科學(xué)課深度學(xué)習(xí)的思考方向

王銳

本文以蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)《熱空氣與冷空氣》一課為例，闡述了深度學(xué)習(xí)在小學(xué)科學(xué)課堂中的具體體現(xiàn)。從教學(xué)目標(biāo)的制訂、教具的改造和問題情境的創(chuàng)設(shè)入手，反思原來課堂中存在的問題，給出了具體的解決方法;也給廣大科學(xué)教師提供了切實(shí)可行的三個(gè)思考方向，以期幫助教師們找到更多支持小學(xué)生深度學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。

深度學(xué)習(xí)是指基于理解的學(xué)習(xí)，是學(xué)生圍繞富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與、體驗(yàn)成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程。在這個(gè)過程中，學(xué)生可以批判性地學(xué)習(xí)新的思想和事實(shí)，將其融入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，并將已有的知識(shí)遷移到新的學(xué)習(xí)情境中，從而做出決策并解決學(xué)習(xí)中的問題。

深度學(xué)習(xí)在科學(xué)課堂上的體現(xiàn)則是學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等方法獲得大量的直接認(rèn)識(shí)經(jīng)驗(yàn)，通過閱讀、手機(jī)資料獲得豐富的間接認(rèn)識(shí)經(jīng)驗(yàn)，通過分析綜合整理信息、假設(shè)、尋找解釋和推理獲得由直接認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)化為間接認(rèn)識(shí)的經(jīng)驗(yàn)，通過合作、發(fā)表、討論、辯論獲得與他人交往的經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生在這種認(rèn)識(shí)與實(shí)踐相互轉(zhuǎn)化的經(jīng)歷中，從自己的經(jīng)驗(yàn)走向科學(xué)，將科學(xué)知識(shí)內(nèi)化為自己的知識(shí)。

從概念層次上來說，深度學(xué)習(xí)是真正有意義的學(xué)習(xí);從實(shí)踐操作來說，深度學(xué)習(xí)存在著很多困難，老師們難以把傳統(tǒng)的教學(xué)方法提升到支持學(xué)生“深度學(xué)習(xí)”的層次。目前的研究大多停留在理論層次或者只是給出了一些策略，然而我認(rèn)為只有從案例角度進(jìn)行研究，才能讓老師們看到“深度學(xué)習(xí)”在課堂上的可操作性，給老師們提供能直接借鑒的方法?？上У氖牵壳瓣P(guān)于深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)案例研究還很少，研究小學(xué)科學(xué)課堂案例的更是寥寥無幾。筆者在教學(xué)蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)《熱空氣與冷空氣》這一課時(shí)獲得了一些靈感，從以下三個(gè)方面對(duì)“深度學(xué)習(xí)”進(jìn)行了思考和實(shí)踐。

一、因材施教，深度思考教學(xué)目標(biāo)

在我還是實(shí)習(xí)生的時(shí)候，我就一直認(rèn)為一節(jié)課中最重要的是教學(xué)過程。后來隨著學(xué)習(xí)的深入和前輩們的指點(diǎn)，我越來越體會(huì)到教學(xué)目標(biāo)的設(shè)置才是核心。目標(biāo)對(duì)了，過程只是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的載體，過程的好壞影響著教學(xué)效果的優(yōu)劣。而若目標(biāo)定錯(cuò)了，也就是方向錯(cuò)了，再好的教學(xué)方法也是在走彎路。課標(biāo)和教參上的教學(xué)目標(biāo)不無道理，但它們都有普適性。換言之，就是學(xué)生在學(xué)完這節(jié)課后必須掌握的內(nèi)容，是最低標(biāo)準(zhǔn)，盲目照搬不符合學(xué)生學(xué)情，而應(yīng)深度加工教材，創(chuàng)造性地使用教材，應(yīng)根據(jù)課標(biāo)要求、學(xué)生“前概念”以及學(xué)生的學(xué)習(xí)能力制訂目標(biāo)，這就是以學(xué)定教，因材施教。

《熱空氣與冷空氣》是蘇教版小學(xué)科學(xué)“我們周圍的空氣”這單元中的第二課。學(xué)生通過學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)知道了冷空氣下降與熱空氣上升，并且知道了其中的原理。接著教師提問：

問：風(fēng)是怎么形成的？

生1：我們周圍的空氣在流動(dòng)。

追問：這節(jié)課學(xué)習(xí)了冷空氣和熱空氣，你能用學(xué)過的知識(shí)來解釋一下嗎？

生2：有的地方空氣是熱的，往上流動(dòng)，形成了向上的風(fēng)。有的地方空氣是冷的，空氣往下流動(dòng)，形成了向下的風(fēng)。

對(duì)于這個(gè)問題，基本上所有的同學(xué)都認(rèn)為是空氣的流動(dòng)形成了風(fēng)，是不是答到這種程度就可以了？我們來看看課標(biāo)對(duì)此知識(shí)點(diǎn)的要求，科學(xué)《課程標(biāo)準(zhǔn)（2017）》版在物質(zhì)世界3.3中提到“知道空氣的流動(dòng)是風(fēng)形成的原因”。通過課標(biāo)我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生1的說法似乎沒有錯(cuò)，如果出一道填空題他一定能寫出是“空氣流動(dòng)形成風(fēng)”，但是他的回答和本課內(nèi)容無關(guān)?？諝獾牧鲃?dòng)在前一節(jié)課《空氣的性質(zhì)》中已經(jīng)教過了，他是在用前一節(jié)課的內(nèi)容回答這節(jié)課的問題。也就是說他可以不用學(xué)這一節(jié)課就完成本課的教學(xué)目標(biāo)，那這樣的目標(biāo)有什么意義呢？我們仔細(xì)揣摩學(xué)生2的回答，不難發(fā)現(xiàn)，他對(duì)“風(fēng)的形成”的解釋是很表面的，他只關(guān)注到了冷熱空氣下降上升造成的縱向空氣流動(dòng)，但解釋不了空氣為什么會(huì)橫向流動(dòng)，學(xué)生2并沒有將所學(xué)知識(shí)理解透徹。

為了讓教學(xué)目標(biāo)更準(zhǔn)確，我先考查了同學(xué)們關(guān)于“風(fēng)的形成”的前概念，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)學(xué)生都能說出風(fēng)形成和空氣流動(dòng)有關(guān)。學(xué)生的認(rèn)知率如此之高，如果教學(xué)目標(biāo)還是原封不動(dòng)的話，如何能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，課堂教學(xué)又何來效率，更不用提“深度學(xué)習(xí)”了。

其實(shí)風(fēng)形成的真正原因應(yīng)該是冷熱空氣相互補(bǔ)充，空氣的循環(huán)流動(dòng)形成了風(fēng)。這種描述是學(xué)生憑借自己前概念回答不出來的，但又處在學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)內(nèi)，是學(xué)生需要深度學(xué)習(xí)才能理解的。這是有必要并且有方法進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的點(diǎn)。

因此，鑒于以上思考和對(duì)學(xué)生“前概念”的調(diào)查，為了利于學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，我因材施教，將此知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)提升了一個(gè)層次：通過對(duì)熱空氣上升和冷空氣下降的深度思考，能說出冷熱空氣循環(huán)流動(dòng)是風(fēng)形成的原因;通過使用并改進(jìn)風(fēng)的形成演示器，看見空氣循環(huán)流動(dòng)形成了風(fēng);能在具體情境中根據(jù)冷熱地區(qū)不同判斷風(fēng)向。

二、變中求立，深度研究教具改造

基于學(xué)生學(xué)情，我們將教學(xué)目標(biāo)升華了一個(gè)層次，滿足了學(xué)生深度學(xué)習(xí)的需要。但是教材中提供的教具依然是支持原來的教學(xué)目標(biāo)的，因此我們要對(duì)教具進(jìn)行改造。在我校省“十三五”規(guī)劃課題“支持小學(xué)生‘深度學(xué)習(xí)的學(xué)生盒開發(fā)研究”中指出，深度學(xué)習(xí)需要依賴實(shí)物作為載體;而小學(xué)生接觸科學(xué)學(xué)科時(shí)間不長，且都處在皮亞杰認(rèn)知結(jié)構(gòu)理論中具體運(yùn)算階段，雖然他們能進(jìn)行一定程度的抽象運(yùn)算，但運(yùn)算過程需要具體物體的支持，對(duì)那些不存在的事物或從沒發(fā)生過的事物還不能進(jìn)行思考。風(fēng)是存在的且每天都在發(fā)生，但是風(fēng)只能感受，看不見實(shí)體，所以針對(duì)本課新的教學(xué)目標(biāo)“通過對(duì)熱空氣上升和冷空氣下降的深度思考，能說出冷熱空氣循環(huán)流動(dòng)是風(fēng)形成的原因”，教具改造的方向就是讓學(xué)生看見風(fēng)的流動(dòng)，且流動(dòng)的原因是冷熱空氣下降和上升。如果學(xué)生在教師的幫助下能制作出這樣一件教具，那他一定對(duì)風(fēng)形成原因理解透徹，深度學(xué)習(xí)到的知識(shí)支持他做出新教具，新教具又能將深度學(xué)習(xí)的內(nèi)容真實(shí)地反饋出來，兩者相輔相成互相補(bǔ)充，學(xué)生的學(xué)習(xí)又怎么能不深入呢？

憑空創(chuàng)造一件新教具是很有難度的，而改造教具則可以說是站在前人的肩膀上了。我們來看原來的教具（如圖1）。

此教具底部有一個(gè)蠟燭，旁邊是不密封的，讓外面的空氣可以流進(jìn)透明通道內(nèi)。上面有一個(gè)輕質(zhì)金屬風(fēng)扇，點(diǎn)燃蠟燭加熱空氣會(huì)發(fā)現(xiàn)葉片旋轉(zhuǎn)?？墒沁@個(gè)儀器最多說明熱空氣是往上的，看不出冷熱空氣的循環(huán)關(guān)系。我先把這個(gè)教具演示了一遍，然后讓學(xué)生小組討論后提出改造方案，于是有了下面這個(gè)教學(xué)片段：

生1：我們覺得可以嘗試把下面堵住，如果風(fēng)扇不轉(zhuǎn)就說明沒有外部的冷空氣補(bǔ)充過來，即使加熱空氣了，也不會(huì)形成風(fēng)。

生2：那要怎么堵住呢？

生1：可以拿紙或者直接用手捂住。

師：這位同學(xué)提供了一種方案，我們來嘗試一下好不好。

實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，有的學(xué)生捂得不嚴(yán)有縫隙，上面的風(fēng)扇依然再轉(zhuǎn)，且手和紙離蠟燭太近，會(huì)發(fā)燙，萬一燒起來就是教學(xué)事故了。

生3：這種方法太不好了，感覺手忙腳亂，我剛才就差點(diǎn)被燙到了，而且我覺得我們這樣根本不算改造教具。

生4：用手堵不行我們可以用硬紙殼做一個(gè)套子，可以套上去也可以拿下來，還解放了手。

絕大多數(shù)同學(xué)覺得可以嘗試。

生5：我不同意剛才的方法。你們想熱空氣的上升可以通過風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)看出來，那么冷空氣流動(dòng)也應(yīng)該可以通過風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)看出來，我們可以想辦法在下面再裝一個(gè)通道和風(fēng)扇。（邊說邊拿兩個(gè)教具做演示，老師畫示意圖）

師：這位同學(xué)的想法很有創(chuàng)意。我們說空氣循環(huán)流動(dòng)形成風(fēng)。當(dāng)A管道里的空氣被加熱后，空氣上升，讓風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，形成了縱向的風(fēng)。A里面的空氣沒了，需要補(bǔ)充，于是冷空氣從外部進(jìn)入B管道，引起空氣流動(dòng)，這就是橫向的風(fēng)。而風(fēng)形成的完整過程如圖。這個(gè)教具比較復(fù)雜，課堂上來不及做，有興趣的同學(xué)可以利用課余時(shí)間找我，我們一起完成（如圖2）。

雖然課上沒有時(shí)間完成這個(gè)教具，但是學(xué)生經(jīng)歷了一個(gè)深度思考的過程，他們此時(shí)對(duì)“風(fēng)形成原因”的認(rèn)識(shí)是原本所達(dá)不到的。改造教具是基于原來的教具，而不是憑空的想象，降低了難度，節(jié)省了材料，讓學(xué)生更有參與感。這就是變中求立，變的是教具中支持不了學(xué)生深度學(xué)習(xí)的地方，立的是教學(xué)目標(biāo)和實(shí)物載體的有機(jī)結(jié)合。

三、知識(shí)應(yīng)用，深度分析問題情境

在前面的教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)基本完成了對(duì)“風(fēng)形成原因”的深度學(xué)習(xí)了，那么如何評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果呢。我覺得是看學(xué)生能否在一個(gè)情境中靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。根據(jù)布魯姆教育目標(biāo)分類中關(guān)于認(rèn)知領(lǐng)域的分類，應(yīng)用是指對(duì)所學(xué)習(xí)的概念、法則、原理的運(yùn)用。它要求在沒有說明問題解決模式的情況下，學(xué)會(huì)正確地把抽象概念運(yùn)用于適當(dāng)?shù)那闆r，屬于第三級(jí)別的目標(biāo)。

課上我提出了這樣一個(gè)情境：

海洋和陸地在早晚溫度是不同的，白天陸地溫度高，晚上海洋溫度高，那沿海城市白天和晚上風(fēng)的方向是怎么樣的？

學(xué)生剛聽到這個(gè)問題是毫無頭緒的，明明我們剛才學(xué)的是風(fēng)的形成，為什么和風(fēng)向能扯上關(guān)系。

師：我們平時(shí)所說的風(fēng)，是近地面的橫向風(fēng)。前面說到風(fēng)的形成和冷熱空氣運(yùn)動(dòng)有關(guān)，這題中哪里體現(xiàn)了溫度關(guān)系。

生1：白天陸地溫度高，晚上海洋溫度高。

師：同學(xué)們仔細(xì)想想風(fēng)向和溫度的關(guān)系，最好畫個(gè)圖。

生2：之前老師說風(fēng)的形成時(shí)展示過一幅圖，我把它記下來了，我發(fā)現(xiàn)在低處風(fēng)總是從低溫處流向高溫處。所以這題答案是白天風(fēng)從海洋吹向陸地，晚上風(fēng)從陸地吹向海洋。

師：這位同學(xué)很明白好記性不如爛筆頭的道理，他把老師的圖記了下來?；卮鸬臎]有問題。誰還能具體分析一下。

生3：白天陸地溫度高，所以陸地上的空氣上升了，留出缺口，海洋上相對(duì)冷的空氣補(bǔ)充過來，風(fēng)從海洋吹向陸地。晚上海洋溫度高，海洋上的熱空氣上升，陸地上的冷空氣補(bǔ)充過來，風(fēng)從陸地吹向海洋。

師：同學(xué)們?cè)趯W(xué)完科學(xué)知識(shí)后要學(xué)會(huì)把它用在具體問題中，找到關(guān)鍵點(diǎn)，問題就很容易解決。

課堂上我通過創(chuàng)設(shè)這樣一個(gè)情境考查了學(xué)生深度學(xué)習(xí)程度，而學(xué)生也通過這個(gè)問題將所學(xué)知識(shí)運(yùn)用起來，加深了理解，促進(jìn)了深度學(xué)習(xí)。

雖然深度學(xué)習(xí)目前理論層次的研究很豐富，但想將其用在現(xiàn)實(shí)的課堂教學(xué)中還有許多難度，要走的路還很長。筆者通過對(duì)《熱空氣與冷空氣》這節(jié)課的思考，為老師們提供了三個(gè)值得思考的方向，即從“教學(xué)目標(biāo)”“教具改造”“情境創(chuàng)設(shè)”入手，找尋支持小學(xué)生深度學(xué)習(xí)的方法。