第138期【怎样学习：微问题】大木块小木块模型的教学实验

组内公开课，内容是试卷评讲，在评析大木块小木块模型的习题时，当我在黑板上呈现出图例：光滑水平面上静止一大木板M，在M右端静止一小木块m，现在突然给M一个向右的初速度。让学生按照这样的格式“怎么动——为什么这么动——然后列方程解答”的时候，学生回答：m向左动，M向右动，因为m受到向左的摩擦力。在这个问题的解决现场，在学生基础知识和方法没有问题的情况下，最终是依靠我表述正确的现象来纠正学生错误认识的，但是回答的学生依然一头雾水——死活想不通。

在课后和H老师的交流中，H老师针对我的设计提出了两个尖锐的问题：1、如果这节课你想训练学生面对动力学问题的分析习惯和能力，为什么不从简单的开始？2、究竟是先知道力确定运动还是先感知运动再来分析力？如果是感知运动的话，教师提供了哪些感知的支撑？

我个人面对第一个问题时想的是，在简单的时候这样的观察本身就不是问题，缺乏训练价值，针对试卷的评讲从相对综合的题目中让学生感知训练分析的习惯有利于提升学生对于综合问题流程化处理的理解。但是第二个问题我迷惑了，按照我的设想，学生在生活中经历了很多的运动经验，初步感知运动是相对容易的，更何况很多力（比如摩擦力）的确定恰恰需要对运动有一个相对完整的认识才能完成。但是在感知运动上，我没有提供支撑设计，但是似乎我也拿不出像样的支撑设计来。

幸运的是，在下午的课堂中上这个内容的时候，我先在讲台上放上一本书，然后把黑板擦放在书上，实际上是模拟了如图所示的模型，然后问：“请同学们预测一下，如果我给书一个向右的速度，你会看到什么样的运动？”随后请一个基础比较差的学生站起来回答，她能描述出书向右减速，黑板擦向右加速，黑板擦运动得比书慢，当速度相等时如果地面光滑，一起匀速，或者一起减速。并在为什么这么动上能正确完整的说出受什么力导致这样的运动的。

这样的操作让我比较兴奋，让我意识到有可能在第一节课中由于我把问题画在黑板上，导致学生只能在意识内调用物理知识处理，这样的思维负荷是很大的，只要知识有一点偏差或逻辑推断时出现问题，就可以得到荒谬的结论，更可怕的是学生由于关于此类运动的经验没有被唤醒，无法觉察到结论的荒谬。而第二节课呈现的是实物模型，直接唤醒了学生内心的运动经验储备，然后物理知识的进入就很顺畅的可以在这个经验储备中进入学生的大脑。

为了验证这个猜想，我再做了两件事情：一是在办公室找一个化学老师用第一节课的思路直接呈现模型图，让老师判断运动与受力，这个老师和学生的错误一模一样，然后我再呈现实物情景，这时老师根据开始的逻辑推断，推断出依然错误的结果，直到我们演示完毕，她知道自己的结果错了，却怎么也想不通。二是我给WP老师分享了我的一些判断，WP老师晚上在高一的学生那里按照第二节课的方式在学生面前呈现了这个运动实物模型，让学生预测运动，学生基本都能预测出来（而高一学生甚至没有学习有关力的知识，更不要提牛顿第二定律了）

【学习者按】

学生的学习其本质就是模仿，但是模仿的水平有高有低，也有不同的模仿方式：Vittorio Gallese将模仿分为两类，一类是基于意识的模仿，这种模仿是自上而下的，主要在意识水平上加工，比如我们记住舞蹈的每个动作细节、学会一个数学公式的推导过程、掌握一个单词的拼写等等，作为主观体验的意识，永远只能停留在表象的层面上。另一类是基于镜像的模仿，是一种自下而上的加工，这种模仿发生在神经水平上。Kevin Dunbar通过实验发现一个没有学过牛顿运动定律的人在学会正确陈述牛顿运动前后大脑的活化方面没有差异，而与一个深刻理解牛顿运动定律的人大脑活化程度有显著差异。这意味着人类的常识大脑并未为科学理论的学习做好镜像神经元系统的准备，这大概是很多人学习自然科学课程感觉不适应的重要原因。科学家并非拥有超大容量的工作内存，也不能过度依赖意识的模仿，而是通过初步的镜像模仿形成初步的理解，而理解又促进了镜像神经元系统的发展。

一般我们的教学主要提供了基于意识的模仿，这样的模仿学习需要学生有较强的逻辑推断，这恰恰是学生感觉学习辛苦，学习掉队以及迁移能力差的原因，事实上，在我们基于意识模仿设计的教学体系中，学的优秀的学生往往是很容易将自身经验和所学知识结合的人，也就是他们的运动镜像被激活的可能性比较高，而学习努力却无效果的学生，往往是运动镜像很少被激活。

这次第二个班级的教学，恰恰就在于通过实物情景的预测，在没有涉及到物理知识的情况下，直接激活了学生脑海里的运动镜像，从而顺利的理解了大小木块模型中的动力学特征，而这个理解才可以促进学生牛顿力学镜像神经元的发展。

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