2025年基于SOI模型的力学概念多元表征教学策略探索.docx

基于SOI模型的力学概念多元表征教学策略探索

力学概念本身的抽象性及学习者表征能力间的差异性都给教学带来了很大的挑战。多元表征教学则可以实现化抽象知识为形象具体，进而提高学生的认知能力。本研究基于多元表征理论，结合SOI模型，探索出力学概念多元表征教学框架，并提炼出力学概念的多元表征教学策略，旨在帮助学生掌握并深度理解力学概念，从而提升课堂教学的有效性。

1???问题提出

在学习力学概念时，由于力学概念具有较强的抽象性，且学习者的表征能力各不相同，这就给教学带来了很大的挑战。表征教学可以实现同一知识不同呈现形式，将一个抽象的知识具体化，以此帮助学生理解。但是，目前的课堂教学中依旧存在一些不利于表征教学发展的问题：

（1）不注重培养学生不同表征形式的转化。学生无法跳脱出思维局限，易产生思维定式，不善于灵活运用概念去解决问题，这样掌握的概念是不生动的，是没有办法应用于实际生活的。

（2）不注重培养学生不同表征形式的整合。碎片化的概念不利于学生建立完善的知识体系，知识就像一张网，只有由点到线再到面，才能形成完整的知识体系。

在教学中，部分教师偶然能够在教学中应用多元表征，但教学内容的编排布置也只是基于日常教学经验，没有成体系的策略进行指导。而多元表征教学的必要性又显而易见。能否设计出一套切实可行的教学策略，在力学概念教学中融入多元表征理论？这是本研究的主要问题。

2???基于SOI模型的力学概念教学框架

SOI模式是由理查德·E·梅耶最先提出的，他认为，教学信息是旨在促进学习的信息。有意义学习必须满足三个重要的条件，即选择信息、组织信息、整合信息［1］。S指的是选择（Selecting），O指的是组织（Organizing），I指的是整合（Integrating）（图1）。

有意义学习的SOI理论的内涵是:学生在学习时主动进行认知加工，首先从呈现的文本中选择相关的语词，再从呈现的插图中选择相关的图像，将所选择的图像组织为一个连贯的图像模型，最后将图像模型和言语模型同先前的知识整合起来，就完成了有意义学习的过程［2］。基于SOI模型，结合力学概念特点，探索出高中物理力学概念多元表征的认知机制（图2）。

在力学概念的教学过程中，力学概念多元表征的信息（即物理画面和物理语词）通过眼睛与耳朵进入到“记忆”阶段，随后物理语词与外在物理画面开始形成浅层言语码与浅层心象码，此阶段为信息的“选择”过程，形成瞬时记忆。经过信息的选择加工之后，信息能够进入工作记忆，浅层言语码经过加工形成深层言语码，浅层心象码转变为深层心象码。长时记忆则是由言语系统和心象系统组成，贮存加工后的言语码、心象码和整合码，最终形成力学概念。在此框架中，短时记忆用“记忆”表示，长时记忆用“贮存”来表示。

综上所述，力学概念的形成需要从生活经验着手，选择符合学生理解的信息，通过选择进入记忆。在认知加工后形成编码，最后贮存在系统中形成力学概念，这就是力学概念的学习过程和认知机制。

3???基于SOI模型的力学概念教学策略

在教学框架的基础上，结合教学实践，总结了如下6条教学策略。各条策略之间并非互相割裂，而是可以前后连贯、互相补充。

3.1???双通道呈现策略

双通道呈现策略是指，表征信息以“视觉形式＋听觉形式”呈现，充分利用感官通道。双通道呈现策略能够让工作记忆分散承受认知负荷，缓解认知压力。力学概念的学习是一个知识在外在表征和内在表征中交互的过程，在交互过程中遵循双通道原则，能使认知负荷最小。

例如，在学习摩擦力时，学生往往无法理解。具体来说就是学生即使知道了物体与物体之间存在着摩擦力，但是仍判断不清摩擦力的方向。

如图3所示，我们可以在学生学完“静摩擦力方向与相对运动趋势相反”这一知识点后，给他们展示两个毛刷相互摩擦（相互推拉）的实物或视频。在展示过程中，我们可以明显看到两个毛刷运动方向是不同的，受到的摩擦力方向也不同。将毛刷的运动、受力过程进一步简化成模型图。通过对模型图的分析可以明显看到，毛刷的受力方向与相对运动趋势相反，而毛刷受到的力就是静摩擦力的直观体现。

总结起来就是，教师要同时运用视觉和听觉两个通道进行知识的教学，在进行教学设计时，教师也要将抽象的语言表征加以视觉化，将具体的言语表征听觉化。在课件的设计上，具体的、容易理解的语言不要过多出现在课件中，课件中要着重展示那些不易理解的却又关键的语句。当然，也需要对这些复杂语句进行适当必要的处理，例如分隔、加粗、标红等。对于较为抽象的教学内容，教师需要先把描绘性表征（图像）呈现给学生，再经过通俗、生活化的语言进行解释，可以激发学生的学习兴趣，更快地融入教学当中。

3.2???多媒体呈现策略

多媒体呈现的内涵是，我们使用文本和进行教学比单用文本进行教学的效果更好。延伸一下，也就是丰富的表征样式的教学效果比单一表