“體驗學(xué)習(xí)圈”理論視角下的物理概念深度學(xué)習(xí)

汪明

摘要：庫伯的體驗學(xué)習(xí)圈是一種深度學(xué)習(xí)模型。物理概念學(xué)習(xí)運(yùn)用這一模型進(jìn)行教學(xué)，即以學(xué)生的前概念為基礎(chǔ)，進(jìn)行深度學(xué)習(xí)認(rèn)知，反復(fù)觀察和體驗生活中的經(jīng)驗與實踐，進(jìn)行批判性思考、比較與分類、歸納與演繹，然后再走向生活實踐中進(jìn)行檢驗，將概念內(nèi)化成科學(xué)的物理觀念，形成問題解決能力。

關(guān)鍵詞：體驗學(xué)習(xí)圈;深度學(xué)習(xí);反思;概括;檢驗評價

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-9094（2020）09A-0003-06

學(xué)習(xí)是一種經(jīng)歷和體驗，可看成是社會經(jīng)驗和歷史文化向個人知識轉(zhuǎn)化的過程。教學(xué)過程如果僅強(qiáng)調(diào)簡單的識記和理解，是無法讓學(xué)習(xí)者完成知識建構(gòu)的。作為一線教育實踐者，我們一直在思考如何建構(gòu)有利于學(xué)生批判性思維與實踐能力發(fā)展的教學(xué)模型。美國學(xué)者大衛(wèi)·庫伯（David A. Kolb）的體驗學(xué)習(xí)模型值得借鑒。他認(rèn)為，學(xué)習(xí)可以理解為一個行動、反思、理論和實踐循環(huán)往復(fù)的過程，體驗學(xué)習(xí)會走向深度學(xué)習(xí)[1]。因此，本文嘗試從庫伯體驗學(xué)習(xí)圈理論出發(fā)，結(jié)合深度學(xué)習(xí)內(nèi)涵與特征，以“加速度”概念教學(xué)為例，為學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供教學(xué)參考。

一、體驗學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)

（一）體驗學(xué)習(xí)

首先強(qiáng)調(diào)的是，體驗不等于體驗學(xué)習(xí)。近年來，學(xué)界有泛化體驗學(xué)習(xí)這一概念的傾向，把體驗學(xué)習(xí)等同于體驗活動，導(dǎo)致教學(xué)只停留在具體活動階段，忽略學(xué)習(xí)者個體經(jīng)驗的介入與體悟，雖然有做（doing）而無學(xué)習(xí)（learning）。在庫伯看來，學(xué)習(xí)不是知識的直接獲取，而是學(xué)習(xí)者體驗的轉(zhuǎn)換和知識的創(chuàng)造過程[2]。具體地說，學(xué)習(xí)是由具體體驗、反思觀察、抽象概括與行動應(yīng)用所組成的完整過程（如圖1）。在此過程中，學(xué)習(xí)者首先通過親身經(jīng)歷和思維參與，具體感知后獲得系統(tǒng)知覺;其次通過協(xié)作交流，對觀察到的事物進(jìn)行分析、評估和綜合，確認(rèn)自己的發(fā)現(xiàn)，澄清觀念事實;再次，將觀察與反思的結(jié)果進(jìn)行概括抽象，形成一般可靠性結(jié)論，或是就觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行解釋，尋求問題解決;最后，學(xué)習(xí)者還要學(xué)會遷移評價，在新的情境下進(jìn)行理論假設(shè)的正確性檢驗。因此，體驗學(xué)習(xí)的過程又稱為“體驗學(xué)習(xí)圈”。值得注意的是，盡管庫伯強(qiáng)調(diào)了具體體驗在學(xué)習(xí)中的重要性，但他也提醒學(xué)習(xí)者，不必總是從具體體驗開始，可以由“體驗學(xué)習(xí)圈”中的任何一點進(jìn)入學(xué)習(xí)過程。

（二）深度學(xué)習(xí)

“深度學(xué)習(xí)”有語境意義上的差別：一是計算機(jī)領(lǐng)域的“深度學(xué)習(xí)”（deep learning），它來源于機(jī)器學(xué)習(xí)，是一種基于對數(shù)據(jù)進(jìn)行表征的學(xué)習(xí)方式，是基于人腦結(jié)構(gòu)的一種計算機(jī)算法思維和問題解決模型。另一種是教育學(xué)領(lǐng)域的“深度學(xué)習(xí)”（deeper learning），指向“知識”和“學(xué)習(xí)”兩個核心，體現(xiàn)了全新的學(xué)習(xí)觀和知識觀。學(xué)者何玲與黎加厚（2005）在綜合國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，給出了深度學(xué)習(xí)的具體定義：深度學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在理解的基礎(chǔ)上，批判性地學(xué)習(xí)新的思想和事實，將它們納入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，并且能夠聯(lián)系不同的思想，將已有的知識遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學(xué)習(xí)[3]。北京師范大學(xué)郭華教授也率領(lǐng)團(tuán)隊開展了深度學(xué)習(xí)項目研究，指出深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)指向深度理解能力、知識遷移能力以及問題解決能力[4-5]。他闡釋了知識學(xué)習(xí)的目標(biāo)與過程等核心問題，如知識的批判性建構(gòu)、復(fù)雜問題解決、人際協(xié)作溝通等，提出深度學(xué)習(xí)將有助于學(xué)生適應(yīng)未來社會發(fā)展的諸多要求。由此可見，深度學(xué)習(xí)在關(guān)注學(xué)習(xí)內(nèi)容的同時，更著重于學(xué)習(xí)過程，更加注重批判性思維與問題解決能力的培養(yǎng)?？梢钥闯?，深度學(xué)習(xí)和體驗學(xué)習(xí)在強(qiáng)調(diào)原認(rèn)知、重視過程體驗、突出遷移和問題解決能力等方面不謀而合。

（三）體驗學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)的關(guān)聯(lián)模型

我們認(rèn)為，深度學(xué)習(xí)與體驗學(xué)習(xí)密切相關(guān)，具體體現(xiàn)在三個方面：其一，深度學(xué)習(xí)是基于知識和創(chuàng)造知識的學(xué)習(xí)過程，而知識是在體驗的轉(zhuǎn)換過程中才被創(chuàng)造的。知識的創(chuàng)造與個體經(jīng)驗相關(guān)，與知識產(chǎn)生的經(jīng)驗背景相關(guān)。如果教學(xué)把知識從其賴以存在的背景、意義和經(jīng)驗中剝離出來，成為抽象的符號，學(xué)習(xí)者就無法具體感知，也就談不上深度學(xué)習(xí)了。其二，深度學(xué)習(xí)通過知識的概括理解來建立認(rèn)知方式，批判性思維和創(chuàng)新性思維是其培育的核心目標(biāo)。它的顯著特征就是體驗與反思，是一種沉浸式或?qū)舆M(jìn)式學(xué)習(xí);而體驗學(xué)習(xí)從對情境的感知、觀察、感悟到問題的解決、理論的應(yīng)用，正是深度學(xué)習(xí)的意義建構(gòu)過程。其三，深度學(xué)習(xí)重視知識之間的充分關(guān)聯(lián)度。深度學(xué)習(xí)不是純粹的符號學(xué)習(xí)，而是承載著對知識所依存的文化內(nèi)涵的學(xué)習(xí)。體驗學(xué)習(xí)關(guān)注多維度地理解與領(lǐng)悟知識，尋求其與文化、經(jīng)驗和情境之間的內(nèi)在聯(lián)系，讓學(xué)習(xí)者成功地將社會知識內(nèi)化為個體的認(rèn)知體驗，達(dá)到對知識的意義建構(gòu)。

學(xué)習(xí)的本質(zhì)就是解決人認(rèn)識世界和適應(yīng)世界之間的辯證對立關(guān)系，其主要矛盾與學(xué)習(xí)者體驗學(xué)習(xí)的深度密切相關(guān)。對學(xué)習(xí)內(nèi)容的體驗方式是兩種形式：一是感知（即具體體驗），另一種是領(lǐng)悟（即抽象概括）。感知是指我們通過知覺，將情感與態(tài)度注入其中，與學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行融合體驗，在我們對學(xué)習(xí)情境感知之時，再應(yīng)用自身的認(rèn)知能力，通過領(lǐng)悟來獲取知識經(jīng)驗。值得注意的是，僅通過感知或是單純的領(lǐng)悟都不會獲取全部的事實真相，因為沒有具體經(jīng)驗的領(lǐng)悟一定是空洞的，而沒有邏輯推論的感知一定是盲目的，只有在感知與領(lǐng)悟之間達(dá)到辯證統(tǒng)一，學(xué)習(xí)才真正成為有意義的深度學(xué)習(xí)。在感知與領(lǐng)悟之間，學(xué)習(xí)者必須通過體驗的轉(zhuǎn)換才能完成和諧統(tǒng)一，體驗轉(zhuǎn)換也涉及兩種加工方式：內(nèi)涵轉(zhuǎn)換（即反思觀察）與外延轉(zhuǎn)換（即行動應(yīng)用）。兩種體驗轉(zhuǎn)換方式之間也是對立統(tǒng)一的辯證關(guān)系。可見，庫伯體驗學(xué)習(xí)圈理論是由具體體驗，經(jīng)反思觀察、抽象概括與行動應(yīng)用后再回到具體體驗所組成的完整過程[6-8]。其中，學(xué)習(xí)者處理好具體與抽象、反思與應(yīng)用之間的矛盾是課堂是否進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵（如圖2）。需要指出的，體驗學(xué)習(xí)不是一個單純的“平面循環(huán)”，也不是經(jīng)由具體體驗到主動檢驗一個循環(huán)就結(jié)束，而是一個螺旋上升的進(jìn)階過程，可以不斷地循環(huán)往復(fù)。也就是說，體驗學(xué)習(xí)中第一次循環(huán)到行動應(yīng)用，意味著下一次具體體驗的開始。

二、指向深度理解的體驗學(xué)習(xí)教學(xué)案例

課堂教學(xué)是課程改革的“最后一公里”。具體到物理教學(xué)，其研究范式離不開思維與實踐。它以概念與定律的形式來規(guī)范和影響科學(xué)研究進(jìn)程，對科學(xué)發(fā)展與創(chuàng)造起著啟示和創(chuàng)新的作用。實施深度學(xué)習(xí)，就是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識的同時，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行批判性思考，培育學(xué)生的理性精神和實踐能力，建立對于科學(xué)觀念的積極情感、對于事實和證據(jù)的科學(xué)態(tài)度，進(jìn)而學(xué)會用科學(xué)的思維方式來認(rèn)識事物和解決問題。下文筆者以人民教育出版社高中物理必修1中“加速度”概念教學(xué)為例來說明體驗學(xué)習(xí)的過程。

（一）為什么選擇“加速度”概念

加速度是物理初學(xué)者最先接觸而又較難理解的一個物理學(xué)概念，“是人類認(rèn)識史最難建立的概念之一，也是每一個初學(xué)物理的人最不易真正掌握的概念”[9]。加速度概念如此抽象，以至于我們很難借助日常感覺經(jīng)驗來構(gòu)建它。我們觀察生活中的物體運(yùn)動時，對運(yùn)動的軌跡、位移和運(yùn)動的快慢都有足夠的感性認(rèn)識，這有利于建構(gòu)“速度”概念。即使如此，學(xué)習(xí)者初次運(yùn)用極限思想建立“瞬時速度”概念時仍然十分困難，而生活中與“加速度”相關(guān)的物理現(xiàn)象并不多，因此構(gòu)建不易。

另一方面，加速度是速度矢量變化率，其內(nèi)涵十分豐富。其一，初學(xué)者構(gòu)建矢量概念有困難，對瞬時速度的矢量理解又覺得抽象，再來理解速度矢量變化和變化率則更加不易。其二，加速度概念是建立學(xué)生“運(yùn)動和相互作用”這一物理觀念的基石，各類教材都采用大概念進(jìn)階的方式，先研究勻變速直線運(yùn)動的加速度，然后逐漸走向變速直線運(yùn)動的加速度、拋體運(yùn)動加速度、圓周運(yùn)動加速度、再到簡諧運(yùn)動加速度等。加速度概念在力學(xué)中的地位非常重要，正如羅素評價：“加速度的基本重要性，也許是伽利略所有發(fā)現(xiàn)中最具有永久價值和最有效果的一個發(fā)展”[10]。因此，本文選擇“加速度”來應(yīng)用庫伯體驗學(xué)習(xí)圈，為物理概念教學(xué)提供了可借鑒的操作指南。

（二）體驗“加速度”的概念學(xué)習(xí)

在概念形成教學(xué)階段，教師根據(jù)體驗學(xué)習(xí)圈要求，先從具體經(jīng)驗出發(fā)，提出導(dǎo)引性問題，讓學(xué)生圍繞生活中“速度快”“速度變化大”“速度變化快”這三個主題，進(jìn)行觀察領(lǐng)悟，感受差異性，再進(jìn)行抽象概括，形成“加速度”這一概念。

【情境設(shè)計1】媒體展示：普通小汽車與旅客列車的速度都能達(dá)到100km/h，但所用的時間不同，小汽車起步時間大約20s，而列車所需時間500s。

教師（設(shè)計引導(dǎo)性問題）：誰的速度增加得快？兩種交通工具平均每秒速度分別增加多少？

學(xué)生：小汽車的速度增加得比較快，因為小汽車和火車發(fā)生相同的速度變化時，小汽車所用的時間較少。小汽車平均1s速度增加5km/h，火車平均1s速度增加0.2km/h。

【情境設(shè)計2】觀察表1，分別比較A、B、C、D、E和F，繼續(xù)研究它們的初速度、末速度和速度的變化量，比較它們每秒鐘速度變化量大小，你有什么新發(fā)現(xiàn)？

【情景設(shè)計6】進(jìn)行檢驗評價。讓學(xué)生說一說、想一想、做一做。進(jìn)行概念遷移，實現(xiàn)問題解決。

說一說：對于機(jī)械運(yùn)動而言，可以說“它運(yùn)動了多遠(yuǎn)”，這對應(yīng)著位移或路程概念;也可以說“它運(yùn)動有多快”，這對應(yīng)著速度概念;然而，在生活用語中，沒有與加速度所對應(yīng)的詞語。只有一些籠統(tǒng)的“快和慢”說法，有時對應(yīng)速度，有時對應(yīng)加速度。觀察表1和圖4，哪些是說明速度大，哪些是說明加速度大，你能舉出一些例子來嗎？

學(xué)生：“飛機(jī)飛得快”“飛人博爾特跑得好快”表示“速度大”;“賽車啟動很快”“汽車的急剎性能好”等表示“加速度大”。

想一想：一是類比平均速度與瞬時速度的關(guān)系，體會平均加速度與瞬時加速度概念的區(qū)別，鞏固對“極限”思想的理解。二是類比速度變化量與加速度的關(guān)系，體會變化率是變化量與變化時間的比值，如某一季節(jié)河流的水位隨時間變化，我國人口生育量會隨時間變化，等等。

做一做：草原上羚羊與獵豹的矛盾對立生存問題探討。大自然賦予羚羊的本領(lǐng)使它可以在4秒內(nèi)速度由零增加到100km/h，且能持續(xù)較長時間;而獵豹在4秒內(nèi)速度可以達(dá)到120km/h，但只能維持3分鐘。試問：獵豹和羚羊誰的速度增加得更快？試進(jìn)一步探究，獵豹如能捕獲羚羊，最初它們之間的距離最遠(yuǎn)為多少？

概括說來，課堂教學(xué)目的之一就是幫助學(xué)習(xí)者建構(gòu)理解社會知識所必需的經(jīng)驗。所以，體驗學(xué)習(xí)不只是一個單純的認(rèn)知過程，而是一種整體性的學(xué)習(xí)理論。在“加速度”概念教學(xué)中，先從學(xué)生的具體經(jīng)驗出發(fā)，以生活中普通小汽車與火車起步為例，并設(shè)置引導(dǎo)性問題，讓學(xué)生聚焦問題觀察，然后抽象概括，形成加速度概念，主動進(jìn)行應(yīng)用實踐。完成一個完整的體驗學(xué)習(xí)圈循環(huán)后，再設(shè)計引導(dǎo)性問題，誘發(fā)學(xué)生的態(tài)度情感，讓學(xué)生的知覺、思維、行為和自我反思一起參與到加速度矢量方向研究中去。如此這般，學(xué)習(xí)者知、情、意、行一起參與，使體驗學(xué)習(xí)圈螺旋式不斷循環(huán)上升，使學(xué)生對生活中的具象觀念有科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識，進(jìn)而讓學(xué)習(xí)者內(nèi)化學(xué)科概念。

三、“體驗學(xué)習(xí)圈”視角下物理概念深度學(xué)習(xí)的教學(xué)策略

1.循環(huán)使用體驗學(xué)習(xí)圈

庫伯認(rèn)為，學(xué)習(xí)不通過經(jīng)驗轉(zhuǎn)換，大多會呈現(xiàn)被動、膚淺的學(xué)習(xí)狀態(tài)，會缺乏對概念學(xué)習(xí)的深入理解。以知識化、網(wǎng)絡(luò)化為特點的未來社會需要學(xué)習(xí)者掌握批判與創(chuàng)造、樂于協(xié)作、善于溝通等綜合素養(yǎng)。因此，對核心概念的教學(xué)，需要循環(huán)使用體驗學(xué)習(xí)圈，使學(xué)生對核心概念的內(nèi)涵和外延得以深刻理解。

2. 減少同質(zhì)的體驗活動

但我們也要注意到，教師在喚醒學(xué)生具體經(jīng)驗學(xué)習(xí)時，盡量要減少同質(zhì)的體驗活動，經(jīng)驗的簡單重復(fù)不利于學(xué)生將反思觀察到現(xiàn)象進(jìn)行概括歸納。如在本節(jié)課中，“加速度”是物理學(xué)中重要概念，教學(xué)中教師進(jìn)行生活舉例絕不重復(fù)，觀察體驗與理論論證交替進(jìn)行，同時充分運(yùn)用形象與直覺、猜想與假設(shè)、類比與比較，歸納與演繹等多種思維方式，讓學(xué)生把具體經(jīng)驗上升到抽象概念，順利實現(xiàn)學(xué)生的知識遷移，并應(yīng)用到實際問題的解決中，發(fā)揮了庫伯體驗學(xué)習(xí)圈的最大功用，自然會促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成。

3.通過批判性思維建構(gòu)知識理解

在深度學(xué)習(xí)中，學(xué)生必須基于體驗和觀察，主動地對特定知識產(chǎn)生的背景、針對的問題、內(nèi)含的概念、潛在的假設(shè)、可能的影響、應(yīng)用的場景等，作全面的審慎考察，使其與相關(guān)知識體系建立關(guān)聯(lián)，以此建構(gòu)嚴(yán)密的知識結(jié)構(gòu)。這些認(rèn)識活動的實現(xiàn)，依賴于學(xué)生通過批判性思考，以理性思維的標(biāo)準(zhǔn)和開放思考的態(tài)度，多角度審視物理概念和原理。知識唯有通過理性地審視和科學(xué)地探究，才能獲得進(jìn)入學(xué)生心智領(lǐng)地的權(quán)利。

4.基于預(yù)設(shè)開展知識探究

在體驗學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過個性化的觀察、操作、思考、對話等活動，形成認(rèn)識。這樣的認(rèn)識帶有一定的獨(dú)特性和開放性，形成了課堂教學(xué)重要的生成性資源。然而，就大多數(shù)物理概念與原理的學(xué)習(xí)與探究而言，教學(xué)是有其穩(wěn)定的預(yù)設(shè)的，即在體驗探究開始之前，教師已經(jīng)對體驗需要達(dá)成的認(rèn)知目標(biāo)有了明確的認(rèn)識，學(xué)生是在預(yù)設(shè)目標(biāo)的引導(dǎo)下開展學(xué)習(xí)活動的。這體現(xiàn)了一段歷史時期內(nèi)真理的客觀性和實在性。當(dāng)然，師生們需要對體驗過程中生成的獨(dú)創(chuàng)性觀點保持開放和敏銳，因為其中隱含可能突破已有物理學(xué)認(rèn)知格局的契機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Kolb， A. D.2015. Experiential Learning： Experience as the Source of Learning and Development （Second Edition）[M]. New Jersey： Pearson Education. p.50.

[2]Kolb， A. D. 1984. Experiential Learning： Experience as the Source of Learning and Development （First Edition）[M]. New Jersey： Prentice-Hall. p.27.

[3]何玲，黎加厚.促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)[J].計算機(jī)教與學(xué)， 2005（5）：29.

[4]郭華.基于深度學(xué)習(xí)的教學(xué)改進(jìn)[J].教育科學(xué)論壇， 2015（4）：13.

[5]郭華.深度學(xué)習(xí)及其意義[J].課程·教材·教法，2016（11）：26.

[6]陳凱紅.庫伯經(jīng)驗學(xué)習(xí)理論觀照下成人教師的專業(yè)發(fā)展[J].高等繼續(xù)教育學(xué)報， 2018（3）：51.

[7]戚先鋒.庫伯經(jīng)驗學(xué)習(xí)理論——研究中小學(xué)教師繼續(xù)教育的新視角[J].繼續(xù)教育， 2008（4）：28.

[8]劉奉越.國外成人經(jīng)驗學(xué)習(xí)理論發(fā)展的比較研究[J].職教通訊， 2013（19）：41.

[9]趙凱華，羅蔚茵.2006新概念物理教程·力學(xué)[M].北京：高等教育出版社， 2006：18.

[10]中華人民共和國教育部師范司.運(yùn)動學(xué)[M]北京：人民教育出版社， 1999：22-23.

責(zé)任編輯：顏瑩