基于變革性經(jīng)驗教學方法的深度學習--以“碳酸鈉和碳酸氫鈉的性質(zhì)”課堂教學為例

馮丹 丁偉

摘要：深度學習（DL）不僅包含學生的認知過程，也涉及豐富的情感世界。變革性經(jīng)驗（TE）注重知識聯(lián)系生活、理論聯(lián)系實際。將TE運用至具體的課堂情境中，促進課堂知識的內(nèi)化過程，最終達成深度學習目的。著重介紹變革性經(jīng)驗教學方法及其在化學課堂中的實際運用，為廣大學者進一步研究深度學習提供方向。

關(guān)鍵詞：變革性經(jīng)驗（TE）;深度學習（DL）;高中化學;教學方法

文章編號：1008-0546（2019）03-0008-05 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.03.002

自《普通高中化學課程標準（2017年版）》提出“核心素養(yǎng)”以來，眾多教師在化學教學中思索怎樣落實學生“核心素養(yǎng)”的培養(yǎng)目標。其實，本質(zhì)上而言核心素養(yǎng)與科學素養(yǎng)的三維目標（知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀）大體相同，只是前者更注重知識、方法與情感的整體化。

但在實際教學過程中，許多教師仍然追求目標的形式化，忽視學生的真實體驗。于是在課堂中就不免出現(xiàn)了一些負面現(xiàn)象：教師教學方式過于單一，學生缺乏興趣、無自主體驗過程;學生對問題的討論趨于表面化（往往是由于較少聯(lián)系真實體驗過程，使得交流得不到實質(zhì)性的效果）;教師只關(guān)注認知結(jié)果，忽視學生在學習過程中的思維方式與情感態(tài)度的變化等等。為了更有效地解決以上問題，我國借鑒美國學者提出的深度學習（Deep Learning）理念，制定了符合我國學生學習特點的深度學習概念，即與淺層學習相對，學生能夠利用所學知識對已有信息進行批判性地理解（包括分析、解釋、說明與評估信息等能力）、整合以重新建構(gòu)知識，進而遷移運用至生活情境中去認識、解決問題，表現(xiàn)為對學習過程的高度參與和情感內(nèi)化。

從研究現(xiàn)狀看，國內(nèi)目前對深度學習的探索還停留在認知水平上，尤其是實證研究仍然匱乏，而美國是深度學習的發(fā)源地，在這方面值得我們學習、引進。變革性經(jīng)驗教學（The teaching for TransformativeExperience）方法便是促進深度學習的有效方法之一，也就是教師輔助學生自發(fā)運用所學知識去感知世界的各個方面，隨即評價已有認知帶給自己態(tài)度、情感上的體驗，它包括三個維度——自發(fā)運用、感知拓展及經(jīng)驗評價。變革性經(jīng)驗教學法是將TE融入課堂教學的方法，包含一系列可操作的指導步驟，可促進學生投入（Engagement）學習，進而深入理解知識，掌握技能和技術(shù)，并且涉及學生豐富的情感世界。

查閱眾多文獻，許多學者都提出了教學中出現(xiàn)的各種問題以及深度學習的內(nèi)涵、意義等，但提出解決方法的文章卻少之又少。本文著重介紹一種較新的教學方法——變革性經(jīng)驗教學法，并以滬科版“物質(zhì)變化中的能量變化”為例，簡單設計在“能量變化”主題下如何利用此方法引導學生將課堂知識遷移至課外生活，促進深度學習。

一、深度學習

1.內(nèi)涵及組成

深度學習（study of Deeper Learning）簡稱DPL，最早是在機器學習領域提出，隨后眾多有名望的學者對于深度學習的討論也日漸增多，直至今日這仍然是一個值得深究、探討的問題。

教育界對于深度學習的定義并非一成不變。美國學者Ference Marton與Roager Salio認為其是相對于孤立記憶與淺層學習的概念。隨后Beattie、Collins和Mcinnes三位學者認為深度學習是學生對學習內(nèi)容的批判性認識，再將原有知識與經(jīng)驗結(jié)合。在國內(nèi)被廣泛接受的說法是來自黎加厚等學者的定義：深度學習是一種基于理解的學習，是對原有知識進行再認識、再構(gòu)建，并批判性地吸收新知識、新思想，從而將眾多的思想聯(lián)系、遷移，最終做出正確的決策與解決問題?？偟恼f來，一般學習是學生基于一定目的（如考試取得高分）通過選擇性記憶知識點產(chǎn)生的學習，是表面的、淺顯的;而深度學習相對于一般學習，學生若在教師引領下通過某一主題的學習，能運用學科思想/觀念（如化學學科的平衡觀、能量觀等）、方法（如舉例、解釋、遷移、分析、總結(jié)等）解決問題，并產(chǎn)生認知、情感等方面積極、有意義的體驗，即被認為產(chǎn)生了深度學習。

目前對深度學習的說法主要有三種，即學習方式說、學習過程說和學習結(jié)果說，這三種方式展現(xiàn)了深度學習的發(fā)展歷程，也包含了深度學習的不同組成，有交叉也有側(cè)重，大致如圖1所示。課堂中的深度學習是讓學生有機會實踐且體驗自身所學，具有高度參與課堂的意識，掌握學科本質(zhì)及思想方法，同時也有及時的情感內(nèi)化。

現(xiàn)如今，我國對深度學習的認知水平及問題解決等方面的研究較多，但對學生的情感投入方面并沒有提出良好的教學方式，因此，本研究著重關(guān)注學生知識學習過程中的情感體驗，找尋一種教學方法能有效運用于高中課堂中。

2.研究進展與方法

深度學習的理念最初由美國的專家學者提出，并進行了大量的實證探究，在大學及高中教育中都取得了顯著的效果。中國大約在2005年左右引進深度學習理念，但當時還未引起廣泛的關(guān)注，直至2010年，國內(nèi)眾多的學者才開始注意到這種新興理念，掀起了一股DPL風潮。

隨著國內(nèi)外對深度學習不斷的研究，教育學者們漸漸由關(guān)注學習方式過渡到關(guān)注學習過程，由學生對知識的理解過渡到態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)，整個過程更是強調(diào)學生的高行為投入與高情感投入。

目前，對于深度學習的研究方法，從教學設計層面的有思維導圖教學、案例教學、基于問題的教學、探究性教學、小組合作學習等;從學校變革層面的有家校結(jié)合教學、個性化教學、走班制教學、心理咨詢系統(tǒng)教學等。豐富的教學形式能讓學生從認知、行為以及情感方面得到極大的提升，自發(fā)產(chǎn)生對學習的興趣，并將課堂所學遷移至生活情境中去。在這個層面上，不得不提到一種新的教學方式--變革性經(jīng)驗教學法。

二、變革性經(jīng)驗教學法

1.內(nèi)涵及組成

變革性經(jīng)驗（Transformative Experience），簡稱“TE”，最初是由Pugh在杜威經(jīng)驗論與Girod審美論的基礎上提出來的。它是學生在經(jīng)過設計的教學指導下獲得的有意義的學習體驗，具體指學生將課堂中習得的科學概念（Concept）遷移至課外生活情境，通過自發(fā)的行為改變看待事物的方式，從而產(chǎn)生價值觀（情感、態(tài)度）的轉(zhuǎn)變。整個過程實質(zhì)上是將課堂認知內(nèi)化為一種思想、經(jīng)驗，從而達到對知識的深層次學習。

變革性經(jīng)驗具有三個維度：自發(fā)運用（Activated llse）、感知拓展（Expansion of perception）和經(jīng)驗評價（Experiential value），簡稱“ucv”?！白园l(fā)運用”是指學生能夠?qū)⒄n堂情境中所學的科學知識，自發(fā)地運用到課外情境中，是課內(nèi)與課外的有機結(jié)合;“感知拓展”是指通過自發(fā)運用所學內(nèi)容到生活情境中后，學生能以一種全新的方式或者更加科學的方式看待問題;“經(jīng)驗評價”是指經(jīng)過前兩個過程，學生在情感、態(tài)度上產(chǎn)生有意義的價值體驗，這種體驗也能進一步轉(zhuǎn)化為學生生活中的經(jīng)驗，對生活習慣、方式等具有積極的影響。

變革性經(jīng)驗教學法與傳統(tǒng)教學方法有著本質(zhì)區(qū)別，后者一般是通過教師對知識點細致的講解使學生掌握大量知識的教學方法，注重教師的講及認知結(jié)果。而變革性經(jīng)驗教學法則彌補了傳統(tǒng)教學法的缺陷（忽視學生的認知過程、知識的遷移及情感體驗等），是教師通過親身經(jīng)歷的TE例子運用至課堂中以引發(fā)學生探索自身TE的教學方法，大體流程如圖2所示。在某一主題下教師向?qū)W生闡述自身的變革性經(jīng)驗案例，并鼓勵、指導學生尋找生活中的TE例子，由小組討論到班級討論，通過同伴相互交流、教師協(xié)助以促進學生對概念的深層次理解，從而達到深度學習的目的。教學過程包含了批判性思維方面的訓練，學生對教師的TE案例分析、推斷，找出其中涉及的中心概念及蘊含的科學方法、觀念，遷移至自身尋找相應主題下的TE例子，分析、解釋事例中如何具體體現(xiàn)變革性經(jīng)驗的三個維度（自發(fā)運用、感知拓展、經(jīng)驗評價），并評估自己從中獲得怎樣的情感體驗或能運用此中方法、觀念解決哪些實際問題，幫助做出怎樣合理的決策。

為了更好理解此概念，這里舉一個例子（化學平衡）加以解釋，在指導時教師可闡述：“在我了解化學平衡的概念之后，我尋找生活中關(guān)于化學平衡的例子（自發(fā)運用），一次喝可樂時，喝之前我無意識晃動了瓶子，打開之后氣泡四溢。我思考產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，碳酸飲料中含有大量的碳酸，而碳酸非常不穩(wěn)定，溫度稍高、壓強稍低都極易揮發(fā)出二氧化碳氣體，在晃動的時候摩擦生熱，打開瓶蓋時瓶子內(nèi)部壓強由原先的高于外界大氣壓轉(zhuǎn)變?yōu)榕c外界大氣壓相當，這兩個原因使二氧化碳氣體從液體內(nèi)部劇烈產(chǎn)生，造成氣泡四溢的現(xiàn)象（感知拓展）。如此解釋后，我感到化學平衡與我們的生活息息相關(guān)，這讓我覺得十分有趣，并且我以后喝碳酸飲料之前，都會注意不晃動瓶身（經(jīng)驗評價）?！苯處熽U述自己親身經(jīng)歷的有關(guān)“化學平衡”現(xiàn)象的事例，并引發(fā)學生對“平衡觀”（一種化學觀念）的分析、推論、遷移，積極尋找及體驗生活中的“化學平衡”，隨后再由小組討論個人體驗到班級分享。整個教學過程系統(tǒng)、可操作，能讓學生切實地結(jié)合理論與現(xiàn)實，充分調(diào)動學習興趣，培養(yǎng)了學生帶著疑問觀察生活的探究精神，并且在學生實際體驗之后的討論會變得更加有趣，印象更加深刻，避免了空談、面面相覷的尷尬現(xiàn)象。

2.研究進展

要了解一個概念，除了明白其定義與組成，我們也需要對其的發(fā)展歷史有所了解。早在1938年Deway就提出教育的力量是學生能夠利用已建構(gòu)的知識去影響每日的生活，學習與經(jīng)驗（Experience）是相互關(guān)聯(lián)、相互促進的。2016年，Xie等學者第一次以實證研究向人們證明了變革性經(jīng)驗可以維持學生的學習興趣及抑制學習動機的下降，而Pugh也在2011年證實了具有變革性經(jīng)驗的學生會促進他們在校外對STEM相關(guān)話題的投入，并更加重視與個人相關(guān)的學校教學內(nèi)容，Heddy（2017）等學者也通過實證研究揭示了變革性經(jīng)驗教學可以促進學生對校內(nèi)知識的校外投入，且對學習興趣也有積極的影響，再者，Girod與Twyman等許多教育專家也都發(fā)現(xiàn)了變革性經(jīng)驗教學方法能夠有效促進學生的深度學習。

從大量的實證研究中不難發(fā)現(xiàn)，具有變革性經(jīng)驗的學生，會發(fā)生對校內(nèi)學科知識的高情感及高行為投入，會產(chǎn)生校內(nèi)至校外的知識遷移，從而達到對知識的深度認識?？上У氖牵瑖鴥?nèi)對TE教學方法的研究還十分薄弱，眾多文獻關(guān)注如何提高學生的知識成就，忽視了學生的情感體驗。下文以滬科版化學教材“化學變化中的能量變化”詳細闡述如何將變革性經(jīng)驗教學方法應用于高中化學教學中。

三、課堂教學中的變革性經(jīng)驗法——以“化學變化中的能量變化”為例

1.“化學變化中的能量變化”

在中學，常常會有學生將內(nèi)能與化學能的概念混淆，在學習“化學變化中的能量變化”之前，我們應該要對內(nèi)能及化學能的概念有清晰的認識。能量是一個靜態(tài)的物理量，不可直接觀察得到，而需要借助其他物理量的測量間接獲得。

自然界的能量大體而言，可以被分為兩大類：一類是機械能，指宏觀狀態(tài)下物質(zhì)的動能、重力勢能及彈性勢能的總和，這在高中物理中有所涉及;另一類是內(nèi)能，指微觀層面上構(gòu)成物質(zhì)的所有微粒無規(guī)則運動的動能和微粒相互作用的勢能總和，即物質(zhì)所具有的總能量。而我們高中化學涉及的反應均是處于分子層面的，因而談到的內(nèi)能均是指分子間及分子內(nèi)的能量。滬科版對于化學能的定義是：“各種物質(zhì)內(nèi)部均儲存著能量，這種潛藏在物質(zhì)內(nèi)部、只有在化學反應時才釋放出來的能量，稱謂化學能。”從這句話可以知道，化學能是物質(zhì)內(nèi)能的一部分，只有在發(fā)生化學反應時才會產(chǎn)生。眾所周知，物質(zhì)的體系不同，內(nèi)能便不同，在化學變化中，物質(zhì)體系發(fā)生改變，則反應物一生成物的過程中，勢必會發(fā)生能量的變化。

“化學變化中的能量變化”選自滬科版化學教材必修一第四章節(jié)的第二小節(jié)。在此之前，學生已經(jīng)學習過物質(zhì)在溶解過程中的能量變化，即物理變化，這一小節(jié)主要講述物質(zhì)發(fā)生化學變化時，也伴隨著能量變化。書中講述了能量變化的兩種形式，即化學能一熱能（研究吸熱與放熱反應）、化學能一電能，這兩種能量轉(zhuǎn)換方式分別有相應的探究實驗來幫助學生理解，前者是中和反應的熱效應（P83），后者是銅一鋅原電池反應（P89）。但值得提出的是，這兩種實驗均是對課堂知識的加深，并未過多涉及學生的情感遷移，這就需要教師在教學中尋找方法，讓學生能將課堂知識帶到課外，從相應主題提取思想方法解決身邊的問題。

2.TE法用于“物質(zhì)變化中的能量變化”的教學片段

回想教學三維目標--知識與技能目標、過程與方法目標及情感態(tài)度與價值觀目標，可以看出關(guān)注學生的情感體驗也是大綱要求教師需要做到的，但往往因為高考只考查學生知識點的掌握情況而被忽視，這種忽視也造成了許多教學方式表面化，未將學科、社會及學生的個人價值觀相結(jié)合。比如學習“能量”，如果教師僅僅將書本知識灌輸給學生，再以兩道練習題稍加鞏固，也只能讓學生簡單理解教師所講的內(nèi)容，而未形成從“能量觀”看待問題的視角。所以，有必要增加其他教學方式來促進學生對能量變化概念的再吸收與轉(zhuǎn)化，將抽象的概念知識與個人體驗、情感結(jié)合，幫助學生從能量觀的角度去解決生活中的相關(guān)問題，促進深度學習。而變革性經(jīng)驗教學方法很好地彌補了思想方法缺失的問題，教師在講完知識之后，以自身經(jīng)歷引導學生帶著對“能量”概念的理解體會生活中的一些事情，學生感悟、思考、尋找案例，再小組、班級交流、反思、表達，能夠從親身體驗及同伴講述中內(nèi)化這一概念，并且形成從“能量”角度看到問題、解決問題的思想方法，達到深度學習的目的，如圖3教學流程圖所示。

教師設置隋境幫助學生回憶溶解、吸熱與放熱反應，以硫酸的溶解為例。教師請學生上臺操作稀釋硫酸的過程，學生操作完畢后，教師詢問操作是否規(guī)范并讓學生回答為何要這樣操作，學生指出：“因為硫酸溶解會釋放大量的熱，且水的密度比硫酸小，會浮于硫酸表面，這樣的話，放出的熱量會使水四處飛濺，具有危險性。”教師稱贊學生的回答，并向所有同學提問：“那么，請同學們思考一下，硫酸溶解為何會放出這么多的熱量呢？這熱量從何而來呢？”學生翻書并回答教師的提問：“是由擴散的物理過程及水合的化學過程產(chǎn)生的，并且水合過程放出的熱量遠遠大于擴散過程吸收的熱量?！薄胺浅：?，溶解既具有物理過程，又具有化學過程，具體是吸熱還是放熱要看兩個過程的能量高低”，教師點頭總結(jié)。繼而自己舉例引導學生思考生活中的有關(guān)能量變化的事例，“我們知道，不單單是物質(zhì)的溶解具有能量變化，我們生活中還有許許多多與能量變化相關(guān)的例子，比如說我們知道木材燃燒可以放出熱量，因為發(fā)生了碳與氧氣的放熱反應，這個認識讓我們在冬天能夠達到取暖的目的，并且如果要外出探險的話帶個打火機是非常有必要的。好的，之前預習的時候已經(jīng)讓同學們?nèi)ふ伊松钪杏嘘P(guān)能量變化的例子。接下來就請分成小組討論一下吧?！?/p>

學生在領悟了教師變革性經(jīng)驗案例的含義之后，分組討論、分析其中涉及的TE三個維度的體現(xiàn)：首先在“能量變化”這一主題下，教師自發(fā)運用了碳與氧氣燃燒放出大量的熱這一化學原理;繼而將此原理拓展至現(xiàn)實情境中，在冬天可通過此反應產(chǎn)生的熱量來給身體供暖，不至于使自己受寒冷侵襲而無法可尋;最后評價化學原理對生活的實用價值，可以幫助我們做出一些正確的決策，比如外出探險在提供熱量方面則只需要攜帶打火機或火柴即可，因為碳源自木材，氧氣源自空氣。繼而互相講述自己的例子并解釋原因，目的是通過同伴間的交流使同等水平的思維產(chǎn)生碰撞，更能幫助學生產(chǎn)生知識的再生產(chǎn)。當然，在整個討論過程中，教師應在教室來回走動，傾聽學生講述的案例，給予鼓勵并在必要時提出相應指導。而后教師請各小組代表在班級上分享討論的結(jié)果，如有同學會說：“暖寶寶會產(chǎn)生熱量，因為暖寶寶里面有鐵粉和碳粉，一開始無紡布阻礙了空氣的進入，反應未發(fā)生，而后揭開無紡布，有空氣進入便發(fā)生了反應放出熱量。這個反應大大改變了人們使用炭火取暖的方式，方便又清潔。這讓我覺得化學是與我們息息相關(guān)的，并且可以改變?nèi)藗兊纳罘绞?，為社會發(fā)展帶來了進步。”教師補充：“這位同學選取的例子很好，暖寶寶是大家日常生活中非常熟悉的事物，都知道它能貼在衣物上為人們供暖，但是其中究竟又是如何呢？從能量的角度去思考這個問題，應該是發(fā)生了某種化學反應的結(jié)果，這一原理使人們?nèi)∨姆绞桨l(fā)生了改變，由最初的烤火取暖到如今天然、無害的貼身取暖，可以看出技術(shù)發(fā)展給人們的生活帶來了巨大改善。諸如此類的，同學們還有其他的案例么？”另一個小組的同學舉手作答：“現(xiàn)在的家庭幾乎都有汽車，汽車改變了我們現(xiàn)代生活的出行方式，以前一直不明白也沒有想去探索的心思，但是學完能量變化之后，我開始思考其中的原因。物理和化學中都講過能量在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，那么究竟是什么能量轉(zhuǎn)化為動能為汽車的前進提供了動能呢？為了解決這個問題，我詢問父母并且自己翻閱各種資料，最終明白了是石油燃燒將儲存在石油內(nèi)部的化學能轉(zhuǎn)化為熱能，而發(fā)動機將這些熱能轉(zhuǎn)化為機械能從而促使汽車移動。我開始真正感受到原來能量的形式真的是多種多樣的，通過一些操作便可以使其相互轉(zhuǎn)化，我很敬佩那些能利用基本原理創(chuàng)造新事物的人們，他們讓我們的生活變得如此美好，所以今后我要好好學習化學知識，并要留心生活中的點點滴滴，要思考很多事情發(fā)生的根本性原因?！苯處煼Q贊學生并給出相應評價。

通過班級同學分享自己的TE例子，不僅可以讓學生通過綜合、概括、總結(jié)小組各成員的發(fā)言，真切地體會到討論的意義，碰撞出思想的火花，還可以鍛煉學生的表達能力與勇氣。在整個思考、討論、分享TE的過程中，學生得到了批判性思維的訓練，期間運用了分析能力、解釋能力、說明能力、評價能力等一系列cT技能與尋求真理、自信心、求知欲等一系列cT傾向。從教師層面，可以觀察學生討論與表達中對能量變化知識的掌握情況，有益于后續(xù)針對學生的個人差異進行相應輔導。再者將變革性經(jīng)驗教學方法融入“能量變化”教學中，也符合化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，不僅可以擴大學生對能量變化的社會認識，讓他們將課堂所學緊密聯(lián)系生活實際，產(chǎn)生積極的情感體驗，還加強學生的化學思想與方法，從“能量觀”的角度看待、思考世界。

四、結(jié)論

大量研究證明將TE教學方式運用至課堂教學中，有助于學生理論聯(lián)系實際，并在探索事例的過程中獲得積極的情感體驗。而深度學習的培養(yǎng)要素中正是包含了此要點，即在學習了某一相應主題之后，學生產(chǎn)生了認知、思想方法、情感等方面的促進。當然，為了保證學生課后TE的有效產(chǎn)生，家長可以作為有力的干預手段，對學生進行監(jiān)督，許多研究家校合作的文獻也證明了家長的參與對學生的學習具有積極的促進作用。

變革性經(jīng)驗教學法作為一種新興的教學形式，能讓學生產(chǎn)生深度學習，但與此同時也給教師帶來了艱巨的任務。教師一方面需要充分了解相關(guān)概念的TE例子，結(jié)合例子為學生演示如何將知識概念與自身、與社會聯(lián)系起來，讓學生產(chǎn)生興趣，另一方面教師需要時時關(guān)注學生是否產(chǎn)生了相關(guān)的情感體驗，要盡量能關(guān)注到每一個學生，根據(jù)不同學生的個性特征及差異提出相應的解決措施。

現(xiàn)如今，國外對變革性經(jīng)驗教學方法雖有一些實證研究取得成果，但這種教學方法目前仍然處于探索過程中，而我國對這方面的研究還處于萌芽時期，因此還需要教育界各人士多關(guān)注、研究，使其更適應我國中學生的學習特點，并且多多挖掘、探討促進學生深度學習的教學方法。