沈 偉 云

(嵊州市教育科學(xué)研究所，浙江 嵊州 312400)

深度學(xué)習(xí)是一種基于理解的學(xué)習(xí)，是指學(xué)習(xí)者以高階思維發(fā)展和實(shí)際問題的解決為目標(biāo)，以整合的知識(shí)為內(nèi)容，積極主動(dòng)地、批判地學(xué)習(xí)新的知識(shí)和思想，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，且能將已有的知識(shí)遷移到新的情境中的一種學(xué)習(xí)[1]?？茖W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的綜合學(xué)科，通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立和得出科學(xué)概念。但在教學(xué)實(shí)踐中，許多實(shí)驗(yàn)往往要求學(xué)生機(jī)械訓(xùn)練或記住結(jié)論，僅僅為了探究或驗(yàn)證科學(xué)規(guī)律，屬于淺層次學(xué)習(xí)，不利于學(xué)生理解知識(shí)、意義建構(gòu)和問題解決；或者走向另一個(gè)極端，如實(shí)驗(yàn)超越課程標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)度拓展教材內(nèi)容，表現(xiàn)為對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)核心知識(shí)的把握不準(zhǔn)，由此造成實(shí)驗(yàn)教學(xué)氣氛熱鬧、實(shí)際效果令人擔(dān)憂的局面，為此通過(guò)開展科學(xué)實(shí)驗(yàn)適度地進(jìn)行“深度學(xué)習(xí)”勢(shì)在必行。

一、鼓勵(lì)學(xué)生質(zhì)疑，發(fā)展批判性思維

圖1 聲音在空氣中傳播實(shí)驗(yàn)

深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)批判性思維，要求學(xué)生在深度學(xué)習(xí)時(shí)不要輕易相信實(shí)驗(yàn)所呈現(xiàn)的內(nèi)容或者教材中現(xiàn)有的結(jié)論，應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)保持一種批判、懷疑的態(tài)度。對(duì)于一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)而言，其中往往隱含著許多疑問，如實(shí)驗(yàn)原理、過(guò)程、現(xiàn)象、方法、結(jié)論等要素，都是引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑的好素材，并且在解決疑難問題的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。質(zhì)疑是指學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中對(duì)“未解之惑，未通之理”加以發(fā)問的過(guò)程[2]，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師要善于創(chuàng)設(shè)學(xué)生質(zhì)疑的情境，引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑，啟發(fā)學(xué)生釋疑，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生積極思維、主動(dòng)探究，發(fā)展學(xué)生批判性思維品質(zhì)。

如在探究聲音在空氣中傳播實(shí)驗(yàn)時(shí)(如圖1所示)，有學(xué)生提出質(zhì)疑，鑒于電鈴與固體接觸，當(dāng)發(fā)出鈴聲時(shí)，會(huì)帶動(dòng)底盤振動(dòng)，實(shí)驗(yàn)就會(huì)受到固體傳聲的影響。為此，經(jīng)過(guò)學(xué)生課外查閱資料、小組討論，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)：運(yùn)用磁懸浮技術(shù)，將聲源懸在真空玻璃罩內(nèi)，從而避開了固體傳聲這個(gè)干擾因素。通過(guò)學(xué)生質(zhì)疑，既發(fā)展了學(xué)生的批判性思維，又對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)創(chuàng)新，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)造性思維品質(zhì)。

二、注重探究過(guò)程，重視科學(xué)方法的滲透

《科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出，在科學(xué)探究過(guò)程中始終要貫穿各種思維活動(dòng)，如比較、分類、判斷、歸納、演繹、想象和分析、綜合等[3]。實(shí)驗(yàn)是科學(xué)方法的載體，科學(xué)方法常常蘊(yùn)含在實(shí)驗(yàn)之中，教師可結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在探究過(guò)程中滲透科學(xué)方法的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的理性思維能力。

如在學(xué)習(xí)“聲音產(chǎn)生與傳播”時(shí)，通過(guò)橡皮筋、筆套、鋼尺發(fā)聲時(shí)的振動(dòng)，以及樹葉振動(dòng)、講話時(shí)喉嚨振動(dòng)、琴弦振動(dòng)等小實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用歸納的科學(xué)方法得出聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的結(jié)論。通過(guò)將不易觀察的音叉振動(dòng)，轉(zhuǎn)換為將懸掛在旁邊的泡沫塑料球彈開的現(xiàn)象，讓學(xué)生體會(huì)放大法的實(shí)質(zhì)。針對(duì)在“探究聲音在空氣中傳播”時(shí)，當(dāng)用抽氣機(jī)將罩內(nèi)空氣抽出時(shí)，聲音越來(lái)越小，但實(shí)際上無(wú)法得到真空，于是運(yùn)用推理方法得出真空不能傳播聲音的結(jié)論。根據(jù)“聲音是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生”這一規(guī)律，運(yùn)用演繹方法即可解釋蟬是由腹部的兩個(gè)薄膜(發(fā)聲器)振動(dòng)發(fā)聲的，又如用水面波來(lái)類比聲波等。

科學(xué)探究和理性思維是學(xué)生重要的科學(xué)核心素養(yǎng)，過(guò)程和方法是初中科學(xué)教學(xué)的三維教學(xué)目標(biāo)之一，科學(xué)方法就是過(guò)程和方法教學(xué)目標(biāo)的重要內(nèi)容。教師有必要將隱于實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)方法顯性化，引導(dǎo)學(xué)生感悟科學(xué)方法、交流學(xué)習(xí)科學(xué)方法，進(jìn)而把科學(xué)方法內(nèi)化成學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)中的程序性知識(shí)，既增進(jìn)學(xué)生的科學(xué)探究能力，又發(fā)展學(xué)生的理性思維品質(zhì)。

三、構(gòu)建思維導(dǎo)圖，加強(qiáng)新舊知識(shí)融合

深度學(xué)習(xí)實(shí)質(zhì)上是一種知識(shí)以及意義的建構(gòu)過(guò)程，它要求激活學(xué)生先前已有的知識(shí)基礎(chǔ)，并對(duì)所學(xué)習(xí)的新知識(shí)進(jìn)行有效的深度加工。建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，要記住知識(shí)并懂得意義，新知識(shí)就應(yīng)當(dāng)與已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)整合。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師可以思維導(dǎo)圖為組織者，尋求所學(xué)新知識(shí)與學(xué)生原有知識(shí)的“切合點(diǎn)”，引導(dǎo)學(xué)生把新知“植入”學(xué)生業(yè)已形成的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中[4]，從而建立新舊知識(shí)間的聯(lián)系。

圖2 電功率與電功關(guān)系

如通過(guò)探究小燈泡的電功率跟哪些因素有關(guān)，得出P=UI，然后推導(dǎo)出P=I2、R=U2/R，接著根據(jù)W=Pt，可推導(dǎo)出W=UIt=I2Rt=(U2/R)t，通過(guò)思維導(dǎo)圖建立電功率與電功的聯(lián)系(如圖2所示)。通過(guò)該思維導(dǎo)圖，不僅加深了學(xué)生對(duì)電功率實(shí)驗(yàn)的理解，加強(qiáng)了電功率與電功之間的聯(lián)系，也為焦耳定律實(shí)驗(yàn)的開展做了知識(shí)的鋪墊，較好地發(fā)展了學(xué)生的推理思維和比較思維。

思維導(dǎo)圖是按照大腦思維結(jié)構(gòu)進(jìn)行放射性“網(wǎng)狀”思維的一種方式，有助于學(xué)生更好地梳理知識(shí)，激發(fā)學(xué)生原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)新、舊知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的相互作用，構(gòu)建知識(shí)體系，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也有很大的促進(jìn)作用。

四、培養(yǎng)遷移能力，注重實(shí)際問題的解決

新課程理念要求學(xué)生具有運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問題的能力，將學(xué)生已有的知識(shí)、技能遷移到新的情境中，是培養(yǎng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)能力的重要內(nèi)容。作為教師，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中或結(jié)束時(shí)，可聯(lián)系學(xué)生實(shí)際，創(chuàng)設(shè)問題情景，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解釋或者解決相關(guān)問題。

圖3 凸透鏡成像原理

五、激發(fā)內(nèi)在動(dòng)機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案

淺層學(xué)習(xí)是一件基于外在動(dòng)機(jī)的學(xué)習(xí)，而深度學(xué)習(xí)是學(xué)生主動(dòng)參與知識(shí)建構(gòu)的行為，內(nèi)在動(dòng)機(jī)是學(xué)習(xí)活動(dòng)的基礎(chǔ)[1]。教師在教學(xué)活動(dòng)中要善于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，引導(dǎo)學(xué)生開展有意義學(xué)習(xí)，促使學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)、豐富認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師應(yīng)充分尊重學(xué)生，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生積極開展創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)改進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

如在學(xué)習(xí)了凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)后，教師可引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合顯微鏡成像的原理開展教學(xué)。如對(duì)圖3進(jìn)行分析，物體AB通過(guò)物鏡Lo成倒立放大的實(shí)像A′B′，目鏡Le把物鏡所成的實(shí)像A′B′放大成虛像A″B″，結(jié)果觀察到的像A″B″相對(duì)于標(biāo)本AB是倒立的、放大的虛像。

美國(guó)學(xué)習(xí)理論家加涅認(rèn)為，提高學(xué)生或人們?cè)趩栴}解決中的認(rèn)識(shí)策略能力，最重要的問題是提高人們認(rèn)識(shí)和掌握學(xué)習(xí)遷移的能力[5]。通過(guò)遷移來(lái)解決問題，表現(xiàn)為接收到信息之后，迅速與有關(guān)的知識(shí)建立聯(lián)系，并把問題所涉及的新知識(shí)、新情境納入原有的認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)中，最后運(yùn)用有關(guān)概念、規(guī)律等知識(shí)來(lái)解決問題。

圖4 測(cè)量滑動(dòng)摩擦力改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

如在用彈簧秤拉木塊來(lái)測(cè)量滑動(dòng)摩擦力的大小時(shí)，由于用彈簧秤拉著木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)不易控制，彈簧秤在運(yùn)動(dòng)時(shí)不易讀數(shù)等問題，經(jīng)學(xué)生小組討論，設(shè)計(jì)了如圖4所示的改進(jìn)方案。即利用相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將彈簧秤與木塊固定，拉動(dòng)下面的木板，這樣就可以直接測(cè)量摩擦力的大小。教師可引導(dǎo)學(xué)生基于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)，通過(guò)開發(fā)突破難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)、開發(fā)低成本實(shí)驗(yàn)等去創(chuàng)新改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，并引導(dǎo)學(xué)生分析為什么要這樣改進(jìn)？改進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)是什么？通過(guò)激發(fā)內(nèi)在動(dòng)機(jī)，使改進(jìn)實(shí)驗(yàn)這一創(chuàng)造性活動(dòng)成為學(xué)生一項(xiàng)自覺行為，不僅有助于提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力，也有利于學(xué)生創(chuàng)造性思維品質(zhì)的培養(yǎng)，進(jìn)而達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。

基于深度學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不應(yīng)否定淺層學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)是一個(gè)從淺層到深層的連續(xù)的過(guò)程，深度學(xué)習(xí)和淺層學(xué)習(xí)是緊密相關(guān)互相滲透的，學(xué)生必須在一定的淺層學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，如掌握實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)和技能，關(guān)注學(xué)生對(duì)知識(shí)的體驗(yàn)和探究經(jīng)歷，才能進(jìn)行深度的更富有意義的學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，進(jìn)而提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。