指向深度學(xué)習(xí)的初中科學(xué)“五度”教學(xué)路徑

周建秋

（瑞安市塘下鎮(zhèn)羅鳳中學(xué)，浙江 溫州 325204）

發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是科學(xué)教學(xué)的根本目的，它為基礎(chǔ)教育課程改革指明了方向，為順應(yīng)國際教育發(fā)展潮流注入了新的動力.在科學(xué)課程中讓學(xué)生經(jīng)歷有深度的學(xué)習(xí)，其根本目的就是在正確理解科學(xué)概念和規(guī)律的基礎(chǔ)上發(fā)展科學(xué)思維能力，增強(qiáng)科學(xué)探究能力，發(fā)展批判性思維能力，有效地提升學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng).為此，教師應(yīng)理解深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵，優(yōu)化教學(xué)方法，積極地探索學(xué)生深度學(xué)習(xí)的有效路徑，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展.

1 學(xué)生深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

深度學(xué)習(xí)（Deeper learning）是由美國的學(xué)者Ference Marton和Roger Saljo提出來的.后來，由我國的學(xué)者黎加厚教授為其作出界定，賦予本土化的內(nèi)涵.他認(rèn)為深度學(xué)習(xí)是在理解的基礎(chǔ)上運(yùn)用分析、綜合、批判等高階思維解決問題的一種認(rèn)知方式，它能把已有的知識、概念、規(guī)律進(jìn)行遷移、應(yīng)用到新情境中，并能創(chuàng)造性地解決問題的深層次學(xué)習(xí).［1］學(xué)生學(xué)習(xí)是個體自主建構(gòu)的過程，學(xué)生往往帶著對事物的元認(rèn)知進(jìn)入課堂，會根據(jù)自己所需有計劃、有選擇地觀察現(xiàn)象、動手實(shí)踐或思考問題，教師要自始至終把自己定位成一個組織者或引導(dǎo)者，尊重學(xué)生自由表達(dá)與見解.深度學(xué)習(xí)是相對于淺層學(xué)習(xí)而言的，其兩者的學(xué)習(xí)維度特點(diǎn)比較如表1所示.從兩者的學(xué)習(xí)維度特點(diǎn)比較中可知，深度學(xué)習(xí)主要有4個特征.① 崇尚學(xué)生的內(nèi)在情感.情感為學(xué)生深度學(xué)習(xí)注入了動力，教師就要提高學(xué)生對科學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的思維張力.［2］② 重視學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng).科學(xué)探究是學(xué)生深度學(xué)習(xí)的重要體現(xiàn)，其通過質(zhì)疑、設(shè)計、討論、解釋、評價等活動推進(jìn)學(xué)習(xí)進(jìn)程，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要途徑.③ 關(guān)注學(xué)生的思維品質(zhì)發(fā)展.深度學(xué)習(xí)是運(yùn)用高階思維來支撐學(xué)習(xí)的，學(xué)生的思維品質(zhì)的發(fā)展是深度學(xué)習(xí)的核心.［3］④ 注重學(xué)生元認(rèn)知的參與.教師要打破知識呈現(xiàn)的單一形式，讓學(xué)習(xí)者能根據(jù)主題或問題從自身理解的角度組織或表達(dá)學(xué)習(xí)的結(jié)果.［4］深度學(xué)習(xí)時，要善于調(diào)動自己元認(rèn)知的參與，監(jiān)控認(rèn)知的得失，調(diào)整自己的認(rèn)知策略，以便于今后學(xué)習(xí)過程中修正認(rèn)知方式，解決問題，提高學(xué)習(xí)的效率.

表1 深度學(xué)習(xí)與淺層學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)維度特點(diǎn)比較

2 促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的初中科學(xué)教學(xué)路徑

2.1 創(chuàng)設(shè)認(rèn)知失調(diào)情境，增加學(xué)生熱愛科學(xué)知識的“溫度”

亞里士多德說：“思維從疑問和驚奇開始.”教師要創(chuàng)設(shè)認(rèn)知失調(diào)情境，使學(xué)生產(chǎn)生疑問，增加學(xué)生對科學(xué)知識的熱情.例如，在動能與勢能的轉(zhuǎn)化教學(xué)中，教師可以利用“魔罐”實(shí)驗，創(chuàng)造認(rèn)知沖突，吸引學(xué)生的好奇心，點(diǎn)燃學(xué)生心中渴求知識的“明燈”.取一個“王老吉”瓶（圖1），在它的頂端與底端各打2個小孔，用橡皮筋分別穿過瓶底與瓶頂上的2個小孔，將一個小鐵塊用細(xì)線系緊在橡皮筋的中間位置，橡皮筋兩端用牙簽固定（如圖2所示）.先把“王老吉”瓶放在比較緩的斜面上，自然松手，“王老吉”瓶就在斜面上滾動起來，先由慢到快再變慢，最后“王老吉”瓶又會從斜面底部自動往上滾，如此往復(fù)多次.這種有違生活情境的事件，會引起學(xué)生的好奇，引發(fā)認(rèn)知沖突，產(chǎn)生“為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象”的問題，并萌發(fā)主動獲取知識的心向，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣.

圖1

圖2

2.2 利用問題化教學(xué)策略，拓寬解決問題思維的“寬度”

（1）運(yùn)用變式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性.

變式教學(xué)能多角度，多側(cè)面地反映事物的本質(zhì)，因此它能提高學(xué)生思維的靈活性.變式教學(xué)能從不同條件、不同的方向、不同物質(zhì)、不同過程等視角來考查，提高問題解決的能力，增加思維的廣度.例如，對于液體的密度的測量，可以用天平、量筒、燒杯等儀器來測量.變換條件，如果只有天平、燒杯、水等儀器，沒有量筒，怎樣測量液體（牛奶）的密度？如果只有量筒、水等儀器，沒有天平，怎樣測量液體（牛奶）的密度？例如，在學(xué)習(xí)了伏安法測電阻之后，可以變換條件，采用變式教學(xué).如有電池組（未知電壓數(shù)值）、定值電阻R0、未知電阻Rx、電流表一只，開關(guān)、導(dǎo)線若干，設(shè)計電路測定未知電阻Rx的值.如有電池組（未知電壓數(shù)值）、定值電阻R0、未知電阻Rx、電壓表一只，開關(guān)、導(dǎo)線若干，設(shè)計電路測定未知電阻Rx的值.

（2）利用開放性問題，培養(yǎng)學(xué)生思維的開放性.

教師要利用開放性問題，搭建任務(wù)驅(qū)動活動的平臺，引導(dǎo)學(xué)生采取小組合作的方式設(shè)計實(shí)驗方案，鼓勵學(xué)生主動積極思考，主動參與，在設(shè)計過程中獲得深刻的體驗，將科學(xué)方法內(nèi)化為自己的行為，從而培養(yǎng)學(xué)生思維的開放性.

例如，在學(xué)習(xí)了電路知識以后，教師可以設(shè)計一個開放性問題，有兩只小燈泡串聯(lián)在電路中，電路連接正確，其中1只小燈泡壞了.現(xiàn)在有導(dǎo)線、電流表、小燈泡3種器材，請你選擇一個合理器材，檢測出哪只小燈泡壞了？學(xué)生們拿到實(shí)驗器材后，興致很高，邊討論邊活動，現(xiàn)場氣氛很好.設(shè)計實(shí)驗方案如表2所示.

表2 學(xué)生檢測電路情況的實(shí)驗方案

（3）注重實(shí)驗裝置評價分析，培養(yǎng)學(xué)生思維的批判性.

批判性作為深度學(xué)習(xí)的特征之一，它要求學(xué)習(xí)者不迷信于書本、不拘泥于權(quán)威、不輕信教師的對錯，而是善于思考，發(fā)現(xiàn)錯誤，并不斷探索，求證，直到得到正確的結(jié)果發(fā)現(xiàn).［5］為此，在科學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)不拘泥于書本上的結(jié)論.教材中標(biāo)準(zhǔn)答案，用批判的眼光看待問題，有意識地培養(yǎng)學(xué)生批判思維能力.例如，在測量滑動摩擦力大小時，實(shí)驗裝置還存在一定缺陷.因此，我們可以引導(dǎo)學(xué)生評價分析，不斷地改進(jìn)，培養(yǎng)學(xué)生思維的批判性（如表3所示）.

表3 測量滑動摩擦力大小的不同裝置

對實(shí)驗裝置的評價，既讓學(xué)生理解了實(shí)驗裝置的功能，豐富了科學(xué)知識，又讓學(xué)生從實(shí)驗裝置的細(xì)微差別中甄別優(yōu)劣，培養(yǎng)了學(xué)生思維批判能力.

2.3 挖掘知識背后隱含的育人價值，感受科學(xué)文化內(nèi)涵的“深度”

科學(xué)知識常常是以結(jié)論等靜止的形態(tài)展現(xiàn)在學(xué)生面前，如果教師沒有挖掘知識背后隱藏的觀念、思想，學(xué)生就會感受不到科學(xué)特有的魅力與內(nèi)在蘊(yùn)涵的文化.［6］例如，電流的測量這節(jié)課的主要內(nèi)容有電流強(qiáng)度的概念、電流的單位、電流表的使用規(guī)則與測量.教師不僅要把外顯的科學(xué)知識展現(xiàn)給學(xué)生，更要關(guān)注科學(xué)知識的文化取向，開發(fā)科學(xué)知識的育人功能.因此，教師要挖掘隱藏在電流測量中的思想與方法，如圖9所示.簡單電路中的電流大小轉(zhuǎn)化為燈泡的亮度，為了建立電流的概念，與水流進(jìn)行類比.電流強(qiáng)度的概念運(yùn)用比值定義法引出.通過電流表的讀數(shù)練習(xí)和使用，學(xué)生要學(xué)會測量的基本技能和提高與他人合作交流能力.在教學(xué)過程中，教師還應(yīng)該適當(dāng)?shù)赝诰蚩茖W(xué)史的教育價值，滲透人文教育，提升學(xué)生人文素養(yǎng).挖掘安培科學(xué)史的資源，激發(fā)學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)和專心致志的科學(xué)研究精神.通過電流與生活、技術(shù)、社會關(guān)系的介紹，滲透STS教育，讓學(xué)生了解科技發(fā)展對社會和人類生活的影響，使學(xué)生形成正確的價值取向.通過這樣的教材分析、理解與設(shè)計，理順并制訂深度學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師才能在課堂教學(xué)中有目的地落實(shí)落細(xì)深度思維方法，才能做到教學(xué)的頂層設(shè)計與教學(xué)實(shí)踐的統(tǒng)一，才有可能在真正意義上促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí).

圖9 電流的測量蘊(yùn)含的思想與方法

2.4 重視知識內(nèi)在聯(lián)系，提升知識之間意義的“關(guān)聯(lián)度”

布魯納認(rèn)為結(jié)構(gòu)化的知識才是普適性最廣、遷移性最強(qiáng)的知識.在教學(xué)中，知識通常以碎片化的形式表征，缺乏整體布局，而且無知識結(jié)構(gòu)體系可言，不利于學(xué)生整體建構(gòu).教師可以在知識整理過程中，表征知識內(nèi)在的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生對知識的深度理解.例如，在學(xué)習(xí)了光的反射定律以后，教師可以把光的直線傳播與光的反射定律建立聯(lián)系，形成知識網(wǎng)絡(luò)，如圖10所示.又如，根據(jù)力與運(yùn)動的關(guān)系，可以構(gòu)建圖11所示的知識結(jié)構(gòu).上述的知識結(jié)構(gòu)能夠清晰地展現(xiàn)力與運(yùn)動狀態(tài)的關(guān)系，一目了然地告訴我們力與運(yùn)動狀態(tài)的關(guān)系，能夠把分散的知識點(diǎn)整合成穩(wěn)固的整體，舍繁就簡，去粗取精，把無序的知識變成有序的知識結(jié)構(gòu)，更有利于學(xué)生對知識的遷移應(yīng)用.

圖10 光的直線傳播與反射知識結(jié)構(gòu)圖

圖11 力與運(yùn)動狀態(tài)的知識結(jié)構(gòu)

2.5 依托科學(xué)探究活動，提高解決真實(shí)問題的“高度”

學(xué)生在學(xué)習(xí)大氣壓與生活關(guān)系時，傳統(tǒng)教學(xué)是以教師為中心，講授活塞抽水機(jī)的構(gòu)造、原理等，讓學(xué)生記住，再讓學(xué)生練習(xí)加以鞏固.如果依托科學(xué)探究活動，通過游戲的方式以創(chuàng)制一臺抽水機(jī)，讓學(xué)生經(jīng)歷解決真實(shí)問題的過程，就能更好地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的方法，提高解決真實(shí)問題的“高度”，促進(jìn)科學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展.［7］教師提供一個透明塑料水管，一塑料桶的自來水.設(shè)置一個游戲活動，游戲活動的規(guī)則是只利用這個塑料水管與自己的雙手，運(yùn)用大氣壓的原理，把水從下面抽上來.首先，教師先請一位學(xué)生上臺表演，用塑料水管與自己的雙手嘗試把水抽上來.學(xué)生嘗試游戲活動，結(jié)果不能成功地把水抽上來.接著，教師與學(xué)生一起分析塑料管能抽水的原因，如圖12所示.塑料管深入塑料水桶里時，用手封住塑料管上端，水就被大氣壓托住了（如圖12a所示）.當(dāng)手松開后，水又會落下來.所以，當(dāng)水還沒有來得及下落時，塑料管要提前下落.這時，手要松開塑料管的上端，讓水再次流入塑料管里.提起塑料管時，用手再次封住塑料管的上端.也就是說，水管“向上閉向下開”，不斷往復(fù)，水就能一點(diǎn)點(diǎn)抽上來（如圖12b、c所示）.教師親自實(shí)驗演示，先把水管深入塑料桶中，用手封住塑料管上端，上下快速地移動塑料管，往復(fù)幾次，水就從塑料管中抽上來.然后，教師再請一位學(xué)生上臺演示，結(jié)果，學(xué)生還不能掌握游戲的訣竅，不能把水抽上來，非常失望.教師提出問題，有沒有其他裝置替代手，降低游戲的難度呢？教師拿出一個水閥，塞到塑料管的上端，快速地上下移動水管，水就立刻抽上來了.教師繼續(xù)請一位學(xué)生上臺演示，結(jié)果，學(xué)生成功地把水抽上來了.教師讓學(xué)生緩慢地上下移動水管，學(xué)生發(fā)現(xiàn)水不能抽上來.教師引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗，如何緩慢地上下移動水管，也能把水抽上來呢？學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)，緩慢地移動水管，水能從塑料管的底端流出來.只要在塑料管的底端安裝一個單向水閥，水就“只進(jìn)不出”了.這樣，無論怎樣移動水管，誰都能抽上來.這個游戲活動由于研究目的明確，方法新穎，具有挑戰(zhàn)性與創(chuàng)造性，學(xué)生興趣很高.學(xué)生學(xué)到的不是教師灌輸?shù)臅局R，而是學(xué)會了創(chuàng)造性解決問題的科學(xué)方法.

圖12 塑料管抽水原理示意圖

3 結(jié)語

總之，指向核心素養(yǎng)的深度學(xué)習(xí)是科學(xué)教學(xué)的目標(biāo)，是落實(shí)立德樹人的基本任務(wù).教師應(yīng)根據(jù)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，抓住科學(xué)核心知識、概念，挖掘知識背后隱含的育人價值，滲透思想與方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，優(yōu)化學(xué)生思維品質(zhì)，提升學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識，落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng).