“磁現(xiàn)象”教學(xué)設(shè)計中有關(guān)深度學(xué)習(xí)的研究

趙紫扦 葉秀強

［摘 要］以“磁現(xiàn)象”為例，比較分析淺層學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的差異，探索更優(yōu)的教學(xué)方法，以促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

［關(guān)鍵詞］磁現(xiàn)象；深度學(xué)習(xí)；淺層學(xué)習(xí)

［中圖分類號］??? G633.7??????? ［文獻標識碼］??? A??????? ［文章編號］??? 1674-6058（2024）14-0053-04

近年來，如何促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)已經(jīng)成為國內(nèi)外課堂教學(xué)研究的一個熱點。學(xué)生深度學(xué)習(xí)的能力并不是與生俱來的，需要教師通過好的教學(xué)設(shè)計和教學(xué)活動來培養(yǎng)。基于此，筆者以華師大版科學(xué)教材八年級下冊第5章第1節(jié)“磁現(xiàn)象”為例，比較分析淺層學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的差異，探索更優(yōu)的教學(xué)方法，以促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

一、深度學(xué)習(xí)的概念界定

1976年，美國學(xué)者Ference Marton和Roger Saljo在《學(xué)習(xí)的本質(zhì)區(qū)別：結(jié)果和過程》一文中首次提出了淺層學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的概念。之后，學(xué)者們開始對淺層學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)進行研究并提出了許多不同的見解。

《人是如何學(xué)習(xí)的：大腦、心理、經(jīng)驗及學(xué)?！芬粫鴮ι疃葘W(xué)習(xí)進行了詳細的介紹，指出深度學(xué)習(xí)是通過探究學(xué)習(xí)的共同體促進有條件的知識和元認知發(fā)展的學(xué)習(xí)［1］。我國黎加厚等學(xué)者認為，深度學(xué)習(xí)是指在理解學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者批判性地學(xué)習(xí)新的思想和事實，將它們?nèi)谌朐械恼J知結(jié)構(gòu)中，將眾多思想相互關(guān)聯(lián)，并將已有的知識遷移到新的情境中，作出決策和解決問題的學(xué)習(xí)［2］。龔雷雨和袁錦明兩位學(xué)者從學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)結(jié)果三個維度對深度學(xué)習(xí)進行了描述。他們認為“深度學(xué)習(xí)是學(xué)生實現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)的一種學(xué)習(xí)方式。在學(xué)習(xí)態(tài)度上，表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)充滿興趣，具有很高的積極性，以及在學(xué)習(xí)過程中感到快樂。在學(xué)習(xí)方法上，表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者和同伴開展頭腦風(fēng)暴；踴躍發(fā)言；表達自己的觀點；發(fā)現(xiàn)問題并提問；在理解問題的基礎(chǔ)上記憶；把新知識與原有知識相關(guān)聯(lián)；聯(lián)系不同學(xué)科的知識；批判性地思考，質(zhì)疑教師和書本的知識。在學(xué)習(xí)結(jié)果上，表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者能舉一反三，進行知識遷移，能和日常生活相結(jié)合，解決具體問題”。［3］

由此可以看出，對于深度學(xué)習(xí)，國內(nèi)外學(xué)者雖然有著不同的見解，但對其本質(zhì)的理解還是一致的，即認為深度學(xué)習(xí)是一種強調(diào)通過高階思維將新舊知識進行整合，并將知識遷移到真實情境中用來解決實際問題的學(xué)習(xí)方式，是學(xué)生自我導(dǎo)向的一種主動積極的行為。其中，需要我們高度重視的是深度學(xué)習(xí)的核心——高階思維，它主要是指發(fā)生在較高認知水平層次上的心智活動或認知能力，如歸納、分析、推理、預(yù)測、反思等思維活動［4］。只有真正融入這些思維活動的課堂教學(xué)才能有效促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，才能讓學(xué)生對學(xué)習(xí)感興趣，能夠主動地將新舊知識進行銜接，并敢于發(fā)言、勇于質(zhì)疑，學(xué)會舉一反三、學(xué)以致用。

二、“磁現(xiàn)象”的淺層學(xué)習(xí)

關(guān)于“磁現(xiàn)象”一課，常見的典型教學(xué)案例如下。

環(huán)節(jié)一：教師選擇磁懸浮陀螺或神奇的擦窗器創(chuàng)設(shè)情境引入課堂，讓學(xué)生猜測其中的原理。學(xué)生很容易猜到是利用了磁的知識，能夠說出是因為物體內(nèi)部有磁鐵且它們相互排斥或者相互吸引。教師對學(xué)生的回答予以肯定，順利引出本課主題。

環(huán)節(jié)二：教師通過一問一答的方式讓學(xué)生回憶已學(xué)過的磁知識，并要求學(xué)生小組合作，利用提供的實驗器材進行實驗驗證。待學(xué)生實驗操作之后，教師再通過一問一答的方式讓學(xué)生作答，由此引出磁性、磁體、磁極、磁極間的相互作用等概念。

環(huán)節(jié)三：首先，教師通過演示實驗或者讓學(xué)生開展實驗活動，使學(xué)生明白物體之間需要相互接觸才能產(chǎn)生力的作用，而磁體之間不需要相互接觸就能產(chǎn)生力的作用，從而引出磁場的概念。接著，教師通過直接告知的方式或者引導(dǎo)學(xué)生進行實驗，使學(xué)生認識到可以用鐵粉在磁體周圍的分布情況來表示磁場，從而引出磁感線的概念，建立磁場模型。

上述案例中，環(huán)節(jié)一看似有教學(xué)情境，有學(xué)生的猜測和互動，實則流于形式。學(xué)生在小學(xué)階段已經(jīng)學(xué)過有關(guān)磁體的知識，對于磁懸浮陀螺和擦窗器并不陌生，他們只要稍作思考就能回答問題，無法使他們達到憤悱的狀態(tài)。教師得到想要的答案之后繼續(xù)按照預(yù)設(shè)進行教學(xué)，沒有對情境做更深層次的處理并將它用于之后的教學(xué)，只是為了引入而引入，學(xué)生沒有生成，缺乏觀察、比較、分析等思維活動。環(huán)節(jié)二有學(xué)生實驗，看起來十分熱鬧，但是將已學(xué)的知識再次放入課堂中讓學(xué)生重新做實驗來驗證意義不大，對學(xué)生來說只是知識的簡單重復(fù)，而這些知識仍然是零散、孤立的。環(huán)節(jié)三選用鐵粉這種材料也是教師直接告知的，并不是學(xué)生通過做實驗、發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化方案、自我修正之后得到的。

在上述教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)停留在淺層上。學(xué)生不是學(xué)習(xí)的主人，他們沿著教師給定的路線前行，沒有精彩的思維碰撞，沒有展現(xiàn)出高階思維，所學(xué)的也只是記憶性的知識，并且都是概念、原理等淺表知識。學(xué)生并沒有在新知識和原有知識之間建立聯(lián)系，也沒有將已有的知識應(yīng)用到實踐中，缺少反思和批判性思考。

三、“磁現(xiàn)象”的深度學(xué)習(xí)

為了促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，筆者針對上述淺層學(xué)習(xí)的問題，對“磁現(xiàn)象”的教學(xué)進行如下優(yōu)化與改進。

（一）活動引入，激發(fā)興趣

在引入環(huán)節(jié)中，教師先給每組學(xué)生準備一個小風(fēng)箏（風(fēng)箏內(nèi)部藏著不同的物體，有鐵釘、鈷片、鎳片等）和一個用白紙包裹的未知物體（內(nèi)有強磁鐵），再用PPT出示如圖1所示的活動任務(wù)。學(xué)生小組合作完成任務(wù)。

[請你利用白紙包裹的物體在沒有風(fēng)的情況下讓小風(fēng)箏飄在空中。][活動：放風(fēng)箏][溫馨提示：小組合作，一人拉線，一人拿著小風(fēng)箏和白紙包裹的物體進行操作，不方便時可以站起來。]

圖1 教學(xué)引入PPT

分析：這個活動的難度在于學(xué)生事先并不知曉小風(fēng)箏和白紙內(nèi)部的物體，他們要憑借自己的知識儲備和對兩者的觀察以及動手操作來判斷并合作完成放風(fēng)箏的任務(wù)，這一任務(wù)具有趣味性和挑戰(zhàn)性。從學(xué)情角度分析，初二學(xué)生已經(jīng)具備了一定的邏輯思維能力，并且他們在小學(xué)階段已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)磁體的知識，對生活中的磁現(xiàn)象有較為豐富的體驗。從目標角度分析，對于磁體的基礎(chǔ)知識，教師可以減少單向講授，多增加學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、小組合作活動，以提高他們的觀察能力、動手操作能力，培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作意識等?；谶@兩點分析，這樣的引入設(shè)計貼近學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。在活動中，學(xué)生需要調(diào)用原有的知識來解決“如何利用白紙包裹的物體使風(fēng)箏飄在空中”這一問題，這是一個自我導(dǎo)向、主動建構(gòu)的過程，能化被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，將淺層學(xué)習(xí)變?yōu)樯疃葘W(xué)習(xí)。同時，學(xué)生還會在一開始無法讓風(fēng)箏飄起來，到后來經(jīng)過小組合作，不斷嘗試，最終使風(fēng)箏飄起來的過程中獲得成就感、增強自信心。這和深度學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)態(tài)度上的特點相吻合。此外，風(fēng)箏放成功之后，學(xué)生會對小風(fēng)箏和白紙內(nèi)到底有什么物體產(chǎn)生疑問，進而產(chǎn)生強烈的探究欲，為后續(xù)的學(xué)習(xí)做鋪墊。

（二）實驗探究，自主建構(gòu)

在學(xué)生完成放風(fēng)箏的任務(wù)之后，教師出示如圖2所示的PPT，讓學(xué)生根據(jù)活動現(xiàn)象猜測小風(fēng)箏和白紙內(nèi)部的物體并進行說理，要求學(xué)生在不破壞小風(fēng)箏和白紙的前提下設(shè)計實驗進行驗證，同時將相關(guān)內(nèi)容填寫在學(xué)案上。學(xué)生首先組內(nèi)交流，對小風(fēng)箏和白紙內(nèi)的物體進行猜想，然后將所有的猜想?yún)R總之后進行小組匯報，并針對每一類猜想進行說理，最后設(shè)計實驗方案并進行驗證。

[實驗與探究][思考：為什么將白紙包裹的物體放在小風(fēng)箏的上方，風(fēng)箏就能夠飄在空中？][·猜想與假設(shè)：白紙內(nèi)部是????????????????????? ，小風(fēng)箏內(nèi)部是??????????????????????????? 。

你的理由是：???????????????????????????????????????????????????????? 。

·實驗方案：???????????????????????????????????????????????????????????? 。

·實驗結(jié)論：白紙內(nèi)部是????????????????????????? ，小風(fēng)箏內(nèi)部是????????????????????????? 。]

圖2 磁體教學(xué)PPT

分析：這個探究活動的關(guān)鍵在于讓學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象對白紙和小風(fēng)箏內(nèi)的物體進行猜想、說理、驗證。小學(xué)三年級下冊“磁鐵”這一單元讓學(xué)生通過觀察和實驗得出磁性的概念，找到磁體中磁性最強的部分——磁極，同時設(shè)置活動讓學(xué)生自己尋找磁鐵的南北極，探究磁極間的相互作用。此外，還介紹了指南針及其制作方法，以及磁化的概念?？梢?，學(xué)生在小學(xué)階段已經(jīng)通過實驗對磁性、磁極和磁極間的相互作用有了較好的認知。因此，在教學(xué)中可以減少學(xué)生對已有知識的簡單記憶和實驗步驟的重復(fù)練習(xí)，增加觀察、分析、預(yù)測、推理等思維活動，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維，促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

探究活動中，學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象把猜想寫在學(xué)案上，教師將學(xué)生典型的猜想放入一張PPT中同時呈現(xiàn)，組織學(xué)生觀察、比較所有的猜想，評價猜想的合理性并進行分類。待學(xué)生分類之后，教師再組織學(xué)生對每一類猜想進行說理，然后讓提出同類猜想的學(xué)生說理，再讓其他學(xué)生評價、補充。這種交流互動的方式，避免了師生之間簡單的一問一答，從組內(nèi)交流到班級交流，從獨學(xué)到組學(xué)再到群學(xué)，突出了學(xué)生的自我發(fā)現(xiàn)、交流評價、合作學(xué)習(xí)，促進了學(xué)生的深度學(xué)習(xí)。

在對猜想進行說理、設(shè)計驗證方案的環(huán)節(jié)中，學(xué)生會在大腦中進行搜索，提取已學(xué)的相關(guān)知識來證實自己的猜想。因為不同層次的學(xué)生對知識的掌握程度不同，所以這一過程學(xué)生最容易發(fā)生思維碰撞，出現(xiàn)課堂生成。比如，有的學(xué)生在說理時提出“磁鐵的兩頭吸引和排斥情況不同”，有學(xué)生則馬上進行反駁：“這不叫磁鐵的兩頭，叫磁鐵的兩極，分別是N極和S極?！庇秩?，在設(shè)計驗證方案時，學(xué)生想到許多種方法，其中有一種方法是用鐵去靠近小風(fēng)箏或用白紙包裹的物體，若鐵被吸引則說明其內(nèi)部是磁鐵，若鐵沒有被吸引則說明其內(nèi)部是鐵。這時就有學(xué)生提出疑問：“若鐵沒有被吸引就說小風(fēng)箏或白紙的內(nèi)部物體是鐵，這樣的觀點太絕對了，有沒有可能是其他物質(zhì)呢？”學(xué)生的這種批判性思維和勇于質(zhì)疑的態(tài)度，說明他們進行了深度思考，他們能夠發(fā)現(xiàn)問題并善于提問，敢于表達自己的觀點。對此，教師可以組織現(xiàn)場辯論，讓學(xué)生說觀點、講方法。學(xué)生爭辯的過程就是深度學(xué)習(xí)的過程，這一過程中知識不是教師直接教授給學(xué)生的，而是學(xué)生在辯論中通過自我建構(gòu)、自我修正獲得的。

（三）動手實驗，建立模型

在建立磁場模型的環(huán)節(jié)中，教師先讓學(xué)生尋找磁場存在的證據(jù)，再讓學(xué)生用小磁針去找規(guī)律；然后讓學(xué)生畫出小磁針的位置，觀察小磁針不同位置的轉(zhuǎn)向情況，記錄結(jié)果并拍照；最后總結(jié)小磁針在磁鐵周圍的排布規(guī)律。在學(xué)生實驗的基礎(chǔ)上，教師再用鐵粉進行實驗，引出磁感線的概念，建立磁場模型。

分析：這樣教學(xué)設(shè)計的關(guān)鍵在于讓學(xué)生認識到可以用小磁針在磁場中的受力情況來形象地描述磁場，再通過動手實驗、團隊協(xié)作找到規(guī)律。從學(xué)情角度分析，小磁針就是一個小磁體，這對學(xué)生來說并不陌生，在之前的活動和學(xué)習(xí)中學(xué)生已經(jīng)知道了鐵、磁體等物質(zhì)如果和一個磁體相靠近時會因為產(chǎn)生力的作用而運動。從教學(xué)目標角度分析，磁場的內(nèi)容比較抽象，教師應(yīng)減少對磁場知識的機械灌輸、簡單講授，多增加學(xué)生的探究活動，突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性。

在實驗建模之前，教師先質(zhì)疑學(xué)生：“既然磁場看不見、摸不著，你又是怎么知道這里真的有磁場存在呢？能不能試著找一找磁場存在的證據(jù)？”學(xué)生通過反思推理想到可以用鐵、鎳等不跟磁鐵接觸就能運動的物體來證明磁場的存在。教師進一步提問：“你能否用小磁針來找一找條形磁鐵周圍磁場的分布規(guī)律？”學(xué)生在已有認知的基礎(chǔ)上開始動手實驗——擺放小磁針找規(guī)律。有的學(xué)生只在磁鐵周圍放一枚小磁針，有的學(xué)生在磁鐵周圍放多枚小磁針，有的學(xué)生還會把小磁針在不同位置的偏轉(zhuǎn)情況畫在白紙上……在學(xué)生做完實驗后，教師將幾組典型的實驗結(jié)果拍照投影，請學(xué)生匯報評價哪種實驗方法更容易找到規(guī)律。學(xué)生在進行觀察、對比、分析、反思等思維活動后就會發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的實驗方法，并歸納總結(jié)出磁體周圍磁場分布的大致規(guī)律，這就是有效思維的一個進階過程，是體現(xiàn)高階思維、有效溝通、團隊協(xié)作的深度學(xué)習(xí)。在此基礎(chǔ)上，教師告知學(xué)生還有更好的器材可以用來代替小磁針，它能更多地排列在磁鐵周圍，顯現(xiàn)出磁場更完整的規(guī)律，那就是鐵粉——一種被磁化的磁體。最后，教師演示鐵粉的實驗，引出磁感線的概念。

四、研究收獲

（一）學(xué)生方面

在“磁現(xiàn)象”的淺層學(xué)習(xí)中，學(xué)生沒有開放的思維，沒有深度的思考，沒有精彩的思維碰撞。在“磁現(xiàn)象”的深度學(xué)習(xí)中，從放風(fēng)箏到對白紙和風(fēng)箏內(nèi)部物體的猜想、說理和驗證，再到磁場模型的建立，學(xué)生的思維一直處于活躍狀態(tài)，他們興趣濃厚，積極性和參與度也很高。在看似“混亂”的場面中，充滿著學(xué)生的發(fā)言、提問、質(zhì)疑、爭論，學(xué)生進行著歸納、分析、推理、預(yù)測、反思等思維活動。通過深度學(xué)習(xí)，學(xué)生既能將舊知識應(yīng)用于解決實際問題，又能自主獲取新知識，在學(xué)到知識的同時提升了學(xué)科素養(yǎng)，真正學(xué)會了學(xué)習(xí)，成為學(xué)習(xí)的主人。

（二）教師方面

基于深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)開放度高，與傳統(tǒng)的講授式教學(xué)相比，學(xué)生的思維更加活躍，出現(xiàn)了許多有意義的教學(xué)生成，這些寶貴的生成是傳統(tǒng)教學(xué)中教師所無法獲得的，而且這些生成又能促進教師進一步反思自身的教學(xué)，實現(xiàn)了教師的專業(yè)化發(fā)展。例如，原本預(yù)估學(xué)生的實驗驗證方法有以下兩種：（1）用觸摸的方式感受白紙和風(fēng)箏內(nèi)的物體的形狀、硬度等，并進行驗證；（2）用一條形磁鐵的兩極分別去靠近白紙包裹的物體和風(fēng)箏，若兩次靠近都為相互吸引則說明其內(nèi)部是鐵質(zhì)物體，若兩次靠近一次為相互吸引另一次為相互排斥則說明其內(nèi)部是磁鐵。但是學(xué)生卻生成了更簡單、更有效的第三種證驗方案——直接用一個帶鐵的筆套去靠近白紙包裹的物體和風(fēng)箏，然后觀察現(xiàn)象。此外，在學(xué)生提出這個方案時受到了其他同學(xué)的質(zhì)疑，由此拓寬了學(xué)生的思路。

學(xué)生在課堂上的生成和反饋進一步加深了教師對教材和學(xué)情的了解，如此堅持下去，教師的自身素質(zhì)會越來越高，課堂駕馭能力會越來越強，學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)也會不斷提升，這樣教育就邁上一個新的臺階。

［?? 參?? 考?? 文?? 獻?? ］

［1］? 布蘭思福特.人是如何學(xué)習(xí)的：大腦、心理、經(jīng)驗及學(xué)校［M］.上海：華東師范大學(xué)出版社，2002：268.

［2］? 何玲，黎加厚.促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)［J］.計算機教與學(xué)，2005（5）：29-30.

［3］? 龔雷雨，袁錦明.深度學(xué)習(xí)理念下的有效教學(xué)設(shè)計例談［J］.生物學(xué)通報，2010（10）：37-39.

[4]? 鐘志賢.面向知識時代的教學(xué)設(shè)計框架：促進學(xué)習(xí)者發(fā)展[M].北京：中國社會科學(xué)出版社，2006.

（責(zé)任編輯 黃春香）