推進《建一座橋》教學(xué)中的深度學(xué)習(xí)

◇陳慶裕（福建：泉州市豐澤區(qū)第五中心小學(xué)）

深度學(xué)習(xí)是一個被應(yīng)用于教育界的新興概念，它意在幫助學(xué)習(xí)者掌握人工智能技術(shù)，深度學(xué)習(xí)也是一個更加深入的學(xué)習(xí)方法，目的在于培養(yǎng)學(xué)生的理解能力和解決實際問題的能力，深度學(xué)習(xí)還是一個以整合知識點為核心的教學(xué)方法，幫助學(xué)習(xí)者積極自主地、批判性地掌握新知識點。深度學(xué)習(xí)重視學(xué)習(xí)者的興趣和批判性，這與傳統(tǒng)的淺層學(xué)習(xí)方法有很大差別。

2022 年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》強調(diào)，教師要創(chuàng)設(shè)真實問題情境，通過學(xué)生的體驗、操作和制作，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中感受技術(shù)與工程的基本特點，體會技術(shù)與工程對人們生產(chǎn)生活的影響、對社會進步的推動，以及科學(xué)、技術(shù)、工程之間的相互促進關(guān)系。在這個過程中，如何讓深度學(xué)習(xí)成為小學(xué)科學(xué)教學(xué)實施的有效手段，以改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，使他們從消極接收轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極投入、從封閉式思維轉(zhuǎn)變?yōu)檫w移式融合、從人云亦云轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾魈剿鳎罱K讓他們喜歡上科學(xué)課？

以深度學(xué)習(xí)概念為基礎(chǔ)，我們以《建一座橋》這一堂典型的技術(shù)與工程課為例，深入探討如何在小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)中更好地實施這一理念。

《建一座橋》是一門充滿挑戰(zhàn)性的科學(xué)課，它將“參與性”和“實踐性”的理論與實際操作技能結(jié)合，讓學(xué)生根據(jù)已有的經(jīng)驗、材料和限制性條件，通過研究設(shè)計，將任務(wù)轉(zhuǎn)化為操作，控制相關(guān)變量，最終完成作品的制作、改進和創(chuàng)新，從而培養(yǎng)其思考能力、創(chuàng)新能力和解決問題的能力。創(chuàng)新實踐是中國學(xué)生成長的關(guān)鍵素質(zhì)之一。

然而，在實際教學(xué)中，許多學(xué)生僅僅機械地完成教學(xué)工作，生硬地拼湊“一座橋”模型，致使模型千篇一律。因此，深度教學(xué)下的小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)應(yīng)該重點關(guān)注以下幾點。

一、關(guān)注生活實際，奠定學(xué)生深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)

在《建一座橋》新課的開始階段，教師可以將重點放在與本課教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的社會熱點議題、實際生活現(xiàn)象上，并通過實驗教學(xué)活動來引導(dǎo)學(xué)生思考這些現(xiàn)象，從而培養(yǎng)他們的共情能力。

師：最近你們是否關(guān)注了《泉州晚報》的一則新聞，報道稱我們城東與臺商投資區(qū)之間將建設(shè)一座新的大橋，以便人們能夠更加便捷地通行。如果你是一位橋梁設(shè)計師，你能夠運用所學(xué)的橋梁知識和技能，設(shè)計出一個精美的橋梁模型嗎？

生：能啊，我們將……

師：為了城市的發(fā)展，你們真有想法。建大橋是城市跨江跨海的妙招，城市要發(fā)展，我們要出行。雖然建一座橋并不是一件容易的事，但是利用學(xué)過的知識，我們也可以試著“建橋”，為我們的城市建設(shè)出謀劃策。

現(xiàn)在，我們有一個建橋的目標(biāo)，看到中國有許多世界知名的大橋，我感到非常自豪。我也設(shè)計建造了一座橋，并展示了它的樣子。不知道這座橋的承載能力如何，我們來測試一下。

師：你們覺得我的橋牢固嗎？

生：看起來不怎么牢固，承載能力差。

師：為什么？你認(rèn)為我建造的這座橋有什么缺陷？它的承載能力不夠強大嗎？

生1：橋面厚度不足。

生2：連接處缺乏穩(wěn)固性。

生3：材料抗彎曲性能較差。

生4：建筑設(shè)計缺乏合理性。

結(jié)合實際情況，我們接下來可以確定橋梁建造流程一般可分為以下幾步：第一步，團隊合作進行初步規(guī)劃，就是設(shè)計橋梁的初步方案；第二步，開展一些前期準(zhǔn)備工作，包括制訂方案、模型建造，以及做好預(yù)算工作和稱重測試；第三步才是橋梁的建造，以及后面通車試驗和自評、他評等。當(dāng)然，這些步驟在課堂中是有所取舍的。

教師以真實問題為基礎(chǔ)，將“有源之水”當(dāng)作科學(xué)實驗的主體，不但可以培養(yǎng)學(xué)生研究事物、解決問題的能力，更能激起他們關(guān)注社會現(xiàn)象的好奇心，讓科學(xué)實驗更加接近日常生活，更加貼合他們的實際。因此，科學(xué)實驗題目應(yīng)該與學(xué)生的年齡特征相匹配。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，教師必須在上課前全面掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并根據(jù)他們的興趣、要求、認(rèn)識水平和現(xiàn)有知識來設(shè)置科學(xué)實驗主題。另外，科學(xué)實驗選題應(yīng)該根據(jù)每個學(xué)生的發(fā)展情況，與學(xué)科目標(biāo)和內(nèi)容相協(xié)同，并具有挑戰(zhàn)性。如此才能有效調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)他們的探索才能。

二、整合單元內(nèi)容，充實學(xué)生深度學(xué)習(xí)任務(wù)

在科學(xué)技術(shù)和教育理念不斷精進的情況下，學(xué)生所需要了解和掌握的知識體系越發(fā)龐大，以碎片化為單位的教學(xué)方法已經(jīng)無法滿足當(dāng)下對知識輸出的需求。在追求核心素養(yǎng)教育改革的背景下，教師更要注重教學(xué)的整體性，基于核心概念，發(fā)展學(xué)生對學(xué)科知識的深度理解，以單元教學(xué)為抓手，幫助學(xué)生實現(xiàn)學(xué)習(xí)進階。

通常認(rèn)為，科學(xué)大概念的學(xué)習(xí)有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)觀念。科學(xué)大概念是科學(xué)領(lǐng)域中有一定組織結(jié)構(gòu)、相互聯(lián)系的科學(xué)概念和模型，《以大概念進行科學(xué)教育》一書中就提出了類似的整合概念的觀點。

在課標(biāo)理念落實到教學(xué)實踐的過程中，我們就要綜合考慮：如何對單元進行整體認(rèn)知和系統(tǒng)建構(gòu)？單元整合學(xué)習(xí)的主要路徑是什么？如何基于核心概念、關(guān)鍵能力等完成單元設(shè)計？《建一座橋》是一堂綜合課，它將學(xué)生在前幾課中學(xué)習(xí)的知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，讓他們設(shè)計出一座小橋，以此更好地理解橋梁的結(jié)構(gòu)和功能。通過這節(jié)課，學(xué)生可以更深入地了解橋梁的構(gòu)造，并能夠動手制作一座小橋。

“形狀與結(jié)構(gòu)”這個單元的重點，在于幾何形狀對建筑結(jié)構(gòu)的影響。學(xué)生需要深入理解這些知識，才能夠從折到搭再到建，最終實現(xiàn)知行合一。每個教學(xué)實驗過程都能夠有效地提高其邏輯思維水平，建、造過程尤其重要，它是學(xué)生高級思維發(fā)展的重要過程，建立在折、搭以及學(xué)生認(rèn)知系統(tǒng)基礎(chǔ)上。為了讓學(xué)生更好地將所有知識點融會貫通，教師應(yīng)該有效地將單元教學(xué)內(nèi)容進行整合，以此提高他們的實踐性。通過這種方式，學(xué)生的實際探究水平將得以提高，他們在探索新知識時，也能更好地將所有觀念關(guān)聯(lián)起來，從而使認(rèn)知系統(tǒng)得到進一步完善。

在設(shè)計堅固的橋梁之前，需要準(zhǔn)備一些基本的材料，包括報紙、設(shè)計單、膠帶、剪子和標(biāo)尺。材料很簡單，然而，紙的特性決定了它的抗扭曲能力很差。因此，在設(shè)計橋梁時，必須考慮到紙的抗拉和抗壓特性。紙是“薄板型”材料，因此我們需要考慮如何提高它的抗扭曲能力。此外，我們還需要考慮大橋的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這二者之間存在著密切的聯(lián)系和作用。最后，由于紙用量是限制的，我們的大橋由幾部分組成，每部分用多少材質(zhì)，以及如何緊密地聯(lián)系在一起，都需要全面考慮和確定……學(xué)生應(yīng)該自己考慮。你看，《建一座橋》的學(xué)習(xí)如果沒有前面打下基礎(chǔ)，后面的綜合運用便顯得蒼白。

單從材料上看，所選材料要容易剪裁，又要相對結(jié)實，可以為學(xué)生提供很大的想象和創(chuàng)造空間。本活動要求學(xué)生設(shè)計與制作貼近生活現(xiàn)實的橋。首先，用紙造橋要考慮哪些問題。用紙去造橋，需要綜合考慮許多因素，如材料的特性和數(shù)量、形狀和結(jié)構(gòu)、部件的組合和連接等等。其次，測試評價我們的橋。制作好紙橋之后的步驟，是一個規(guī)定且必要的過程，同時也是培養(yǎng)學(xué)生能力的環(huán)節(jié)，如培養(yǎng)表達(dá)、評價的能力。

在單元內(nèi)容整合后的實踐教學(xué)活動中，教師可以結(jié)合學(xué)習(xí)中經(jīng)常遇到的情況，布置一些具有問題性的任務(wù)，以此充實課堂內(nèi)容，同時也讓學(xué)生更加深入地了解“設(shè)計是要為生活服務(wù)的”，從而有利于他們邏輯思維能力的培養(yǎng)。在橋的建筑中，學(xué)生深入探討了幾何形狀如何影響建筑的單元主線，這不僅幫助他們掌握了科學(xué)分析方法，而且還能夠提高他們的認(rèn)知轉(zhuǎn)換和綜合技巧。

三、發(fā)展批判思維，重構(gòu)學(xué)生深度學(xué)習(xí)方向

根據(jù)我國義務(wù)教育階段的實際情況和需求，2022 年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》提出四個內(nèi)涵發(fā)展要求：正確認(rèn)識、合理思考、探索實施和態(tài)度責(zé)任。

科學(xué)思維是科學(xué)能力的核心，其培養(yǎng)貫穿在科學(xué)知識與方法的教學(xué)中。“批評”不僅僅是一種抨擊和懷疑，而且是一種客觀的思考方式。它要求學(xué)生以獨立的思考和分析的方式來評價和分析事物或現(xiàn)象，從而得出更加準(zhǔn)確的結(jié)論和決策。它不僅要求學(xué)生能夠真實地思考，還要求他們避免被外界的觀點所左右?？茖W(xué)課在于訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，而這種知識水平的核心在于他們是否具備批判性思維。因此，教師應(yīng)該重視培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，讓他們能夠真實地對待事物，放棄對權(quán)威的崇拜，打破思維定式，勇敢地表達(dá)自己的觀點。然而，在實際教學(xué)中，“見異思遷”的實驗設(shè)計被一些學(xué)生任意修改，這種情況嚴(yán)重阻礙了他們批判性思維的發(fā)展。

在《建一座橋》的設(shè)計實驗中，當(dāng)各小組的草圖被展示出來時，“與眾不同”的設(shè)計也表現(xiàn)出“令人難以理解”。

走進這樣的小組，你會發(fā)現(xiàn)，他們的成員已經(jīng)意識到自己的不同，而且開始了討論，愈來愈激烈。諸如，是不是我們的設(shè)計出錯了？需不需要重新改一改？……質(zhì)疑是值得肯定的。

此時，教師應(yīng)該積極鼓勵他們通過組內(nèi)和跨組研討來發(fā)現(xiàn)問題，并且要積極表揚那些不盲從大眾、勇于堅持自我想法、實事求是的學(xué)生。這樣，學(xué)生才能在充分認(rèn)可客觀現(xiàn)實的情況下，勇敢地表達(dá)自己的見解，而不是盲目追隨他人的意見。

科學(xué)思維是一種復(fù)雜的思維過程，它可以分為基本形式、高階形式和深層次形式。基本形式包含抽象思考、表象思考和直觀思考，而高階形式則包含批判性思維和創(chuàng)新思維。2022 年版課標(biāo)將這些思考方式融合在一起，強調(diào)了經(jīng)典的社會科學(xué)思維類型，并給出了模型建構(gòu)、推理論證和創(chuàng)新等概念，以幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用知識。在教學(xué)中，教師要善于引導(dǎo)，善于抓住學(xué)生思維的閃光點，從而促進學(xué)生的思維方式從基本形式到高階形式，形成思維的飛躍。

在較系統(tǒng)完整的深度學(xué)習(xí)活動中，我們能感受到科學(xué)技術(shù)在其中發(fā)揮的重要作用，每一項都包含很多科學(xué)原理。可以這么說，沒有科學(xué)技術(shù)的支撐，就不能完成任何工程，遇到的種種困難和技術(shù)難關(guān)也是對科學(xué)技術(shù)提出的進一步要求。因此，科學(xué)技術(shù)進步支持工程的實施，工程也推動著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展。通過這種形式可使學(xué)生主動感受工程與技術(shù)的關(guān)系。

在深度學(xué)習(xí)概念下的科學(xué)課堂實踐活動中，教師應(yīng)采用科學(xué)有效合理規(guī)范的教學(xué)模式，努力讓學(xué)生從被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃樱瑥臏\層轉(zhuǎn)變?yōu)樯钊?，以提升小學(xué)實驗的教學(xué)水平。