角度分析摩擦力概念教學(xué)過程中難點(diǎn)的形成原因，并嘗試提出降低認(rèn)知負(fù)荷的教學(xué)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知負(fù)荷理論；摩擦力；概念教學(xué)

摩擦力一直都是高中力學(xué)部分教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，很多教師從不同的角度嘗試過降低難度的方法。有的教師試圖從探究式教學(xué)的角度來激發(fā)學(xué)生的興趣，有的教師試圖通過改變實(shí)驗(yàn)器材來降低難度。本文從認(rèn)知負(fù)荷理論的角度分析難點(diǎn)的形成，并試圖提出降低認(rèn)知負(fù)荷的措施。

一、認(rèn)知負(fù)荷及其理論概述

認(rèn)知負(fù)荷理論（Cognitive Load Theory簡稱CLT）。最早是由澳大利亞認(rèn)知心理學(xué)家J.SweUer在Miller等人早期的研究基礎(chǔ)上，于20世紀(jì)80年代提出的。按認(rèn)知負(fù)荷的不同來源，可以把認(rèn)知負(fù)荷分為兩類：內(nèi)在的認(rèn)知負(fù)荷（Intrinsic Cognitive Load）和外在的認(rèn)知負(fù)荷（ExtraneousCognitive Load）。內(nèi)在的認(rèn)知負(fù)荷來源于材料本身的特性（如復(fù)雜度），不易被教學(xué)設(shè)計(jì)所改變。對學(xué)習(xí)者來說，教材各要素的交互性較低時(shí)較易理解。因?yàn)楦饕乜杀粏为?dú)處理，不需要參照其他信息；當(dāng)各要素之間具有高度交互性時(shí)，則較難理解，因?yàn)樾鑼⑤^多的要素納入工作記憶中思考，這將造成較高的認(rèn)知負(fù)荷，阻礙學(xué)習(xí)。外在的認(rèn)知負(fù)荷是認(rèn)知負(fù)荷理論的核心，來源于教材設(shè)計(jì)與呈現(xiàn)的方式，或教學(xué)活動(dòng)本身，可以通過改善教學(xué)設(shè)計(jì)來降低。

二、“摩擦力”概念中認(rèn)知負(fù)荷的分析

在學(xué)習(xí)“摩擦力”這一節(jié)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生總是似是而非，如摩擦力是否存在？摩擦力的大小及方向，以及摩擦力是否做功等問題。然而摩擦力不但是力學(xué)基礎(chǔ)，也是組成整個(gè)高中物理知識的一塊“基石”。摩擦力中又表現(xiàn)出“動(dòng)中有靜，靜中有動(dòng)”，尤其靜摩擦力在許多情形下似乎是“若有若無，方向不定”。在判斷摩擦力是否做功時(shí)，必須分清是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力，如果是靜摩擦力做功時(shí)，怎樣理解“相對靜止”和“相對運(yùn)動(dòng)”，動(dòng)摩擦力又怎樣理解“運(yùn)動(dòng)”和“相對運(yùn)動(dòng)”的關(guān)系？這些元素不是離散的，而是相互交織在一起的，故產(chǎn)生很高的內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷。

三、基于認(rèn)知負(fù)荷理論的“摩擦力”概念教學(xué)

1.創(chuàng)設(shè)情境，提高相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷，減少內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷

生動(dòng)活潑的學(xué)習(xí)情境能夠幫助學(xué)習(xí)者在較為真實(shí)的情境中解決問題，引起學(xué)生持續(xù)探索的興趣，喚醒學(xué)生長時(shí)記憶中的有關(guān)圖式或知識，多角度、多側(cè)面地認(rèn)識和解釋問題，完成對知識的意義建構(gòu)。

在本節(jié)課中，筆者通過以下設(shè)計(jì)來激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的探究興趣和學(xué)習(xí)注意力。

演示筷子提米的實(shí)驗(yàn)：在一玻璃杯中放入一定量的大米，插入一支筷子并壓緊大米，向上提起筷子會(huì)很容易地將筷子拔出；重新將筷子插好，再向米中加少量水，等一會(huì)兒，拿起筷子就可以把玻璃杯提起。提問：同學(xué)們，究竟是什么力量讓小棍提起米杯來呢？（引出課題）

看一看：有趣的摩擦（播放視頻1──《鬼子來了》中潘長江所飾鬼子踩在倒了豆子的地面上摔跤的情景。（播放畫面2──小朋友捉泥鰍，一捉一滑）。（播放畫面3──搬油桶，“移”重于泰山，“滾”輕于鴻毛）

找一找：以自行車為例，哪些地方是增大摩擦？哪些地方是減小摩擦？（出示實(shí)物，讓學(xué)生觀察討論）

2.優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，降低外在認(rèn)知負(fù)荷

由于外在認(rèn)知負(fù)荷主要是由學(xué)習(xí)材料的組織和呈現(xiàn)方式引起的，所以可以通過優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)，重新組織信息和材料來降低外在認(rèn)知負(fù)荷。下列方法和原則都能從不同角度減輕學(xué)生的外在認(rèn)知負(fù)荷：按鄰近原則呈現(xiàn)材料，避免注意力分散；清除多余信息，避免冗余效應(yīng)發(fā)生。

筆者設(shè)計(jì)如下問題串：（以下問題的討論均在該平面內(nèi)無其他作用力的情況下）

問題1.一物體以速度v0沿水平地面向右運(yùn)動(dòng)，受到地面的滑動(dòng)摩擦力方向如何？

問題2.將一物體輕輕放在以速度v0沿水平向右運(yùn)動(dòng)的車廂

上，受到車廂的滑動(dòng)摩擦力方向如何？

問題3.將一物體以向右的速度v0，放在速度為v沿水平向左運(yùn)動(dòng)的車廂上，受到車廂的滑動(dòng)摩擦力方向如何？

問題4.將一物體以向右的速度v0，放在速度為v沿水平向右運(yùn)動(dòng)的車廂上，受到車廂的滑動(dòng)摩擦力方向如何？

問題5.將一物體以向右的速度v0，放在速度為v方向與v0垂直的沿水平運(yùn)動(dòng)的車廂上，受到車廂的滑動(dòng)摩擦力方向如何？

問題6.以上問題中，運(yùn)動(dòng)過程中摩擦力大小是否相同（同一物體，同一車廂）？

問題7.以上問題中，運(yùn)動(dòng)過程中摩擦力方向是否改變？

問題8.地面是靜止的嗎？

通過以上問題的討論，應(yīng)該讓學(xué)生明白：

（1）兩物體有相對運(yùn)動(dòng)，才會(huì)受滑動(dòng)摩擦力；

（2）某物體所受滑動(dòng)摩擦力方向，與該物體相對于施力物體的運(yùn)動(dòng)方向相反；

（3）物體所受滑動(dòng)摩擦力方向與速度大小、方向無關(guān)，與相對速度大小也無關(guān)，在相對運(yùn)動(dòng)過程中方向不變；

（4）如選施力物體為參照物，問題就可簡化為相對參照物的勻減速直線運(yùn)動(dòng)；

（5）地面僅是參照物的一種，其他物體也可作為參照物。

本文從認(rèn)知負(fù)荷理論的角度，分析了摩擦力概念教學(xué)的難點(diǎn)和原因。通過設(shè)置懸念創(chuàng)設(shè)情境激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和興趣；提高了學(xué)生的相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷，降低了內(nèi)在認(rèn)知負(fù)荷；通過優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)減輕外在認(rèn)知負(fù)荷，保證了學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中認(rèn)知負(fù)荷不超載，提高了摩擦力概念課堂教學(xué)的有效性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]朱向陽，施朝群.“楞次定律”教學(xué)探討與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[U].物理實(shí)驗(yàn)，2010（06）：20.

[3]李志專.認(rèn)知負(fù)荷理論的解讀及啟示[J].煤炭高等教育，2009（01）：50.

編輯 魯翠紅