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        推進《建一座橋》教學中的深度學習

        2023-07-28 06:21:41陳慶裕
        小學科學 2023年18期
        關鍵詞:推進小學科學深度學習

        陳慶裕

        〔摘? ? 要〕? 深度學習是一種怎樣的學習方式呢?科學核心素養(yǎng)目標的提出和新教材的使用,對科學學習活動設計提出了新要求。教師應該更注重開展高水平的教學實踐活動,而不是單純依賴教授課堂基礎知識,消極地進行“滿堂灌”。課堂教學的核心目標是幫助學生從消極轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極,從淺層轉(zhuǎn)變?yōu)樯顚?,激發(fā)他們對深度學習的興趣。

        〔關鍵詞〕? 小學科學;深度學習;推進

        〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? (2023)? 18-0055-03

        深度學習是一個被應用于教育界的新興概念,它意在幫助學習者掌握人工智能技術,深度學習也是一個更加深入的學習方法,目的在于培養(yǎng)學生的理解能力和解決實際問題的能力,深度學習還是一個以整合知識點為核心的教學方法,幫助學習者積極自主地、批判性地掌握新知識點。深度學習重視學習者的興趣和批判性,這與傳統(tǒng)的淺層學習方法有很大差別。

        2022年版《義務教育科學課程標準》強調(diào),教師要創(chuàng)設真實問題情境,通過學生的體驗、操作和制作,引導學生在解決問題的過程中感受技術與工程的基本特點,體會技術與工程對人們生產(chǎn)生活的影響、對社會進步的推動,以及科學、技術、工程之間的相互促進關系。在這個過程中,如何讓深度學習成為小學科學教學實施的有效手段,以改變學生的學習態(tài)度,使他們從消極接收轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極投入、從封閉式思維轉(zhuǎn)變?yōu)檫w移式融合、從人云亦云轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾魈剿?,最終讓他們喜歡上科學課?

        以深度學習概念為基礎,我們以《建一座橋》這一堂典型的技術與工程課為例,深入探討如何在小學科學實驗教學中更好地實施這一理念。

        《建一座橋》是一門充滿挑戰(zhàn)性的科學課,它將“參與性”和“實踐性”的理論與實際操作技能結合,讓學生根據(jù)已有的經(jīng)驗、材料和限制性條件,通過研究設計,將任務轉(zhuǎn)化為操作,控制相關變量,最終完成作品的制作、改進和創(chuàng)新,從而培養(yǎng)其思考能力、創(chuàng)新能力和解決問題的能力。創(chuàng)新實踐是中國學生成長的關鍵素質(zhì)之一。

        然而,在實際教學中,許多學生僅僅機械地完成教學工作,生硬地拼湊“一座橋”模型,致使模型千篇一律。因此,深度教學下的小學科學實驗教學應該重點關注以下幾點。

        一、關注生活實際,奠定學生深度學習基礎

        在《建一座橋》新課的開始階段,教師可以將重點放在與本課教學內(nèi)容密切相關的社會熱點議題、實際生活現(xiàn)象上,并通過實驗教學活動來引導學生思考這些現(xiàn)象,從而培養(yǎng)他們的共情能力。

        師:最近你們是否關注了《泉州晚報》的一則新聞,報道稱我們城東與臺商投資區(qū)之間將建設一座新的大橋,以便人們能夠更加便捷地通行。如果你是一位橋梁設計師,你能夠運用所學的橋梁知識和技能,設計出一個精美的橋梁模型嗎?

        生:能啊,我們將……

        師:為了城市的發(fā)展,你們真有想法。建大橋是城市跨江跨海的妙招,城市要發(fā)展,我們要出行。雖然建一座橋并不是一件容易的事,但是利用學過的知識,我們也可以試著“建橋”,為我們的城市建設出謀劃策。

        現(xiàn)在,我們有一個建橋的目標,看到中國有許多世界知名的大橋,我感到非常自豪。我也設計建造了一座橋,并展示了它的樣子。不知道這座橋的承載能力如何,我們來測試一下。

        師:你們覺得我的橋牢固嗎?

        生:看起來不怎么牢固,承載能力差。

        師:為什么?你認為我建造的這座橋有什么缺陷?它的承載能力不夠強大嗎?

        生1:橋面厚度不足。

        生2:連接處缺乏穩(wěn)固性。

        生3:材料抗彎曲性能較差。

        生4:建筑設計缺乏合理性。

        結合實際情況,我們接下來可以確定橋梁建造流程一般可分為以下幾步:第一步,團隊合作進行初步規(guī)劃,就是設計橋梁的初步方案;第二步,開展一些前期準備工作,包括制訂方案、模型建造,以及做好預算工作和稱重測試;第三步才是橋梁的建造,以及后面通車試驗和自評、他評等。當然,這些步驟在課堂中是有所取舍的。

        教師以真實問題為基礎,將“有源之水”當作科學實驗的主體,不但可以培養(yǎng)學生研究事物、解決問題的能力,更能激起他們關注社會現(xiàn)象的好奇心,讓科學實驗更加接近日常生活,更加貼合他們的實際。因此,科學實驗題目應該與學生的年齡特征相匹配。為了實現(xiàn)這個目標,教師必須在上課前全面掌握學生的學習情況,并根據(jù)他們的興趣、要求、認識水平和現(xiàn)有知識來設置科學實驗主題。另外,科學實驗選題應該根據(jù)每個學生的發(fā)展情況,與學科目標和內(nèi)容相協(xié)同,并具有挑戰(zhàn)性。如此才能有效調(diào)動學生的積極性,培養(yǎng)他們的探索才能。

        二、整合單元內(nèi)容,充實學生深度學習任務

        在科學技術和教育理念不斷精進的情況下,學生所需要了解和掌握的知識體系越發(fā)龐大,以碎片化為單位的教學方法已經(jīng)無法滿足當下對知識輸出的需求。在追求核心素養(yǎng)教育改革的背景下,教師更要注重教學的整體性,基于核心概念,發(fā)展學生對學科知識的深度理解,以單元教學為抓手,幫助學生實現(xiàn)學習進階。

        通常認為,科學大概念的學習有利于培養(yǎng)學生的科學觀念??茖W大概念是科學領域中有一定組織結構、相互聯(lián)系的科學概念和模型,《以大概念進行科學教育》一書中就提出了類似的整合概念的觀點。

        在課標理念落實到教學實踐的過程中,我們就要綜合考慮:如何對單元進行整體認知和系統(tǒng)建構?單元整合學習的主要路徑是什么?如何基于核心概念、關鍵能力等完成單元設計?《建一座橋》是一堂綜合課,它將學生在前幾課中學習的知識與實際應用相結合,讓他們設計出一座小橋,以此更好地理解橋梁的結構和功能。通過這節(jié)課,學生可以更深入地了解橋梁的構造,并能夠動手制作一座小橋。

        “形狀與結構”這個單元的重點,在于幾何形狀對建筑結構的影響。學生需要深入理解這些知識,才能夠從折到搭再到建,最終實現(xiàn)知行合一。每個教學實驗過程都能夠有效地提高其邏輯思維水平,建、造過程尤其重要,它是學生高級思維發(fā)展的重要過程,建立在折、搭以及學生認知系統(tǒng)基礎上。為了讓學生更好地將所有知識點融會貫通,教師應該有效地將單元教學內(nèi)容進行整合,以此提高他們的實踐性。通過這種方式,學生的實際探究水平將得以提高,他們在探索新知識時,也能更好地將所有觀念關聯(lián)起來,從而使認知系統(tǒng)得到進一步完善。

        在設計堅固的橋梁之前,需要準備一些基本的材料,包括報紙、設計單、膠帶、剪子和標尺。材料很簡單,然而,紙的特性決定了它的抗扭曲能力很差。因此,在設計橋梁時,必須考慮到紙的抗拉和抗壓特性。紙是“薄板型”材料,因此我們需要考慮如何提高它的抗扭曲能力。此外,我們還需要考慮大橋的外形和內(nèi)部結構,這二者之間存在著密切的聯(lián)系和作用。最后,由于紙用量是限制的,我們的大橋由幾部分組成,每部分用多少材質(zhì),以及如何緊密地聯(lián)系在一起,都需要全面考慮和確定……學生應該自己考慮。你看,《建一座橋》的學習如果沒有前面打下基礎,后面的綜合運用便顯得蒼白。

        單從材料上看,所選材料要容易剪裁,又要相對結實,可以為學生提供很大的想象和創(chuàng)造空間。本活動要求學生設計與制作貼近生活現(xiàn)實的橋。首先,用紙造橋要考慮哪些問題。用紙去造橋,需要綜合考慮許多因素,如材料的特性和數(shù)量、形狀和結構、部件的組合和連接等等。其次,測試評價我們的橋。制作好紙橋之后的步驟,是一個規(guī)定且必要的過程,同時也是培養(yǎng)學生能力的環(huán)節(jié),如培養(yǎng)表達、評價的能力。

        在單元內(nèi)容整合后的實踐教學活動中,教師可以結合學習中經(jīng)常遇到的情況,布置一些具有問題性的任務,以此充實課堂內(nèi)容,同時也讓學生更加深入地了解“設計是要為生活服務的”,從而有利于他們邏輯思維能力的培養(yǎng)。在橋的建筑中,學生深入探討了幾何形狀如何影響建筑的單元主線,這不僅幫助他們掌握了科學分析方法,而且還能夠提高他們的認知轉(zhuǎn)換和綜合技巧。

        三、發(fā)展批判思維,重構學生深度學習方向

        根據(jù)我國義務教育階段的實際情況和需求,2022年版《義務教育科學課程標準》提出四個內(nèi)涵發(fā)展要求:正確認識、合理思考、探索實施和態(tài)度責任。

        科學思維是科學能力的核心,其培養(yǎng)貫穿在科學知識與方法的教學中?!芭u”不僅僅是一種抨擊和懷疑,而且是一種客觀的思考方式。它要求學生以獨立的思考和分析的方式來評價和分析事物或現(xiàn)象,從而得出更加準確的結論和決策。它不僅要求學生能夠真實地思考,還要求他們避免被外界的觀點所左右。科學課在于訓練學生的科學素養(yǎng),而這種知識水平的核心在于他們是否具備批判性思維。因此,教師應該重視培養(yǎng)學生的批判性思維,讓他們能夠真實地對待事物,放棄對權威的崇拜,打破思維定式,勇敢地表達自己的觀點。然而,在實際教學中,“見異思遷”的實驗設計被一些學生任意修改,這種情況嚴重阻礙了他們批判性思維的發(fā)展。

        在《建一座橋》的設計實驗中,當各小組的草圖被展示出來時,“與眾不同”的設計也表現(xiàn)出“令人難以理解”。

        走進這樣的小組,你會發(fā)現(xiàn),他們的成員已經(jīng)意識到自己的不同,而且開始了討論,愈來愈激烈。諸如,是不是我們的設計出錯了?需不需要重新改一改?……質(zhì)疑是值得肯定的。

        此時,教師應該積極鼓勵他們通過組內(nèi)和跨組研討來發(fā)現(xiàn)問題,并且要積極表揚那些不盲從大眾、勇于堅持自我想法、實事求是的學生。這樣,學生才能在充分認可客觀現(xiàn)實的情況下,勇敢地表達自己的見解,而不是盲目追隨他人的意見。

        科學思維是一種復雜的思維過程,它可以分為基本形式、高階形式和深層次形式?;拘问桨橄笏伎?、表象思考和直觀思考,而高階形式則包含批判性思維和創(chuàng)新思維。2022年版課標將這些思考方式融合在一起,強調(diào)了經(jīng)典的社會科學思維類型,并給出了模型建構、推理論證和創(chuàng)新等概念,以幫助學生更好地理解和應用知識。在教學中,教師要善于引導,善于抓住學生思維的閃光點,從而促進學生的思維方式從基本形式到高階形式,形成思維的飛躍。

        在較系統(tǒng)完整的深度學習活動中,我們能感受到科學技術在其中發(fā)揮的重要作用,每一項都包含很多科學原理。可以這么說,沒有科學技術的支撐,就不能完成任何工程,遇到的種種困難和技術難關也是對科學技術提出的進一步要求。因此,科學技術進步支持工程的實施,工程也推動著科學技術的不斷發(fā)展。通過這種形式可使學生主動感受工程與技術的關系。

        在深度學習概念下的科學課堂實踐活動中,教師應采用科學有效合理規(guī)范的教學模式,努力讓學生從被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?,從淺層轉(zhuǎn)變?yōu)樯钊?,以提升小學實驗的教學水平。

        參考文獻

        [1]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京:北京師范大學出版社,2022.

        [2]哈倫.以大概念理念進行科學教育[M].韋鈺,譯.北京:科學普及出版社,2016.

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