在深度學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)

李萬(wàn)益

摘? 要：2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：義務(wù)教育科學(xué)課程是一門體現(xiàn)了科學(xué)本質(zhì)的綜合性基礎(chǔ)課程，具有實(shí)踐性，旨在培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)。課程標(biāo)準(zhǔn)從課程性質(zhì)和課程目標(biāo)的角度闡述了科學(xué)學(xué)科。文章在對(duì)標(biāo)學(xué)習(xí)新課程標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程中，聯(lián)系課堂教學(xué)實(shí)際，探索和實(shí)踐了學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的培訓(xùn)方面，從科學(xué)核心素養(yǎng)、深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵以及基于核心素養(yǎng)發(fā)展的科學(xué)深度學(xué)習(xí)策略等角度，探究了教育科學(xué)出版社三年級(jí)上冊(cè)“空氣占據(jù)空間”這一課的教學(xué)實(shí)例。

關(guān)鍵詞：核心素養(yǎng)；深度學(xué)習(xí)；科學(xué)思維

要想在深度學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，需要教師有目的和方法，以學(xué)生為主體，以課堂為陣地，以科學(xué)實(shí)踐為載體，在提高學(xué)生的創(chuàng)造性想象力的前提下，給予學(xué)生自由發(fā)揮、大膽創(chuàng)造的空間，及時(shí)運(yùn)用多種方式進(jìn)行引導(dǎo)，讓學(xué)生在探究的過(guò)程中，能夠更加積極、深入地參與其中，不斷增強(qiáng)他們的探究意識(shí)和探究能力。

一、科學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)課程的過(guò)程中，會(huì)逐步形成適應(yīng)個(gè)人終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的正確價(jià)值觀、必備品格和關(guān)鍵能力，這是科學(xué)課程育人價(jià)值的集中體現(xiàn)，具體包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐和態(tài)度責(zé)任等方面。

其一，對(duì)比前幾版的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，可以發(fā)現(xiàn)科學(xué)課程的核心素養(yǎng)由“知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀”到“科學(xué)知識(shí)、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境”，再到“科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任”，發(fā)生了較大變化，進(jìn)一步凝練了學(xué)科素養(yǎng)，有利于教師通過(guò)教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)評(píng)價(jià)從核心素養(yǎng)的視角來(lái)觀察和促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

其二，在新課程標(biāo)準(zhǔn)中，科學(xué)核心素養(yǎng)的四個(gè)方面是一個(gè)有機(jī)的整體，即科學(xué)觀念是科學(xué)課程本質(zhì)屬性的集中體現(xiàn)，是其他素養(yǎng)的基礎(chǔ)；科學(xué)思維不僅是學(xué)習(xí)科學(xué)應(yīng)該具備的關(guān)鍵能力，還是適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的核心思維方式，科學(xué)探究是學(xué)生形成其他素養(yǎng)的主要途徑，也是一種關(guān)鍵能力；態(tài)度責(zé)任是學(xué)生基于對(duì)科學(xué)觀念的深度理解，在科學(xué)探究的支撐下，通過(guò)科學(xué)內(nèi)化形成的必備品格，是社會(huì)主義核心價(jià)值觀在科學(xué)課程中的集中體現(xiàn)。

其三，核心素養(yǎng)是學(xué)生課程目標(biāo)、教育理想和育人價(jià)值的集中體現(xiàn)；是核心素養(yǎng)在特定學(xué)科內(nèi)容中的具體化、操作化表達(dá)；是學(xué)生在接受特定學(xué)科教育過(guò)程中形成的科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任的綜合表現(xiàn)。比如在“空氣占據(jù)空間”這一課中，由核心素養(yǎng)派生出來(lái)的教學(xué)目標(biāo)，有以下幾個(gè)方面：一是在科學(xué)觀念上，讓學(xué)生明確空氣占有一定的空間，并且遍布各個(gè)角落；二是在探究實(shí)踐和科學(xué)思維上，讓學(xué)生能用簡(jiǎn)單的材料設(shè)計(jì)小實(shí)驗(yàn)，并能按照設(shè)計(jì)要求做實(shí)驗(yàn)；三是在科學(xué)態(tài)度上激發(fā)學(xué)生研究興趣，并能團(tuán)結(jié)合作、樂于交流和尊重事實(shí)。

二、深度學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

其一，深度學(xué)習(xí)最早源于布魯姆的目標(biāo)教學(xué)。1956年，布魯姆等人在《教育目標(biāo)分類學(xué)》一書中將認(rèn)知領(lǐng)域分為知道、領(lǐng)會(huì)、應(yīng)用、分析、綜合以及評(píng)價(jià)六個(gè)層次。其中，知道、領(lǐng)會(huì)、分析三個(gè)方面屬于低階思維，即淺層學(xué)習(xí)；分析、綜合和評(píng)價(jià)三個(gè)方面屬于高階思維，即深度學(xué)習(xí)。

其二，從學(xué)習(xí)方式上而言，深度學(xué)習(xí)是一種主動(dòng)地聯(lián)系與理解、尋找模型與證據(jù)的高水平認(rèn)知的學(xué)習(xí)方式，與之相對(duì)應(yīng)的是機(jī)械學(xué)習(xí)和記憶孤立信息的淺層學(xué)習(xí)方式；從學(xué)習(xí)過(guò)程來(lái)看，深度學(xué)習(xí)是一個(gè)學(xué)生積極參與和高度投入的學(xué)習(xí)過(guò)程；從學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)上而言，深度學(xué)習(xí)是通過(guò)讓學(xué)生真正理解學(xué)習(xí)內(nèi)容從而使學(xué)生能夠提取所學(xué)知識(shí)解決不同的新問(wèn)題；從學(xué)習(xí)目標(biāo)來(lái)談，深度學(xué)習(xí)是學(xué)生勝任學(xué)習(xí)、工作與生活的知識(shí)和技能的總稱，主要包括掌握核心學(xué)科知識(shí)、批判性思維和復(fù)雜問(wèn)題解決、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、有效溝通、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)毅力等六個(gè)維度的基本能力。

其三，課堂是開展學(xué)習(xí)的主陣地，課堂將教師、學(xué)生和知識(shí)緊密地聯(lián)系在一起，學(xué)習(xí)，是實(shí)現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展的過(guò)程，是培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力、必備品格和正確價(jià)值觀的過(guò)程，只有達(dá)成這樣目標(biāo)的學(xué)習(xí)才可以說(shuō)是“深度學(xué)習(xí)”。隨著課程改革的深入，深度學(xué)習(xí)進(jìn)入科學(xué)教育的視野，成了落實(shí)科學(xué)課程目標(biāo)、促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的有效路徑。讓深度學(xué)習(xí)在科學(xué)探究中真實(shí)發(fā)生，培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，是當(dāng)前科學(xué)教師面臨的核心問(wèn)題。

三、基于核心素養(yǎng)發(fā)展的科學(xué)深度學(xué)習(xí)策略研究

（一）建構(gòu)問(wèn)題場(chǎng)景，激發(fā)科學(xué)態(tài)度

深度學(xué)習(xí)是觸及學(xué)生心靈深處的學(xué)習(xí)，是觸及深層興趣、情感和思維的學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)的過(guò)程是借助具有整合作用的實(shí)際問(wèn)題激活深層動(dòng)機(jī)，通過(guò)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的切身體驗(yàn)和深入思考及對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的融會(huì)貫通，促進(jìn)深度理解和實(shí)踐創(chuàng)新，進(jìn)而對(duì)學(xué)習(xí)者產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響的學(xué)習(xí)樣態(tài)。為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的深層動(dòng)機(jī)，教師精心設(shè)置積極思維的問(wèn)題場(chǎng)景十分必要。科學(xué)的問(wèn)題是思維的引子，也是科學(xué)實(shí)踐的起點(diǎn)，只有當(dāng)學(xué)生有疑惑時(shí)，他們才會(huì)思考、探索，從而發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造。

如進(jìn)行“空氣占據(jù)空間”一課教學(xué)時(shí)，教師可以通過(guò)口渴時(shí)喝完杯中的水為場(chǎng)景切入點(diǎn)，以“喝完水的水杯中是不是什么也沒有了？”為問(wèn)題的始發(fā)點(diǎn)，以“杯中有空氣或無(wú)空氣”為思維的碰撞點(diǎn)，并在實(shí)驗(yàn)桌上放置了水槽、玻璃杯、紙團(tuán)，讓學(xué)生通過(guò)這些材料探究“玻璃杯里的紙能不能濕”就成了一個(gè)因真實(shí)場(chǎng)景引發(fā)的真實(shí)任務(wù)。由于即將研究、解決的問(wèn)題是由學(xué)生自己提出的，此任務(wù)具有真實(shí)性，因此學(xué)生的深層動(dòng)機(jī)被激發(fā)，其興趣、情感和思維也全部投入問(wèn)題的解決中。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)紙團(tuán)并沒有濕，教師可再次設(shè)置挑戰(zhàn)性的問(wèn)題情境，學(xué)生在情境中，思維被調(diào)動(dòng)，從而再次產(chǎn)生問(wèn)題：“為什么紙團(tuán)不濕？”“水為什么進(jìn)不到杯中？”在討論和不斷的追問(wèn)中，再次進(jìn)入深刻而有效的思維活動(dòng)和探究活動(dòng)中。

只有思維積極參與的實(shí)踐探究，才是有效而深度的學(xué)習(xí)。一方面，教師從學(xué)生的年齡特征出發(fā)，激活學(xué)生原有的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)設(shè)了特定的問(wèn)題情境，這激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的深層動(dòng)機(jī)，使他們具有好奇心和探究熱情，樂于探究和實(shí)踐；另一方面，學(xué)生在真實(shí)任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，開展基于科學(xué)思維、基于科學(xué)證據(jù)的實(shí)事求是的研究，能夠積極建構(gòu)個(gè)人認(rèn)知結(jié)構(gòu)，進(jìn)行有意義的深度學(xué)習(xí)，從而形成自身的科學(xué)態(tài)度。

（二）搭建探究支架，引領(lǐng)探究實(shí)踐

深度學(xué)習(xí)應(yīng)該是學(xué)生全身心地充分自主參與，以及深度、全面激活多層神經(jīng)元的學(xué)習(xí)。覺知（即深度學(xué)習(xí)）必須建立在學(xué)習(xí)者的躬行上（實(shí)踐和深切的體驗(yàn)）。在科學(xué)課上，教師讓學(xué)生像科學(xué)家一樣圍繞“創(chuàng)設(shè)境”“提出問(wèn)題”“自主探究”“合作交流”“總結(jié)反思”“應(yīng)用遷移”六大基本要素展開科學(xué)探究，這無(wú)疑為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個(gè)包含科學(xué)思維的訓(xùn)練場(chǎng)。學(xué)生在探究的過(guò)程中，利用科學(xué)思維進(jìn)行質(zhì)疑、批判、思辨、反思，能逐步提出問(wèn)題和解決思路與方法，伴隨著基于科學(xué)探究的科學(xué)思維，深度學(xué)習(xí)就會(huì)悄然發(fā)生。

在“空氣占據(jù)空間”教學(xué)中，教師設(shè)計(jì)了三項(xiàng)環(huán)環(huán)相扣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，具體包括實(shí)驗(yàn)一：裝有紙的玻璃杯垂直壓入水中，觀察杯中的紙是否會(huì)濕；實(shí)驗(yàn)二：豎直壓下裝有紙的玻璃杯，然后傾斜杯口，觀察水杯子中的紙會(huì)不會(huì)濕；實(shí)驗(yàn)三：豎直壓下杯底有小孔的玻璃杯，然后打開小孔，觀察杯子中的紙會(huì)不會(huì)濕。引導(dǎo)學(xué)生按照科學(xué)實(shí)踐程序，層層深入地進(jìn)行探究。

實(shí)驗(yàn)一結(jié)束后，學(xué)生常會(huì)驚異于“為什么紙團(tuán)不濕”，在這個(gè)真實(shí)問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生能夠主動(dòng)猜想、判斷、分析、推理、評(píng)價(jià)，在思維碰撞中，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)二。學(xué)生第二次動(dòng)手實(shí)驗(yàn)不僅是動(dòng)手做，還在動(dòng)腦中證明了內(nèi)心的某個(gè)預(yù)測(cè)或結(jié)論。

此時(shí)教師抓住提問(wèn)、猜測(cè)、預(yù)測(cè)、假說(shuō)這些環(huán)節(jié)再次進(jìn)行思維的訓(xùn)練，讓學(xué)生在研討中展現(xiàn)其內(nèi)在的思維過(guò)程。學(xué)生開始重新思考、質(zhì)疑、篩選、修改和反駁他人提出的假設(shè)，學(xué)生的高階思維能力呈螺旋上升趨勢(shì)，思辨能力和表達(dá)能力也有所提高。

當(dāng)實(shí)驗(yàn)二結(jié)束后，學(xué)生認(rèn)為可能是“空氣保護(hù)了紙團(tuán)”，在得到同伴回應(yīng)后，學(xué)生便開始著手搜集證據(jù)、闡釋觀點(diǎn)，其解決問(wèn)題的意識(shí)就顯得更加主動(dòng)。

為了幫助學(xué)生進(jìn)行深度體驗(yàn)，教師提供了精心設(shè)計(jì)的典型材料作為深入思維的支架。當(dāng)教師出示底部帶有小孔的杯子時(shí)，學(xué)生的思維將再次被激發(fā)，第三次參與到實(shí)驗(yàn)中。學(xué)生在再次的深度參與中體驗(yàn)更為深切，此時(shí)，教師應(yīng)適時(shí)引導(dǎo)他們從紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)事物本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生把各種信息進(jìn)行分析、比較、抽象化，從而能夠?qū)⑹挛锏膬?nèi)部性質(zhì)歸納為相關(guān)概念，提高了學(xué)生的邏輯思維。

學(xué)生在搜集豐富思維材料的基礎(chǔ)上，通過(guò)回顧反思、信息和歸類等思維活動(dòng)，分析得出了“空氣占據(jù)空間”的初步結(jié)論。在此過(guò)程中，教師的適時(shí)點(diǎn)撥，幫助學(xué)生搭建了思維的支架，學(xué)生在問(wèn)題解決的過(guò)程中，進(jìn)行了由淺入深的體驗(yàn)，從而順利地完成學(xué)習(xí)了任務(wù)。

探究實(shí)踐是獲取和應(yīng)用科學(xué)知識(shí)開展技術(shù)與工程實(shí)踐的主要途徑，是通過(guò)多種方法尋找證據(jù)、運(yùn)用創(chuàng)造性思維和邏輯推理解決問(wèn)題，并通過(guò)評(píng)價(jià)與交流等方式達(dá)成共識(shí)的過(guò)程。深度學(xué)習(xí)是個(gè)理性探索的過(guò)程，學(xué)生根據(jù)動(dòng)手獲得的直接經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理、類比等思維方法，體驗(yàn)到深層思維的快樂，從而發(fā)展了思維能力，改變了學(xué)習(xí)方式，走向深度學(xué)習(xí)，培養(yǎng)科學(xué)核心素養(yǎng)。

（三）遷移實(shí)踐結(jié)論，發(fā)展科學(xué)思維

深度學(xué)習(xí)，不僅強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)和技能的深層理解，還強(qiáng)調(diào)在學(xué)生深入理解的基礎(chǔ)上，運(yùn)用知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)和技能理解的深刻性。深度學(xué)習(xí)不是僅停留在知識(shí)表層，其更強(qiáng)調(diào)深入知識(shí)內(nèi)核、強(qiáng)調(diào)把握事物的本質(zhì)和深層意義。教學(xué)的核心是思維，學(xué)習(xí)的關(guān)鍵是思考，科學(xué)思維是從科學(xué)的視角對(duì)客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識(shí)方式。為此，在科學(xué)教學(xué)中，教師要努力創(chuàng)造學(xué)習(xí)和實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)把自己的所學(xué)及時(shí)地應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，學(xué)生只有在實(shí)際生活中運(yùn)用所學(xué)，才能對(duì)所學(xué)的知識(shí)深層理解，學(xué)以致用越透徹，理解就越深刻。

在“空氣占據(jù)空間”的教學(xué)中，當(dāng)學(xué)生通過(guò)反復(fù)探究終于得出“空氣占據(jù)空間”的結(jié)論時(shí)，教師接著安排了三個(gè)學(xué)用結(jié)合的場(chǎng)景：1. “向帶有膠塞的漏斗里灌水，水能灌到瓶子里嗎？為什么？”2. “用氣球嘴反套瓶口，然后用力吹氣球，氣球能吹得大嗎？為什么？”3. 你能用今天學(xué)到的知識(shí)解釋‘烏鴉喝水嗎？學(xué)生圍繞這幾個(gè)生活中的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行猜測(cè)、實(shí)驗(yàn)、解釋，在運(yùn)用知識(shí)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了所學(xué)知識(shí)與解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的關(guān)聯(lián)，從而在這種思維活動(dòng)中，獲得了科學(xué)知識(shí)和技能的深度理解。教師拋給學(xué)生一個(gè)需要?jiǎng)邮謩?dòng)腦創(chuàng)造性完成的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題：“瓶子里有點(diǎn)水，不傾斜瓶子，只提供一些橡皮泥、兩根吸管，你能運(yùn)用今天所學(xué)知識(shí)讓水從瓶子里出來(lái)嗎？”

在課堂教學(xué)中，教師再次創(chuàng)設(shè)應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的情境，就是為了培養(yǎng)學(xué)生利用科學(xué)思維和工程思維創(chuàng)造性解決實(shí)際問(wèn)題的能力，學(xué)生在動(dòng)腦動(dòng)手中，思維得到了展進(jìn)一步發(fā)展，能夠更深切地體會(huì)到學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)的意義，從而以“主人翁”姿態(tài)沉浸在學(xué)習(xí)中。

本研究按照深度學(xué)習(xí)的理念，設(shè)計(jì)科學(xué)探究的各個(gè)環(huán)節(jié)，激發(fā)學(xué)生的深層動(dòng)機(jī)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的切身體驗(yàn)和深層理解，學(xué)生在利用學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)得輕松而愉快，從而學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、熱愛學(xué)習(xí)。實(shí)踐證明，深度學(xué)習(xí)并不意味著艱苦學(xué)習(xí)，深度學(xué)習(xí)在科學(xué)探究中發(fā)生，可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)、發(fā)展思維能力、改變學(xué)習(xí)方式、提升科學(xué)素養(yǎng)。