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    指向深度學(xué)習(xí)的知識結(jié)構(gòu)化水平診測的探索

    2023-09-08 05:16:31楊梓生鄧錦松
    化學(xué)教學(xué) 2023年8期
    關(guān)鍵詞:教學(xué)評價深度學(xué)習(xí)

    楊梓生 鄧錦松

    摘要: 深度學(xué)習(xí)旨在促進知識結(jié)構(gòu)化,實現(xiàn)知識向素養(yǎng)轉(zhuǎn)化。評價學(xué)生知識結(jié)構(gòu)化水平的達成情況,是“素養(yǎng)導(dǎo)向”教學(xué)應(yīng)解決的問題?;谏疃葘W(xué)習(xí)重視內(nèi)容邏輯關(guān)聯(lián)、認識思路建構(gòu)、情感價值體悟、核心觀念統(tǒng)整的教學(xué)追求,提出知識關(guān)聯(lián)、認識思路、核心觀念等結(jié)構(gòu)化水平的診測構(gòu)想。以義務(wù)教育化學(xué)課程“燃燒與滅火”單元為例,對三種結(jié)構(gòu)化的內(nèi)涵及診測實施進行了闡述。

    關(guān)鍵詞: 深度學(xué)習(xí); 知識結(jié)構(gòu)化; 教學(xué)評價; 義務(wù)教育化學(xué)課程; 燃燒與滅火

    文章編號: 10056629(2023)08004504中圖分類號: G633.8文獻標識碼: B

    根據(jù)學(xué)科核心素養(yǎng)的屬性,研究者提出“以問題情境為場域、以整合的知識為基石、以深度學(xué)習(xí)為路徑”的素養(yǎng)發(fā)展機制,強調(diào)教學(xué)應(yīng)以核心觀念統(tǒng)整學(xué)科內(nèi)容、情景任務(wù)驅(qū)動深度學(xué)習(xí),從而提升知識結(jié)構(gòu)化水平、促進核心素養(yǎng)的發(fā)展[1]。因此,為促進學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展,診斷學(xué)生的深度學(xué)習(xí)是否有效發(fā)生,成為“教、學(xué)、評一體化”中“評”的重要環(huán)節(jié)。立足學(xué)習(xí)結(jié)果看,評估學(xué)生深度學(xué)習(xí)是否有效發(fā)生,關(guān)鍵在于診測學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)化水平。日常教學(xué)開展學(xué)生知識結(jié)構(gòu)化水平的測評,需要理解深度學(xué)習(xí)的知識結(jié)構(gòu)化教學(xué)追求,進而建立相應(yīng)的行動策略。本文以義務(wù)教育化學(xué)課程“燃燒與滅火”單元為例來作闡釋。

    1 深度學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)化追求

    深度學(xué)習(xí)強調(diào)優(yōu)化教學(xué)情境任務(wù),驅(qū)動學(xué)生在學(xué)科實踐活動中自主發(fā)現(xiàn)知識、實現(xiàn)知識的意義建構(gòu),同時強調(diào)學(xué)習(xí)者秉持特定價值觀念、立足特定視角思路、以知識為工具分析與解決問題,實現(xiàn)知識的系統(tǒng)掌握與知識的遷移應(yīng)用的轉(zhuǎn)化共生[2],從而發(fā)展與完善認知、提升知識結(jié)構(gòu)化水平。因此,深度學(xué)習(xí)的知識結(jié)構(gòu)化追求,不僅指向?qū)W科內(nèi)容邏輯關(guān)聯(lián)的一般意義上的知識結(jié)構(gòu)化,而且強調(diào)學(xué)生結(jié)合知識的發(fā)生發(fā)展過程抽提認識思路以拓展知識結(jié)構(gòu),同時還強調(diào)在學(xué)科實踐活動過程中獲得情感價值體悟,最終建構(gòu)核心觀念以實現(xiàn)學(xué)科內(nèi)容、認識思維、情意價值的高度融合[3]。具體來說,深度學(xué)習(xí)知識結(jié)構(gòu)化的教學(xué)追求主要包含如下四個方面。

    1.1 注重內(nèi)容邏輯關(guān)聯(lián)

    學(xué)科內(nèi)容(知識點)間具有特定的內(nèi)在邏輯聯(lián)系。深度學(xué)習(xí)的知識結(jié)構(gòu)化建構(gòu),首要任務(wù)是解決知識點之間的邏輯關(guān)聯(lián)問題。無疑,理解知識點間的邏輯關(guān)聯(lián),有效建立化學(xué)事實性知識、概念原理性知識等的聯(lián)系并形成特定的知識結(jié)構(gòu),有利于減輕學(xué)生的認知負荷,有利于知識的記憶提取與遷移應(yīng)用。因此,深度學(xué)習(xí)十分關(guān)注知識的邏輯關(guān)聯(lián),為實現(xiàn)學(xué)習(xí)“減負提質(zhì)增效”、發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)奠基。如“燃燒與滅火”學(xué)習(xí)單元,強調(diào)學(xué)生建立“燃燒的本質(zhì)與條件完全燃燒與不完全燃燒、爆炸滅火的方法與原理”等內(nèi)容的關(guān)聯(lián)。當(dāng)然,知識點間的邏輯關(guān)聯(lián)是低層次的知識結(jié)構(gòu)化,學(xué)習(xí)時加以準確把握雖然很有必要,但不足以有效提升學(xué)生的思維水平、發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

    1.2 關(guān)注認識思路建構(gòu)

    立足知識點間的關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu),雖然一定程度上體現(xiàn)知識的邏輯關(guān)系,但因與情境脫離、沒能轉(zhuǎn)化為分析解決問題的視角與思路,總體上還是屬于靜態(tài)的、惰性的學(xué)科知識,難以在陌生情境下有效調(diào)用,故對素養(yǎng)發(fā)展貢獻不大。因此,促進素養(yǎng)發(fā)展的深度學(xué)習(xí),需要實現(xiàn)“惰性知識”向有利于真實復(fù)雜情境中應(yīng)用的“有活力的知識”轉(zhuǎn)化[4]。實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵,在于學(xué)生結(jié)合學(xué)習(xí)過程和知識發(fā)生發(fā)展過程,抽提問題解決的認識視角與思路,提升學(xué)科思維水平。如“燃燒與滅火”單元,基于前述內(nèi)容邏輯關(guān)聯(lián)的理解與建構(gòu),應(yīng)進一步抽提建立審視化學(xué)變化的能量與條件等認識視角,立足于能量變化與反應(yīng)條件分析化學(xué)反應(yīng)的認識思路,建立學(xué)科內(nèi)容、認識視角與認識思路的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。

    1.3 重視情感價值體悟

    指向素養(yǎng)培育的深度學(xué)習(xí),強調(diào)“重建知識教學(xué)的實踐意義”,指引學(xué)生開展真實情境下的實踐活動,強化學(xué)習(xí)過程的反思性思維,從而領(lǐng)悟知識價值、涵養(yǎng)必備品格、建立正確價值觀念[5]。顯然,重視情感價值體悟,體現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)“注重培育對學(xué)生整體生活以意義乃至終身幸福至關(guān)重要的品質(zhì)與價值”的內(nèi)在特質(zhì)與目標追求[6]。這既是核心素養(yǎng)培育的需求,更是驅(qū)動學(xué)生持續(xù)深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵所在。如“燃燒與滅火”單元,不僅要幫助學(xué)生掌握燃燒條件與滅火原理等內(nèi)容及其關(guān)聯(lián)、建立立足能量變化與反應(yīng)條件分析審視燃燒反應(yīng)的視角與思路,更應(yīng)讓學(xué)生認識燃燒在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用,欣賞化學(xué)反應(yīng)造福人類的獨特價值,領(lǐng)悟合理利用與調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的重要性等[7]。

    1.4 強化整合水平提升

    促進素養(yǎng)發(fā)展的深度學(xué)習(xí),強調(diào)將知識習(xí)得過程轉(zhuǎn)化為素養(yǎng)發(fā)展過程,從而在深刻理解學(xué)科知識的基礎(chǔ)上,將學(xué)科知識內(nèi)化為正確的價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力等,實現(xiàn)對學(xué)科知識、認識思路和價值觀念一體性的整合理解[8]。這正是《義務(wù)教育化學(xué)課程標準(2022年版)》強調(diào)“大概念引領(lǐng)的課堂教學(xué)”的追求所在[9]。如“燃燒與滅火”的單元學(xué)習(xí),強調(diào)以燃燒反應(yīng)為載體建構(gòu)“物質(zhì)的變化與轉(zhuǎn)化”主題大概念,以此關(guān)聯(lián)統(tǒng)攝燃燒與滅火等學(xué)科內(nèi)容、審視化學(xué)反應(yīng)的思路與方法、化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用價值以及合理調(diào)控的意義等方面,達成“反應(yīng)需要條件→條件對反應(yīng)影響→根據(jù)需要調(diào)控反應(yīng)條件→促進社會可持續(xù)發(fā)展”等整合性理解,促進知識的高度結(jié)構(gòu)化。

    2 知識結(jié)構(gòu)化測評的構(gòu)想

    前面所述的深度學(xué)習(xí)的教學(xué)追求,折射出深度學(xué)習(xí)強調(diào)在學(xué)科內(nèi)容邏輯聯(lián)系、認識思路關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、核心觀念整合統(tǒng)攝三個方面達成知識結(jié)構(gòu)化的要求,它們即為《普通高中化學(xué)課程標準(2017年版2020年修訂)》所強調(diào)的知識關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化、認識思路結(jié)構(gòu)化、核心觀念結(jié)構(gòu)化[10]。認真分析它們的內(nèi)涵邏輯,可以發(fā)現(xiàn)三者對應(yīng)的結(jié)構(gòu)化水平是逐步提升的,前者為后者的建構(gòu)奠定基礎(chǔ),而后者是對前者的抽提概括。從深度學(xué)習(xí)目標追求和學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展來看,核心觀念結(jié)構(gòu)化最為關(guān)鍵。如何根據(jù)三種關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵及要求,科學(xué)測評學(xué)生知識結(jié)構(gòu)化水平?基于文獻研究和實踐探索,提出如下三種知識結(jié)構(gòu)化水平測評的行動構(gòu)想。

    2.1 內(nèi)容關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化測評

    內(nèi)容關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化水平,反映了學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)內(nèi)容(主要為學(xué)科事實性知識和概念原理性知識)內(nèi)在邏輯聯(lián)系的理解程度。因此,這一水平的測評,需要綜合考量學(xué)習(xí)所包含的學(xué)科內(nèi)容、學(xué)科內(nèi)容的內(nèi)涵要求以及不同內(nèi)容之間的邏輯關(guān)聯(lián)等。如何開展內(nèi)容邏輯關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化水平測評?可采取的一種路徑是讓受測者繪制學(xué)科內(nèi)容網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖[11](如思維導(dǎo)圖、概念結(jié)構(gòu)圖、反應(yīng)流程圖等)。如“燃燒與滅火”單元,可讓學(xué)生繪制燃燒的本質(zhì)與條件、完全(不完全)燃燒、爆炸、滅火的方法與原理等相關(guān)內(nèi)容的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖,并根據(jù)所繪制的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖,立足圖中的“點”(知識點)“線”(知識點與知識點之間的聯(lián)系)和“連接詞”(連線兩端知識點的關(guān)聯(lián)中介)三者的科學(xué)性、豐富性、層次性、邏輯性等方面來評估。教學(xué)實踐與實證研究證明,學(xué)生繪制的反應(yīng)圖等內(nèi)容網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖是評估學(xué)生知識結(jié)構(gòu)化水平的有效工具[12]。

    2.2 認識思路結(jié)構(gòu)化測評

    “從哪兒想”“怎么想”是化學(xué)學(xué)科思維方式的兩個重要方面?!皬哪膬合搿狈从痴J識角度(如微觀、定量、平衡等),對應(yīng)為認識物質(zhì)及其變化等的側(cè)面、角度或切入點;“怎么想”則為認識思路,其內(nèi)核是指對物質(zhì)及其變化研究的程序、線路或框架[13]。為此,認識思路結(jié)構(gòu)化水平的測評,應(yīng)考量學(xué)生面臨具體的化學(xué)問題時,立足怎樣的視角、按照怎樣的程序去分析問題并能否合理調(diào)用知識解決問題。這正是“燃燒與滅火”所在主題的“能基于真實的問題情境,多角度分析與解決生產(chǎn)生活中有關(guān)的化學(xué)變化的簡單問題”的“學(xué)業(yè)要求”的體現(xiàn)[14]。測評時,可設(shè)置包含真實情境任務(wù)的簡答(解答)或設(shè)計類學(xué)科書面作業(yè),根據(jù)學(xué)生的作答過程與設(shè)計結(jié)果(包括情境任務(wù)的識別與轉(zhuǎn)化、分析解決的角度與思路、作答結(jié)果的要素與邏輯等)進行認識思路結(jié)構(gòu)化水平的評價。

    2.3 核心觀念結(jié)構(gòu)化測評

    核心觀念(大概念)具有整合學(xué)科知識、學(xué)科思維和情感價值等功能。核心觀念的建構(gòu)與理解程度,決定了個體面對真實復(fù)雜情境任務(wù)時,基于特定價值觀念指引、立足特定視角思路并以學(xué)科知識為工具分析、解決問題的思維過程及結(jié)果表現(xiàn)。因此,核心觀念結(jié)構(gòu)化水平的測評,需要設(shè)置情境任務(wù)較為復(fù)雜、考查要求較為綜合隱蔽的學(xué)科實踐性作業(yè),以此評估學(xué)生在學(xué)科實踐活動過程中表現(xiàn)出的“所知”“所能”“理解”“所成”等的理解整合水平[15]。如檢測學(xué)生對“燃燒與滅火”單元“物質(zhì)的變化與轉(zhuǎn)化”核心觀念的建構(gòu)理解水平,需結(jié)合情景任務(wù)重點評估學(xué)生在問題解決過程中能否有效調(diào)用單元知識進行科學(xué)決策與實踐應(yīng)用、理解通過調(diào)控條件和合理利用化學(xué)反應(yīng)的重要性以及感悟化學(xué)反應(yīng)對生產(chǎn)生活及社會可持續(xù)發(fā)展的重要性等。

    除了繪制知識網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖、學(xué)科書面作業(yè)以及學(xué)科實踐活動外,還可采用座談、訪談等方式來測評。具體操作為:基于先行擬定的問題(話題),如“請談?wù)剬Ρ締卧獙W(xué)習(xí)內(nèi)容之間邏輯關(guān)聯(lián)的理解”(測評內(nèi)容邏輯關(guān)聯(lián)水平)、“基于本單元的學(xué)習(xí),如何利用相關(guān)知識分析與解決相關(guān)問題”(測評認識思路結(jié)構(gòu)水平)、“請結(jié)合具體案例,談?wù)剬φ{(diào)控反應(yīng)條件與合理利用化學(xué)反應(yīng)及其重要性的理解”(測評核心觀念結(jié)構(gòu)水平)等,組織開展談話活動,并對談話結(jié)果進行加工分析。當(dāng)然,若能結(jié)合前面三類測評結(jié)果再輔以座談、訪談的方式進行評價(訪談前,基于學(xué)生測評任務(wù)情況及所體現(xiàn)的知識結(jié)構(gòu)化水平的初步研判,確定訪談目標需要進而擬定訪談問題或話題),必能得到更準確的測評結(jié)果。

    3 “燃燒與滅火”單元測評題例

    為增進教師對前述相關(guān)方面的理解并掌握好測評實踐的操作,下面提供“燃燒與滅火”單元知識結(jié)構(gòu)化水平測評的三個參考題例,對如何開展測評活動作進一步分析說明。

    例1 本單元學(xué)習(xí)了燃燒與滅火的相關(guān)知識,請用概念圖等形式呈現(xiàn)相關(guān)內(nèi)容及其聯(lián)系。如有必要,可在所繪制的圖示下方備注必要的文字說明,闡述為什么畫出這樣的概念圖。對于無法在圖示中表述的其他內(nèi)容,也可一并補充說明。

    本題例旨在測評學(xué)生對本單元內(nèi)容的邏輯關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化水平。對于概念圖,不同學(xué)生必將采用不同方式加以呈現(xiàn)。由于良好的內(nèi)容關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化水平能夠?qū)λ鶎W(xué)的核心內(nèi)容建立起富有層次的邏輯關(guān)聯(lián),評價時應(yīng)結(jié)合學(xué)生呈現(xiàn)的概念圖,重點關(guān)注如下兩個方面:一是是否包含了燃燒的本質(zhì)與條件、完全燃燒與不完全燃燒、緩慢燃燒與燃燒引起的爆炸、滅火的方法與原理、不完全燃燒帶來的能源環(huán)境問題、爆炸的危害與利用等核心知識(體現(xiàn)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的深廣度水平);二是能夠準確反映上述方面的邏輯關(guān)系(體現(xiàn)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的精準度水平)。知識結(jié)構(gòu)的深廣度與精準度(包括內(nèi)隱的關(guān)聯(lián)度和層次性)越好,則內(nèi)容關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)化水平越高。

    例2 媒體常有“酷暑期間,行駛在高速公路上的長途運輸重型汽車輪胎發(fā)生自燃”的新聞報道。汽車輪胎為何會自燃?若有司機向你請教如何避免重型汽車長途運輸過程中輪胎自燃,你將給出怎樣的建議?

    引發(fā)輪胎自燃的誘因是多方面的,如輪胎內(nèi)部或與地面的摩擦使輪胎熱量累積而不斷升溫引發(fā)自燃,制動系統(tǒng)故障或非正常使用導(dǎo)致摩擦增強、發(fā)熱增大而使輪胎溫度過高引發(fā)自燃。對于九年級學(xué)生,雖然對輪胎自燃的多方面誘因不可能全面了解、輪胎自燃的詳細機理不可能認識到位,但輪胎自燃涉及的核心知識——摩擦力做功生熱、燃燒的條件,是可以結(jié)合自身經(jīng)驗和課程學(xué)習(xí)而理解與掌握的,這也正是評價任務(wù)所期望考查的。即評價任務(wù)要求學(xué)生立足燃燒反應(yīng)的因果關(guān)系,根據(jù)自燃的“果”分析自燃的“因”(摩擦力做功生熱導(dǎo)致輪胎熱量積累使溫度升高并達到著火點)、根據(jù)自燃的“因”提出預(yù)防輪胎自燃的建議(如何減少摩擦以避免輪胎熱量積累)。無疑,對于本問題任務(wù)的解決,僅記住燃燒條件、滅火方法等知識是不夠的,需要從反應(yīng)條件的角度、立足燃燒的“因”與“果”的關(guān)系進行推論預(yù)測,從而很好地評價學(xué)生的認識思路結(jié)構(gòu)化水平。評價的關(guān)鍵在于學(xué)生能否準確識別情境任務(wù)并轉(zhuǎn)化為燃燒條件性問題、能否立足燃燒條件的視角和燃燒“因”與“果”的關(guān)聯(lián)分析思路,準確推測輪胎自燃的原因、提出預(yù)防輪胎自燃的相應(yīng)措施。由于認識思路對應(yīng)為學(xué)科思維的問題,故通過問題任務(wù)的分析解決以評價學(xué)生認識思路的結(jié)構(gòu)化水平,需要關(guān)注學(xué)生情境識別與任務(wù)轉(zhuǎn)化、問題分析與解決過程中思維的敏捷性、縝密性和解答結(jié)果的完整性。思維越敏銳、縝密,答案越嚴謹,認識思路結(jié)構(gòu)化水平就越高。

    例3 請獨立或以小組協(xié)作的方式,制訂預(yù)防學(xué)校家屬樓(或小區(qū)建筑物)火災(zāi)的方案(包括萬一發(fā)生火災(zāi)應(yīng)采取的措施),并以“致學(xué)校教職工家屬(或小區(qū)業(yè)主)做好預(yù)防火災(zāi)工作的一封信”的形式加以呈現(xiàn)[16]。

    系統(tǒng)掌握燃燒與滅火等相關(guān)學(xué)科內(nèi)容、學(xué)會從燃燒反應(yīng)條件控制的視角分析并解決問題、增進對“合理利用與調(diào)控化學(xué)反應(yīng)重要性”的認識、促進“物質(zhì)的變化與轉(zhuǎn)化”的大概念理解與運用是本單元學(xué)習(xí)的核心追求,也是單元知識結(jié)構(gòu)化水平最高層次的表現(xiàn)。本測評任務(wù)要求學(xué)生基于調(diào)查實踐,在了解建筑物結(jié)構(gòu)、家用燃料(能源)使用、物品存放特點等基礎(chǔ)上,立足燃燒反應(yīng)條件控制的視角并調(diào)用燃燒與滅火相關(guān)知識,綜合解決如何做好真實生活中預(yù)防火災(zāi)的復(fù)雜問題。這樣的實踐任務(wù),能較好地測評學(xué)生核心觀念結(jié)構(gòu)化水平。評價的關(guān)注點在于學(xué)生問題解決過程中的表現(xiàn)與結(jié)果,尤其是結(jié)果(信件)能否準確反映建筑物、燃料及相關(guān)物品存放的主要特點,能否提出多樣化的預(yù)防火災(zāi)的意見建議,以及兩者間是否存在邏輯自洽性。與火災(zāi)或防火有關(guān)的建筑物等特點概括越全面,與建筑物等特點相關(guān)的防火意見建議越多樣、關(guān)聯(lián)越緊密,則學(xué)生核心觀念的結(jié)構(gòu)化水平越高。

    深度學(xué)習(xí)強調(diào)學(xué)生對學(xué)科知識的深度加工,達成知識結(jié)構(gòu)化的建構(gòu),從而實現(xiàn)知識向素養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。因此,如何準確評估學(xué)生知識結(jié)構(gòu)化達成水平以確定學(xué)生深度學(xué)習(xí)是否真實有效發(fā)生,是“素養(yǎng)導(dǎo)向”教學(xué)應(yīng)深入研究的問題。前面已圍繞深度學(xué)習(xí)的教學(xué)追求、知識結(jié)構(gòu)化水平的類型及其評價等方面進行了闡釋與探討,并結(jié)合具體案例對知識結(jié)構(gòu)化水平測評進行了分析,期望能助力教師的教學(xué)研究與測評實踐。當(dāng)然,知識結(jié)構(gòu)化測評是一項復(fù)雜的工作,其深入開展還需綜合考慮課程內(nèi)容特點、學(xué)習(xí)進階要求等,這些方面有待更為深入的理論研究與實踐探索。

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    *全國教育科學(xué)規(guī)劃教育部重點課題“導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)的知識結(jié)構(gòu)化循證課例及行動路徑研究”(DHA2205030)的研究成果。

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