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情境学习理论 一、产生背景 在传统的教育系统中，认识和实践活动是分隔开的两部分，知识是一个整体性的、自给自足的物质系统，或者说从理论上讲它是独立于其学习和应用的背景的。有关的活动和背景都被认为是知识的附属品。情境学习是1989年由西里(John Seely)、布朗(Brown)、克林斯(Allan Collins)和达吉维德(Paul Duguid)等人提出的。情境学习的理论是以维果斯基的社会建构理论和其他的发展心理学作为其理论基础的。 二、基本内容 情境学习强调以真实活动(authentic activity)为学习背景,强调一种重要教学方法——认知学徒,还强调一个重要的教学策略——固着教学(anchored instruction)。 1.学习背景 首先，情境学习强调以真实活动(authentic activity)为学习背景。所谓真实活动，情境学习的倡导者认为，它是由文化所确定的框架，它的意义和目的是通过过去和现在的成员协商而进行的社会建构起来的。因此，真实活动总是与活动成员在社会框架中的变化紧密联系在一起的，它并不总是实践活动。强调了学习情境的重要性 同时情境学习理论强调学习者必须在学习情景中，通过主动探索和经验，有效学习知识。只有经验学习者主动操作或者通过探索经验而形成的知识，才能有效运用于实际问题的解决。 学习者只有在真实的活动中学习并使用其所学的知识技能，才能真正了解所学知识的意义和价值，成为其解决实际问题的工具。 舒曼曾提出学习是通过共同参与学习活动的成员之间的互动来达到理解的过程。通过小组的合作，由老师扮演学习的协助者，提供学习支架来引导学习者进行主动参与式学习。情境学习理念重视学习互动参与和分享。 学习本质上是一个文化适应过程。情境学习理论强调有效的学习必须让学生者处于真实的学习情境中，但学习者在刚开始学习时无法立刻进入专家层次，必须通过不断的观察、模仿、体验、主动参与、尝试以及互动后，才能逐渐达到专家水平。 2.学习方法 情景学习强调一种重要学习方法——认知学徒。 传统的认知学徒方法：模仿(modeling)、辅导(coaching)、搭建(scaffolding)、退出(fading) 情境学习的倡导者便提出了一种选择性的教学方法——认知学徒方法。其教学步骤：专家示范、获得支持、撤除支架、学会表达、进度反思、应用扩展 3.教学策略 情境学习还强调一个重要的教学策略——固着教学(anchored instruction)。固着教学方法试图通过围绕一个有兴趣的主题情境或者固着点帮助学生更积极地参与到学习活动中去。固着学习有两个重要的原理：(1)学和教的活动应该围绕着一个固着点进行设计，这个固着点可以是一个故事、冒险，也包括学生有兴趣的问题和议题。(2)教学材料应该包括丰富的、学生可以探索的资源，以便学生可以决定如何解决问题。由此可见，固着教学方法强调向学生提供思考和解决问题的机会，这也是认知建构主义所强调的重要方面之一。 实施步骤：引导了解、组织学习、协助调查、思想交流、分析评估 三、思考评析 积极影响：情境学习理论以更为宽容的态度将认识学习理论与建构主义理论，甚至更传统的作为主义学习理论整合起来，表现出更强的整合性特征。 局限性：更多地给出了一些描述性概念，但如何将这些概念具体化以对具体教学实践发挥功能尚需努力。对于真实的情境是否有利于高层次认知技能的学习还有待确认。 情境学习理论是一种正在发展着的学习方法论，它强调合作学习以及个体已经知道的和他们期望学习的事物之间复杂的相互作用，它已经认识到在一定的情境或背景中学生才能建立起知识的意义，而教学并不能够抽象地为学生建立知识的意义。 四、案例 高中数学情境教学案例简析 情境教学，即构建一个以情境为基础，学生在学习中成为提出问题和解决问题的主体，使教学过程成为学生主动获取知识、发展能力、体验数学的过程。“正弦定理”是全日制普通高级中学教科书(试验修订本)数学第一册(下)的教学内容之一，既是初中“解直角三角形”内容的直接延伸，也是三角函数一般知识和平面向量知识在三角形中的具体运用，是解可转化为三角形计算问题的其它数学问题及生产、生活实际问题的重要工具，因此具有广泛的应用价值。 本次课的主要任务是引入并证明正弦定理，我们希望通过本课题探索情境教学在高中数学教学中的应用方法和效果。 一、教学设计 1、创设一个现实问题情境作为提出问题的背景； 2、启发、引导学生提出自己关心的现实问题，逐步将现实问题转化、抽象成过渡性数学问题，解决过渡性问题时需要使用正弦定理，借此引发学生的认知冲突，揭示解斜三角形的必要性，并使学生产生进一步探索解决问题的动机。然后引导学生抓住问题的数学实质，将过渡性问题引伸成一般的数学问题：已知三角形的两条边和一边的对角，求另一边的对角及第三边。解决这两个问题需要先回答目标问题：在三角形中，两边与它们的对角之间有怎样的关系？ 3、为了解决提出的目标问题，引导学生回到他们所熟悉的直角三角形中，得出目标问题在直角三角形中的解，从而形成猜想，然后引导学生对猜想进行验证。 二、教学过程 1、设置情境 利用投影展示：如图1，一条河的两岸平行，河宽d=1km，因上游突发洪水，在洪峰到来之前，急需将码头A处囤积的重要物资及人员用船转运到正对岸的码头B处或其下游1 km的码头C处。已知船在静水中的速度∣vl∣= 5 km∕h，水流速度∣v2∣=3 km∕h。 2、提出问题 师：为了确定转运方案，请同学们设身处地地考虑一下有关的问题，将各自的问题经小组(前后4人为一小组)汇总整理后交给我。 待各小组将题纸交给老师后，老师筛选几张有代表性的题纸通过投影向全班展示，经大家归纳整理后得到如下的5个问题： (l)船应开往B处还是C处？ (2)船从A开到B、C分别需要多少时间？ (3)船从A到B、C的距离分别是多少？ (4)船从A到B、C时的速度大小分别是多少？ (5)船应向什么方向开，才能保证沿直线到达B、C？ 师：大家讨论一下，应该怎样解决上述问题？ 大家经过讨论达成如下共识：要回答问题(l)，需要解决问题(2)，要解决问题(2)，需要先解决问题(3)和(4)，问题(3)用直角三角形知识可解，所以重点是解决问题(4)，问题(4)与问题(5)是两个相关问题，因此，解决上述问题的关键是解决问题(4)和(5)。 师：请同学们根据平行四边形法则，先在练习本上做出与问题对应的示意图，明确已知什么，要求什么，怎样求解。 生：船从A开往B的情况如图2，根据平行四边形的性质及解直角三角形的知识，可求得船在河水中的速度大小∣v∣及vl与v2的夹角θ： 生：船从A开往C的情况如图3，∣AD∣=∣v1∣= 5，∣DE∣=∣AF∣=∣v2∣=3，易求得∠AED = ∠EAF = 450，还需求θ及v。我不知道怎样解这两个问题，因为以前从未解过类似的问题。 师：请大家想一下，这两个问题的数学实质是什么？ 部分学生：在三角形中，已知两边和其中一边的对角，求另一边的对角和第三边。 师：请大家讨论一下，如何解决这两个问题？ 生：在已知条件下，若能知道三角形中两条边与其对角这4个元素之间的数量关系，则可以解决上述问题，求出另一边的对角。 生：如果另一边的对角已经求出，那么第三个角也能够求出。只要能知道三角形中两条边与其对角这4个元素的数量关系，则第三边也可求出。 生：在已知条件下，如果能知道三角形中三条边和一个角这4个元素之间的数量关系，也能求出第三边和另一边的对角。 师：同学们的设想很好，只要能知道三角形中两边与它们的对角间的数量关系，或者三条边与一个角间的数量关系，则两个问题都能够顺利解决。下面我们先来解答问题：三角形中，任意两边与其对角之间有怎样的数量关系？ 3、解决问题 师：请同学们想一想，我们以前遇到这种一般问题时，是怎样处理的？ 众学生：先从特殊事例入手，寻求答案或发现解法。直角三角形是三角形的特例，可以先在直角三角形中试探一下。 师：请各小组研究在Rt△ABC中，任意两边及其对角这4个元素间有什么关系？ 多数小组很快得出结论：a／sinA = b／sinB = c／sinC。 师：a／sinA = b／sinB = c／sinC在非Rt△ABc中是否成立？ 众学生：不一定，可以先用具体例子检验。若有一个不成立，则否定结论；若都成立，则说明这个结论很可能成立，再想办法进行严格的证明。 师：这是个好主意。请每个小组任意做出一个非Rt△ABC，用量角器和刻度尺量出各边的长和各角的大小，用计算器作为计算工具，具体检验一下，然后报告检验结果。 几分钟后，多数小组报告结论成立，只有一个小组因测量和计算误差，得出否定的结论。教师在引导学生找出失误的原因后指出：此关系式在任意△ABC中都能成立，请大家先考虑一下证明思路。 生：想法将问题转化成直角三角形中的问题进行解决。 生：因为要证明的是一个等式，所以应先找到一个可以作为证明基础的等量关系。 师：在三角形中有哪些可以作为证明基础的等量关系呢？ 学生七嘴八舌地说出一些等量关系，经讨论后确定如下一些与直角三角形有关的等量关系可能有利用价值：1、三角形的面积不变；2、三角形同一边上的高不变；3、三角形外接圆直径不变。 师：据我所知，从AC+CB=AB出发，也能证得结论，请大家讨论一下。 生：要想办法将向量关系转化成数量关系。 生：利用向量的数量积运算可将向量关系转化成数量关系。 生：还要想办法将有三个项的关系式转化成两个项的关系式。 生：因为两个垂直向量的数量积为0，可考虑选一个与三个向量中的一个向量(如向量AC)垂直的向量与向量等式的两边分别作数量积。 师：同学们通过自己的努力，发现并证明了正弦定理。正弦定理揭示了三角形中任意两边与其对角的关系，请大家留意身边的事例，正弦定理能够解决哪些问题。 三、教学总结 在本课的教学中，教师立足于所创设的情境，通过学生自主探索、合作交流，亲身经历了提出问题、解决问题、应用反思的过程，学生成为正弦定理的“发现者”和“创造者”，切身感受了创造的苦和乐，知识目标、能力目标、情感目标均得到了较好的落实。 创设数学情境是这种教学模式的基础环节，教师必须对学生的身心特点、知识水平、教学内容、教学目标等因素进行综合考虑，对可用的情境进行比较，选择具有较好的教育功能的情境。这种教学模式主张以问题为连线组织教学活动，以学生作为提出问题的主体，因此，如何引导学生提出问题是教学成败的关键。教学实验表明，学生能否提出数学问题，不仅受其数学基础、生活经历、学习方式等自身因素的影响，还受其所处的环境、教师对提问的态度等外在因素的制约。因此，教师不仅要注重创设适宜的数学情境，而且要真正转变对学生提问的态度，提高引导水平，一方面要鼓励学生大胆地提出问题，另一方面要妥善处理学生提出的问题。教师还要积极引导学生对所提的问题进行分析、整理，筛选出有价值的问题，注意启发学生揭示问题的数学实质，将提问引向深入。
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