張芯蕊

摘 要：聯(lián)結(jié)原是心理學(xué)的專業(yè)術(shù)語，但是在教育學(xué)中也有廣泛應(yīng)用。深度學(xué)習(xí)雖然最先被計算機領(lǐng)域搶注，但是在教育領(lǐng)域的研究由來已久。聯(lián)結(jié)和深度學(xué)習(xí)都是近年來教育界的熱門詞匯。根據(jù)對深度學(xué)習(xí)的文獻梳理和內(nèi)涵理解，對深度學(xué)習(xí)的特征進行了概括，并且嘗試在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中創(chuàng)設(shè)聯(lián)結(jié)，通過四種聯(lián)結(jié)途徑，促使兒童的深度學(xué)習(xí)真正發(fā)生。

關(guān)鍵詞：聯(lián)結(jié);深度學(xué)習(xí);小學(xué)科學(xué)

一、關(guān)于“聯(lián)結(jié)”和“深度學(xué)習(xí)”的研究概況

1.聯(lián)結(jié)：從心理學(xué)到教育學(xué)

聯(lián)結(jié)，原是心理學(xué)中的概念，是神經(jīng)元的功能。神經(jīng)元之間是通過突觸相聯(lián)系的，并通過突觸傳遞信號。西班牙神經(jīng)科學(xué)家卡加爾提出了神經(jīng)元聯(lián)結(jié)理論，認(rèn)為人類可以通過心理和技能訓(xùn)練促進神經(jīng)元之間的聯(lián)結(jié)性發(fā)展?，F(xiàn)代教育心理學(xué)之父桑代克把作為心理學(xué)范疇的“聯(lián)結(jié)”遷移到教育學(xué)范疇，將學(xué)習(xí)定義為刺激與反應(yīng)之間的聯(lián)結(jié)（S-R）[1]。筆者以“聯(lián)結(jié)、教學(xué)”為篇名在中國知網(wǎng)檢索，共搜到77篇中文文獻。其中，研究聯(lián)結(jié)與英語教學(xué)的有19篇，研究聯(lián)結(jié)與數(shù)學(xué)、聯(lián)結(jié)與語文的各有16篇，其他學(xué)科10篇。各科教師對聯(lián)結(jié)在教學(xué)中的應(yīng)用大相徑庭。為了激發(fā)神經(jīng)元之間更多的聯(lián)結(jié)，高濤（2018）建議外語教學(xué)應(yīng)采用多種方法使學(xué)習(xí)與記憶聯(lián)結(jié)起來[2]。劉海玲（2018）提出，數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)使學(xué)生知法、明理，聯(lián)結(jié)表象與本質(zhì)[3]。不少教師都在積極探索聯(lián)結(jié)與教學(xué)的關(guān)系，試圖通過加強聯(lián)結(jié)以促進學(xué)習(xí)。遺憾的是，筆者尚未找到關(guān)于聯(lián)結(jié)與小學(xué)科學(xué)的中文文獻。

2.深度學(xué)習(xí)：源起兩大領(lǐng)域

深度學(xué)習(xí)的概念分為計算機領(lǐng)域和教育學(xué)領(lǐng)域。在計算機領(lǐng)域，深度學(xué)習(xí)是機器學(xué)習(xí)的一種，是對人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬，是發(fā)展人工智能的基礎(chǔ)。深度學(xué)習(xí)已經(jīng)在語音、圖像識別、自然語言處理等方面取得顯著成果。在教育學(xué)領(lǐng)域，中外學(xué)者對“深度學(xué)習(xí)”進行了廣泛研究，提出了各種定義。其中，最具代表性的內(nèi)涵界定是由黎加厚教授（2005）提出的：深度學(xué)習(xí)是指在理解的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)者能夠批判地學(xué)習(xí)新思想和事實，并將它們?nèi)谌朐械恼J(rèn)知結(jié)構(gòu)中，能夠在眾多思想間進行聯(lián)系，并能夠?qū)⒁延兄R遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學(xué)習(xí)[4]。深度學(xué)習(xí)區(qū)別于淺層學(xué)習(xí)，淺層學(xué)習(xí)（如死記硬背）只能帶來短時記憶。當(dāng)深度學(xué)習(xí)真正發(fā)生時，學(xué)生不僅能在大腦中長久地保持一些知識，還能在生活中應(yīng)用這些知識。當(dāng)下，教育界掀起了研究深度學(xué)習(xí)策略的浪潮。祝章強（2019）主張以高階思維貫徹課堂始終，以發(fā)展元認(rèn)知促進深度反思[5]。解麗麗（2019）通過組織學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)來促進深度學(xué)習(xí)[6]。廣大教師對深度學(xué)習(xí)的探索，體現(xiàn)了教育者對理想教育的追求。

二、創(chuàng)設(shè)聯(lián)結(jié)，讓兒童的深度學(xué)習(xí)真正發(fā)生

許多學(xué)者都在概括深度學(xué)習(xí)的特征，盡管表述不同，但是都離不開一些核心詞匯：批判理解、反思、信息整合、問題解決等。根據(jù)對深度學(xué)習(xí)的文獻梳理和內(nèi)涵理解，筆者也形成了自己的認(rèn)識，認(rèn)為深度學(xué)習(xí)具有以下四個特征：注重知識學(xué)習(xí)的批判理解，基于真實情境的問題解決，強調(diào)學(xué)習(xí)內(nèi)容的有機整合，重視情感和行為的高投入。筆者嘗試在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中創(chuàng)設(shè)聯(lián)結(jié)，通過四種聯(lián)結(jié)途徑，促使兒童的深度學(xué)習(xí)真正發(fā)生。

1.聯(lián)結(jié)“新”與“舊”，觸發(fā)批判理解

一個人的感官每天都在接收海量信息，這些刺激信號會形成或深或淺的記憶，儲存在大腦的某處。學(xué)生對新概念的學(xué)習(xí)正是基于如此龐雜而又零碎的過往經(jīng)驗之上。因此，教師必須有針對性地喚醒學(xué)生的相關(guān)記憶，建立原有經(jīng)驗與新概念之間的有機聯(lián)系，從而促使學(xué)生反思，幫助他們越過最近發(fā)展區(qū)，達到下一認(rèn)知階段水平。

例如，在研究物體的沉浮時，筆者給出了回形針、完整的蘋果、花生米等材料，讓學(xué)生預(yù)測它們在水中的沉浮情況。這個環(huán)節(jié)就是在有針對性地調(diào)動學(xué)生的經(jīng)驗，使他們聯(lián)想到曾經(jīng)見過的類似情形。果不其然，有學(xué)生說：“我見過樹葉漂浮在水面上，因為樹葉很輕;所以我覺得回形針也會浮，因為它也很輕。”還有學(xué)生說：“蘋果沉甸甸的，它會沉下去?！绷硪粋€學(xué)生反駁道：“大輪船就很重，為什么能浮起來呢？”學(xué)生不停地提取記憶中的片段，相互追問、質(zhì)疑，但這僅僅是停留在經(jīng)驗層面的交流。如何聯(lián)結(jié)經(jīng)驗與新知呢？筆者讓學(xué)生把物品放入水中試一試。當(dāng)他們看到回形針沉下去，大蘋果浮起來時，便開始對經(jīng)驗反思——沉浮到底與輕重有沒有關(guān)系？其實，在材質(zhì)和大小相同的情況下，輕重才會影響沉浮。在接下來的探究中，筆者提供了大小相同的實心球和空心球，幫助學(xué)生認(rèn)識到這一點。

上述案例中，學(xué)生的先前經(jīng)驗是真實的，但是原有認(rèn)知是片面的。教師通過制造經(jīng)驗與實驗結(jié)果之間的矛盾，引發(fā)學(xué)生思考，從而使學(xué)生批判地理解了輕重與沉浮的關(guān)系。有時，基于豐富的先前經(jīng)驗，學(xué)生的原有認(rèn)知也可能是單一的、模糊的，甚至是錯誤的。教師應(yīng)當(dāng)努力創(chuàng)設(shè)聯(lián)結(jié)，探明學(xué)生的前概念，搭建先前經(jīng)驗與科學(xué)新知的橋梁，幫助學(xué)生厘清模糊概念、豐富單一概念、糾正錯誤概念。

2.聯(lián)結(jié)“學(xué)”與“用”，面向問題解決

深度學(xué)習(xí)強調(diào)學(xué)生能在理解知識的基礎(chǔ)上，運用知識解決實際問題。學(xué)以致用，回應(yīng)社會的需求，才能實現(xiàn)學(xué)習(xí)的價值。皮亞杰認(rèn)為，孩子們總是在從事著對事物賦予意義的過程，對意義的尋求是內(nèi)在動機的核心[7]。所以，教師應(yīng)把學(xué)科內(nèi)容與學(xué)生實際生活的世界聯(lián)系起來，創(chuàng)設(shè)多元化的、具體的情境，讓學(xué)生置身于項目中，通過思考、交流與操作，完成知識的遷移，做出決策、解決問題。

在學(xué)習(xí)蘇教版二年級上冊《透明與不透明》一課時，筆者首先給出了鐵盒、水、蒙寫紙等物品，學(xué)生很容易地辨別出透明與不透明的物體，但是“半透明”是他們前概念中的模糊點。于是教師引導(dǎo)學(xué)生細致地觀察、描述和比較，最終明確了什么是“半透明”。然后，教師出示自家裝修的照片，請學(xué)生為淋浴房設(shè)計一扇門。每個小組領(lǐng)到了淋浴房模型，以及不同顏色、不同透明度的貼紙。學(xué)生制作出各種各樣的門，并把門安裝在淋浴房模型上，打開燈，測試效果。

為什么要學(xué)習(xí)《透明與不透明》，這是學(xué)習(xí)動機的核心。如果脫離了生活，學(xué)生就找不到學(xué)習(xí)的意義，只能停留在淺層學(xué)習(xí)，保持短時記憶。因此，筆者創(chuàng)設(shè)了以解決實際問題為導(dǎo)向的任務(wù)情境。這個任務(wù)是半開放的，淋浴房的門既要保護隱私，又要透光。在這個原則之上，學(xué)生可以自由設(shè)計。經(jīng)過前期學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠抽取對新情境有用的知識，應(yīng)用在設(shè)計與制作中。一段時間之后，當(dāng)他們回憶起透明與不透明的概念時，腦中存在的不是線性的、機械的知識，而是豐富的、完整的情境，原本冷冰冰的知識已經(jīng)通過有趣的活動內(nèi)化為自己的知識結(jié)構(gòu)。這便是深度學(xué)習(xí)的特征，學(xué)生實現(xiàn)了最佳的理解和記憶。

3.聯(lián)結(jié)“單”與“多”，促進知識整合

課堂教學(xué)不是單一學(xué)科的教學(xué)，而是以一門學(xué)科為主，其他學(xué)科輔助的教學(xué)。如學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)應(yīng)用題，得有基本的語文素養(yǎng)幫助理解題意。同理，科學(xué)教師應(yīng)當(dāng)重視科學(xué)與其他學(xué)科之間的聯(lián)系，因為在復(fù)雜情境中解決問題需要綜合運用各學(xué)科知識。學(xué)生在編排的浸潤中，建立不同學(xué)科之間的有機聯(lián)系，這是一種集綜合性與探究性為一體的深度學(xué)習(xí)方式[8]。

在教學(xué)《尋找合適的斜面》時，筆者引用了校園里的真實事件：食堂校工怎樣才能輕松地把飯箱推上臺階呢？學(xué)生計劃修建一個斜面?？瓷先ミ@是一個簡單機械問題，大部分學(xué)生剛開始都會選擇平緩的斜面，因為最省力。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生意識到還要考慮路程和價格。于是，各小組自己搭建斜面模型，用小車做模擬實驗，測量力的大小、斜面長度、角度，算出造價。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然坡度越小越省力，但是路程也長，造價也高。學(xué)校應(yīng)綜合考慮占地空間、經(jīng)濟情況和省力程度，選出最優(yōu)方案。

這是一次跨學(xué)科的學(xué)習(xí)，不僅涉及簡單機械的物理知識，還牽涉到測量長度、計算價格等數(shù)學(xué)方法，同時組裝斜面又是一個技術(shù)活。可貴的是，學(xué)生在解決真實問題的過程中將原本割裂的知識在情境中整合起來，思維由單一化變成多元化，達到了深度學(xué)習(xí)的效果。除了上述案例，科學(xué)學(xué)科還可以與多種學(xué)科聯(lián)結(jié)。如學(xué)習(xí)《不同的聲音》時，用酒杯演奏樂曲《小星星》。學(xué)習(xí)太陽系時，用VR技術(shù)豐富直觀體驗……教師應(yīng)當(dāng)積極創(chuàng)設(shè)學(xué)科之間的聯(lián)結(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科理解力與生活理解力，使其學(xué)會用多個視角理解世界。

4.聯(lián)結(jié)“低”與“高”，激發(fā)全情投入

美國神經(jīng)科學(xué)家Maclean（1978）對應(yīng)腦的進化順序，提出了“三腦說”理論：人腦由R—聯(lián)合體、邊緣系統(tǒng)和新皮層三部分組成。R—聯(lián)合體（又稱爬行類腦），主要負(fù)責(zé)生存必需的動物性功能。邊緣系統(tǒng)對應(yīng)哺乳類腦，擔(dān)負(fù)著情感與記憶的功能，同時維持聯(lián)合體和新皮層的平衡。新皮層是最體現(xiàn)人的高級特性的腦，具有高級認(rèn)知功能，并且富有創(chuàng)造力。在“三腦說”的基礎(chǔ)上，美國學(xué)者L.Hart進一步研究表明，當(dāng)人們面對威脅并感受到焦慮與無助時，腦的功能就會降格到更古老、更自動的R—聯(lián)合體和邊緣系統(tǒng)，L.Hart稱之為“換低檔”[9]。為了避免學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中換低檔，腦科學(xué)家建議教師創(chuàng)設(shè)“低威脅、高挑戰(zhàn)”的學(xué)習(xí)環(huán)境[10]。低威脅使學(xué)生精神放松、思維活躍、更有自信;高挑戰(zhàn)使學(xué)生感受到積極的壓力，喚醒內(nèi)在動機。

STEM經(jīng)典案例《博物館之夜》里，學(xué)生的任務(wù)是為博物館設(shè)計紅外線防盜系統(tǒng)。學(xué)生利用光的反射原理，先在紙上設(shè)計縱橫交錯的光線，然后在等比例的支架上組裝紅外發(fā)射器和鏡子，真人入侵檢測防盜是否有效。這是一個典型的低威脅、高挑戰(zhàn)的情境。為博物館設(shè)計防盜系統(tǒng)，聽起來就令人興奮！雖然有難度，但是憑借學(xué)過的光學(xué)知識，并非不可能完成！同時，該情境也是低威脅的。第一，成功的系統(tǒng)沒有固定模式，學(xué)生不必為了追求唯一答案而焦慮。第二，就算防盜失敗了，也不會造成真的損失。在這樣的氛圍中，學(xué)生的內(nèi)部動機和創(chuàng)新能力被激發(fā)出來，情感和行為高度投入，這也是深度學(xué)習(xí)的特征之一。

深度學(xué)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)的理想狀態(tài)，是廣大教育者孜孜以求的目標(biāo)。創(chuàng)設(shè)聯(lián)結(jié)是深度學(xué)習(xí)的有效途徑，只有理解了萬事萬物都有聯(lián)系這個道理，并在教學(xué)中有意為之且順勢而為，發(fā)揮各種聯(lián)結(jié)的作用，深度學(xué)習(xí)便不再是夢想和空談。

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編輯 謝尾合