基于深度学习的初中科学课堂教学重构

叶笛

摘   要 深度学习是落实核心素养的有效途径，不仅促进高阶思维的发展，还有利于提高解决实际问题的能力。传统课堂教学无法促进学生进入深度学习，需要教师运用教学智慧优化课堂教学内容才能实现学生的深度学习。本文以初中科学“电流的磁效应”一课为例，深入剖析如何基于深度学习理论重构课堂教学的有效策略，为深度学习研究领域提供可以借鉴的课堂教学实践经验。

关键词  深度学习  课堂教学  科学教育

隨着课程改革的不断深化，针对深度学习的研究已然成为教育发展的前沿和教育研究领域的热点。何玲、黎加厚教授认为“深度学习是在理解的基础上，学习者能够批判地学习新思想和事实，并将它们融于原有的认知结构中，能够在众多思想间进行联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境中，做出决策和解决问题的学习”[1]，并且认为“理解与批判、联系与建构、迁移与应用”是深度学习的三大特点。而郭华教授则认为“深度学习是指在教师引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程”[2]，着重强调教师的引导作用和学生全身心的投入状态，同时更指明学习内容需要具有挑战性。笔者认为，在学校教育领域中，大到“课程”，小到“课堂”，高品质的师生互动教学活动是促进学生深度学习的关键。本文以初中科学“电流的磁效应”一课为例，深入剖析如何重构课堂教学以促进深度学习。

一、基于课程标准，定位教学内容

“深度学习”不是“难度学习”。“难度”是针对学习者的接受能力而言，不同的学习者对同一个学习内容的感知存在差异。而“深度”则对立于“浅表”，是基于同一水平的学习内容深入挖掘其背后所暗含的隐性价值，促进高阶思维的发展，便于学习者对知识的建构，最终实现迁移，达到“举一反三”“活学活用”的学习效果。因此，促进深度学习的教学并不是一味地扩充知识容量和提高难度系数，而应基于课程标准，在符合学生年龄特点和认知水平的前提下确定适度、适量的教学内容。以（牛津上海版）初中《科学》七年级第一学期第九章“电力与电信”单元中的“电流的磁效应”一课为例（下同）。课程标准对本节课的要求为：“知道电流的磁效应及其应用”。因此，本节课教学目标的设定紧紧围绕让学生对电流磁效应这一现象有清晰的认识以及对其应用实例有所了解。不能随意拓展延伸，比如探究影响电磁铁磁性强弱的因素、传授揭示电流方向与磁极之间关系的安培定则等内容。但是，可以增加日常生活中以电流磁效应为工作原理的应用实例，从而促进知识的迁移与应用;还可以增加“奥斯特发现电流磁效应的科学小故事”，以激励学生们树立敏锐观察的科学研究意识。因此，只有以课程标准为基本准则才能对教学内容做精准的定位。

二、批判借鉴教材，优化教学内容

传统教学往往采用照本宣科的方式，完全依照教材内容实施教学。然而，能够真正促进学生深度学习的教学内容却不仅限于教材。实质上，教材只是为课堂教学达到课程标准的要求提供了一种可能实施的教学内容参考。教材的编写顺序是按照材料的相互联系而组织起来的，不一定符合教学活动的逻辑顺序。因此，批判性借鉴教材，根据课堂教学的实际需要优化教学内容才能促进学生深度学习。“电流的磁效应”的核心知识点为：“通电导线有磁性”。教材的编排顺序为：磁现象→电流的磁效应→电磁铁构造→判断通电电磁铁有磁性→电磁门铃的工作原理。看似合情合理的教学内容编排之中却暗藏着诸多不合理因素，剖析其主要原因有以下几个：首先，没有充分考虑学生的原有认知基础。以“磁现象”作为铺垫引入“电流的磁效应”的编排方式，貌似顺理成章，却没有充分考虑到学生的原有认知基础，而是把他们的头脑当成了“一张白纸”。实际上，对于七年级的学生而言，无论是从小学阶段自然学科的学习中还是在日常的生活经验中都对磁现象早已熟知，再从零起步介绍磁现象不仅显得突兀更是多此一举。由于缺少了必要的挑战性，所以学生始终处于浅层学习，无法进入深度学习。其次，知识与活动之间的逻辑顺序混乱。在阐述了电流磁效应现象的基础上，教材中又引入了电磁铁的构造等知识。而教材中承接电磁铁的活动却是“判断通电电磁铁有磁性”，明显不符合逻辑。学生们已经明确了电磁铁是电流磁效应实用化的产物，还要再判断其是否有磁性，明显是多此一举。大有“为了开展活动而设计活动”之嫌，根本无法激发学生们的探究欲，更不用说进入深度学习了。最后，选取的应用实例缺乏代表性。每传授一个新知识、新原理后，必定要联系生活实际介绍一种应用实例已成为教材编排的惯例。教材中选取的应用实例是“电磁门铃”，但在日常生活中其早已被悦耳的电子门铃所替代，无法在生活中找到电磁门铃的身影，离学生的生活实际相距甚远，难以引起学生的探究热情。实际上，应该针对电磁铁的独特优势来寻找生活中的应用实例，才会让应用实例更具针对性和典型性。

三、创设问题情境，产生认知冲突

课堂导入的方式多种多样，什么样的引入方式更有利于促进学生进入深度学习呢？教师应该创设情境以促使学生产生“认知冲突”，激发“问题意识”。讲授“电流的磁效应”这节课时，笔者精心设计了一个有趣的探究“炒豆之谜”的情境——向学生抛出一个问题：“如果将大量的红豆和绿豆放在一起炒，然后往盘子里一倒，有没有可能红豆和绿豆自然分开？”学生根据生活经验判断这是根本不可能发生的事。接下来，教师表演一个“小魔术”，就在学生们的眼前将红豆和绿豆瞬间分成了两堆。此时，学生惊讶于眼前不可思议的现象，困惑的同时立刻引发了积极的思考，激发了探寻其中奥秘的热情。有学生留意到盘子中的绿豆在被倒入的瞬间，似乎有一种无形的力量把它们紧紧聚合在一起，而红豆则四处散落开来。由此，他联系到生活中的磁现象，推测可能老师提前做了手脚，在盘子底部安装了磁铁，又在绿豆中植入了铁屑。于是，笔者顺势追问学生：“你打算用什么方法来验证你的假设呢？”学生先用磁铁来靠近绿豆来检验其中是否有铁的成分。接着，又翻看盛放绿豆的盘子底部。结果发现：绿豆会被磁铁吸引，说明里面藏有铁的成分。但盘子底部却没有磁铁而是一堆缠有铜导线的柱状“小装置”以及连接着的干电池。由此，学生推断这些通电“小装置”应该跟磁铁一样具有磁性。显然，这个问题情境激发了学生的问题意识，促进了他们积极思考并联系了自己原有知识来尝试解决新的问题。在他们的头脑中，经历了检索知识、收集信息、形成假设、逻辑推理等复杂的思维过程。因此，创设一个真实的有挑战性的问题情境是将学生们引入深度学习的关键。

四、联系原有知识，促进知识建构

课堂教学的师生互动过程中，始终是以一个接一个的问题所构成的“问题链”作为线索推动探究活动的深入开展。有价值的问题能够引发学生深入思考，进入深度学习。在“电流的磁效应”教学中，学生已经用磁铁检验出“炒豆之谜”中绿豆聚集在一起的原因，并推断出通电“小装置”有磁性的结论。此刻，如果教师顺理成章地讲解电流的磁效应原理，则又回到浅表学习层次的原点了。此时，笔者又布置一个更高层次的任务：大家能不能通过其他方式来证明通电“小装置”具有磁性呢？尽管学生们绞尽脑汁寻找其他的证明方法，但总是跳不出固有思维定势的束缚。此时，笔者并没有直接告诉学生应该怎么做，而是引导他们重温曾经学过的有关磁铁与磁现象的相关知识。引导学生回忆：磁铁会产生哪些磁现象？他们会调用头脑中曾经学过的知识：磁铁可以吸引铁制品，磁铁可以做成指南针指示南北方向，磁铁有同极相斥、异极相吸的性质，磁铁周围的磁场还可以干扰小磁针等等。接下来，笔者引导学生们想办法设计实验方案来验证通电“小装置”也会产生与磁铁相同的现象，就可以更充分证明它与磁铁一样具有磁性。此时，学生们茅塞顿开，通过联想将已掌握的有关磁铁的知识与新接触的通电“小装置”建立起联系。学生们在无形之中体验并运用了“类比研究法”：两种事物具有的共性特征越多，它们的同质性越高。以“插叙式”呈现的磁现象知识比教材中将其安排在导入环节的方式显得更有价值。它起到了帮助学生打开思路，建立新旧知识之间的联系，体验“类比法”开展研究的重要作用。对教学内容顺序做如此处理，不仅有效避免了原教材中的逻辑顺序混乱，还促进学生们体验到为解决问题需要在头脑中检索原有知识的过程，实现了新旧知识的联系与建构。

五、基于认知起点，揭示本质特征

在课堂教学中，学生的认知起点往往是在自己的亲身经历中所积累的经验，这是他们进行知识建构和同化的认知基础，而传统的课堂教学起点却是对科学知识或原理的讲解。学生很难直接将其内化到自己原有的认知结构中，因此，就会产生机械记忆、死记硬背、生搬硬套的现象。如果教师将教学的起点设定在符合学生年龄特征的认知水平层面，则更有利于学生对新知识的理解并更快地将其融入到原有的认知结构中。在“电流的磁效应”这节课中，从教学导入到开展探究活动，始终基于学生的生活经验逐步展开。学生通过一系列的探究活动证明了通电“小装置”有磁性。对此，笔者再次抛出一个值得深思的问题：如果去除掉通电“小装置”里的铁芯，只把导线通电，还会有磁性吗？同学们不假思索地回答：“肯定没有磁性了”。这时，笔者则带领学生以实验的方式加以验证。学生们惊讶地发现：原来只要导线通电就会干扰小磁针。立刻纠正了先前的错误认识，明确了通電导线有磁性是通电“小装置”具有磁性的根本原因。接着，笔者再讲解为了增强通电导线的磁性，人们才设计出了如“小装置”一样的电磁铁。至此，学生们对电流的磁效应、电磁铁才建立起准确、清晰、全面的认识。区别于传统教学呈现顺序，采用先以贴近学生们生活的通电“小装置”来开展探究活动，在大家建立起通电“小装置”有磁性的基础上，揭示其中的本质原因是“通电导线有磁性”，最后再回过来讲解通电“小装置”即电磁铁的构造。这样的知识呈现顺序的出发点是充分考虑学生的认知基础，符合他们的认知规律。而直奔知识要点的传统教学模式将学生作为被动的接受者，学生只能跟随教师的意图被牵着走。由于学生所学习的知识是间接经验，是前人经过实践积累而形成的理论，而学生却没有经历发现的过程缺乏实践体验作为认知基础，因此难以产生共鸣和全身心的投入。而如果教师转变观念，先站在学生的角度考虑，让他们在创设的探究活动体验中获得一些初步的感悟，然后再引导学生深入剖析，透过现象看本质，将规律和原理从他们的体验过程中提炼出来，他们会更加认同也会更加印象深刻。

六、联系生活实际，促进迁移应用

针对某一个科学规律或原理可以衍生出多种变式应用。选择哪个应用实例讲解会更有启发性，更有利于知识的迁移呢？这要针对所学习的知识内容选取最有典型性和针对性的应用实例。“电流的磁效应”一课，从众多应用实例中选择了“电磁起重机”。因为可以将其看作成一个巨型电磁铁，便于学生在课堂上进行模拟体验，有利于加深学生对电磁铁优越性的理解。在介绍电磁铁的结构后，抛出一个问题：相比永磁铁而言，电磁铁有哪些优越性？对此学生们将对电磁铁和永磁铁再做进一步的对比分析，找出它们之间的差异。其核心思想就是：只有深入分析事物之间的联系与区别，找到共性与差异，才能更深刻地认识到事物的本质特征和独特属性。笔者引导学生观看“电磁起重机工作”的视频，指导学生模仿并尝试用手中的电磁铁完成将回形针分拣出来的任务，对比发现永磁铁却无法完成。最终，他们通过对比实验总结出：“电磁铁磁性的有和无是可以通过电流的通断来控制的”这一特性。学生从中更深刻地领悟到电流磁效应的本质特征，加深了对电与磁之间关系的深刻理解。接着，笔者又引导学生从“电磁起重机工作”的视频中归纳出：“电磁铁的磁性大小也是可以调节的”又一特性。也为后续深入研究影响电磁铁磁性强弱的因素埋下伏笔。正是选择了“电磁起重机”这一典型应用实例，才促使学生们既利用了身边已有实验器材进行模拟实验，又拓展延伸出更值得深入思考的其他问题。教学从一个知识点向更广的范围延伸开来，一个问题的解决引出了对下一个新问题的思考，深度学习则在这个过程中悄然发生着。

经过一系列的优化和改进，“电流的磁效应”这节课教学内容的逻辑顺序变得更加合理，也更符合学生的认知规律，有利于促进学生的深度学习。由此可见，课堂教学的重构是实现深度学习的前提和基础。广大教师必须以深度学习理论为指导思想，从教学内容方式上进行转变，才能优化教学活动以提升课堂教学的有效性，挖掘其内在的核心价值和作用，实现学生的深度学习。

参考文献

[1] 何玲，黎加厚.促进学生深度学习[J].现代教学，2005（05）.

[2] 郭华.深度学习及其意义[J].课程·教材·教法，2016（11）.

【责任编辑  郭振玲】