推进《建一座桥》教学中的深度学习

陈庆裕

〔摘    要〕  深度学习是一种怎样的学习方式呢？科学核心素养目标的提出和新教材的使用，对科学学习活动设计提出了新要求。教师应该更注重开展高水平的教学实践活动，而不是单纯依赖教授课堂基础知识，消极地进行“满堂灌”。课堂教学的核心目标是帮助学生从消极转变为积极，从浅层转变为深层，激发他们对深度学习的兴趣。

〔关键词〕  小学科学；深度学习；推进

〔中图分类号〕  G424               〔文献标识码〕  A        〔文章编号〕  1674-6317  （2023）  18-0055-03

深度学习是一个被应用于教育界的新兴概念，它意在帮助学习者掌握人工智能技术，深度学习也是一个更加深入的学习方法，目的在于培养学生的理解能力和解决实际问题的能力，深度学习还是一个以整合知识点为核心的教学方法，帮助学习者积极自主地、批判性地掌握新知识点。深度学习重视学习者的兴趣和批判性，这与传统的浅层学习方法有很大差別。

2022年版《义务教育科学课程标准》强调，教师要创设真实问题情境，通过学生的体验、操作和制作，引导学生在解决问题的过程中感受技术与工程的基本特点，体会技术与工程对人们生产生活的影响、对社会进步的推动，以及科学、技术、工程之间的相互促进关系。在这个过程中，如何让深度学习成为小学科学教学实施的有效手段，以改变学生的学习态度，使他们从消极接收转变为积极投入、从封闭式思维转变为迁移式融合、从人云亦云转变为自主探索，最终让他们喜欢上科学课？

以深度学习概念为基础，我们以《建一座桥》这一堂典型的技术与工程课为例，深入探讨如何在小学科学实验教学中更好地实施这一理念。

《建一座桥》是一门充满挑战性的科学课，它将“参与性”和“实践性”的理论与实际操作技能结合，让学生根据已有的经验、材料和限制性条件，通过研究设计，将任务转化为操作，控制相关变量，最终完成作品的制作、改进和创新，从而培养其思考能力、创新能力和解决问题的能力。创新实践是中国学生成长的关键素质之一。

然而，在实际教学中，许多学生仅仅机械地完成教学工作，生硬地拼凑“一座桥”模型，致使模型千篇一律。因此，深度教学下的小学科学实验教学应该重点关注以下几点。

一、关注生活实际，奠定学生深度学习基础

在《建一座桥》新课的开始阶段，教师可以将重点放在与本课教学内容密切相关的社会热点议题、实际生活现象上，并通过实验教学活动来引导学生思考这些现象，从而培养他们的共情能力。

师：最近你们是否关注了《泉州晚报》的一则新闻，报道称我们城东与台商投资区之间将建设一座新的大桥，以便人们能够更加便捷地通行。如果你是一位桥梁设计师，你能够运用所学的桥梁知识和技能，设计出一个精美的桥梁模型吗？

生：能啊，我们将……

师：为了城市的发展，你们真有想法。建大桥是城市跨江跨海的妙招，城市要发展，我们要出行。虽然建一座桥并不是一件容易的事，但是利用学过的知识，我们也可以试着“建桥”，为我们的城市建设出谋划策。

现在，我们有一个建桥的目标，看到中国有许多世界知名的大桥，我感到非常自豪。我也设计建造了一座桥，并展示了它的样子。不知道这座桥的承载能力如何，我们来测试一下。

师：你们觉得我的桥牢固吗？

生：看起来不怎么牢固，承载能力差。

师：为什么？你认为我建造的这座桥有什么缺陷？它的承载能力不够强大吗？

生1：桥面厚度不足。

生2：连接处缺乏稳固性。

生3：材料抗弯曲性能较差。

生4：建筑设计缺乏合理性。

结合实际情况，我们接下来可以确定桥梁建造流程一般可分为以下几步：第一步，团队合作进行初步规划，就是设计桥梁的初步方案；第二步，开展一些前期准备工作，包括制订方案、模型建造，以及做好预算工作和称重测试；第三步才是桥梁的建造，以及后面通车试验和自评、他评等。当然，这些步骤在课堂中是有所取舍的。

教师以真实问题为基础，将“有源之水”当作科学实验的主体，不但可以培养学生研究事物、解决问题的能力，更能激起他们关注社会现象的好奇心，让科学实验更加接近日常生活，更加贴合他们的实际。因此，科学实验题目应该与学生的年龄特征相匹配。为了实现这个目标，教师必须在上课前全面掌握学生的学习情况，并根据他们的兴趣、要求、认识水平和现有知识来设置科学实验主题。另外，科学实验选题应该根据每个学生的发展情况，与学科目标和内容相协同，并具有挑战性。如此才能有效调动学生的积极性，培养他们的探索才能。

二、整合单元内容，充实学生深度学习任务

在科学技术和教育理念不断精进的情况下，学生所需要了解和掌握的知识体系越发庞大，以碎片化为单位的教学方法已经无法满足当下对知识输出的需求。在追求核心素养教育改革的背景下，教师更要注重教学的整体性，基于核心概念，发展学生对学科知识的深度理解，以单元教学为抓手，帮助学生实现学习进阶。

通常认为，科学大概念的学习有利于培养学生的科学观念。科学大概念是科学领域中有一定组织结构、相互联系的科学概念和模型，《以大概念进行科学教育》一书中就提出了类似的整合概念的观点。

在课标理念落实到教学实践的过程中，我们就要综合考虑：如何对单元进行整体认知和系统建构？单元整合学习的主要路径是什么？如何基于核心概念、关键能力等完成单元设计？《建一座桥》是一堂综合课，它将学生在前几课中学习的知识与实际应用相结合，让他们设计出一座小桥，以此更好地理解桥梁的结构和功能。通过这节课，学生可以更深入地了解桥梁的构造，并能够动手制作一座小桥。

“形状与结构”这个单元的重点，在于几何形状对建筑结构的影响。学生需要深入理解这些知识，才能够从折到搭再到建，最终实现知行合一。每个教学实验过程都能够有效地提高其逻辑思维水平，建、造过程尤其重要，它是学生高级思维发展的重要过程，建立在折、搭以及学生认知系统基础上。为了让学生更好地将所有知识点融会贯通，教师应该有效地将单元教学内容进行整合，以此提高他们的实践性。通过这种方式，学生的实际探究水平将得以提高，他们在探索新知识时，也能更好地将所有观念关联起来，从而使认知系统得到进一步完善。

在设计坚固的桥梁之前，需要准备一些基本的材料，包括报纸、设计单、胶带、剪子和标尺。材料很简单，然而，纸的特性决定了它的抗扭曲能力很差。因此，在设计桥梁时，必须考虑到纸的抗拉和抗压特性。纸是“薄板型”材料，因此我们需要考虑如何提高它的抗扭曲能力。此外，我们还需要考虑大桥的外形和内部结构，这二者之间存在着密切的联系和作用。最后，由于纸用量是限制的，我们的大桥由几部分组成，每部分用多少材质，以及如何紧密地联系在一起，都需要全面考虑和确定……学生应该自己考虑。你看，《建一座桥》的学习如果没有前面打下基础，后面的综合运用便显得苍白。

单从材料上看，所选材料要容易剪裁，又要相对结实，可以为学生提供很大的想象和创造空间。本活动要求学生设计与制作贴近生活现实的桥。首先，用纸造桥要考虑哪些问题。用纸去造桥，需要综合考虑许多因素，如材料的特性和数量、形状和结构、部件的组合和连接等等。其次，测试评价我们的桥。制作好纸桥之后的步骤，是一个规定且必要的过程，同时也是培养学生能力的环节，如培养表达、评价的能力。

在单元内容整合后的实践教学活动中，教师可以结合学习中经常遇到的情况，布置一些具有问题性的任务，以此充实课堂内容，同时也让学生更加深入地了解“设计是要为生活服务的”，從而有利于他们逻辑思维能力的培养。在桥的建筑中，学生深入探讨了几何形状如何影响建筑的单元主线，这不仅帮助他们掌握了科学分析方法，而且还能够提高他们的认知转换和综合技巧。

三、发展批判思维，重构学生深度学习方向

根据我国义务教育阶段的实际情况和需求，2022年版《义务教育科学课程标准》提出四个内涵发展要求：正确认识、合理思考、探索实施和态度责任。

科学思维是科学能力的核心，其培养贯穿在科学知识与方法的教学中。“批评”不仅仅是一种抨击和怀疑，而且是一种客观的思考方式。它要求学生以独立的思考和分析的方式来评价和分析事物或现象，从而得出更加准确的结论和决策。它不仅要求学生能够真实地思考，还要求他们避免被外界的观点所左右。科学课在于训练学生的科学素养，而这种知识水平的核心在于他们是否具备批判性思维。因此，教师应该重视培养学生的批判性思维，让他们能够真实地对待事物，放弃对权威的崇拜，打破思维定式，勇敢地表达自己的观点。然而，在实际教学中，“见异思迁”的实验设计被一些学生任意修改，这种情况严重阻碍了他们批判性思维的发展。

在《建一座桥》的设计实验中，当各小组的草图被展示出来时，“与众不同”的设计也表现出“令人难以理解”。

走进这样的小组，你会发现，他们的成员已经意识到自己的不同，而且开始了讨论，愈来愈激烈。诸如，是不是我们的设计出错了？需不需要重新改一改？……质疑是值得肯定的。

此时，教师应该积极鼓励他们通过组内和跨组研讨来发现问题，并且要积极表扬那些不盲从大众、勇于坚持自我想法、实事求是的学生。这样，学生才能在充分认可客观现实的情况下，勇敢地表达自己的见解，而不是盲目追随他人的意见。

科学思维是一种复杂的思维过程，它可以分为基本形式、高阶形式和深层次形式。基本形式包含抽象思考、表象思考和直观思考，而高阶形式则包含批判性思维和创新思维。2022年版课标将这些思考方式融合在一起，强调了经典的社会科学思维类型，并给出了模型建构、推理论证和创新等概念，以帮助学生更好地理解和应用知识。在教学中，教师要善于引导，善于抓住学生思维的闪光点，从而促进学生的思维方式从基本形式到高阶形式，形成思维的飞跃。

在较系统完整的深度学习活动中，我们能感受到科学技术在其中发挥的重要作用，每一项都包含很多科学原理。可以这么说，没有科学技术的支撑，就不能完成任何工程，遇到的种种困难和技术难关也是对科学技术提出的进一步要求。因此，科学技术进步支持工程的实施，工程也推动着科学技术的不断发展。通过这种形式可使学生主动感受工程与技术的关系。

在深度学习概念下的科学课堂实践活动中，教师应采用科学有效合理规范的教学模式，努力让学生从被动转变为主动，从浅层转变为深入，以提升小学实验的教学水平。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2]哈伦.以大概念理念进行科学教育[M].韦钰，译.北京：科学普及出版社，2016.