基于地图学习的科学课程设计

◇蔡 菁

一、地图学习的理论基础

（一）地图学习模式的理论基础

人类学习的过程和记忆的存储与调用过程有极大地关系。因此如果我们想要研究儿童的学习过程，必然绕不开对记忆模式的讨论研究。普遍的调查研究显示，记忆在大部分人脑中有两种模式：利用分类储存系统记忆和利用位置系统记忆。

分类记忆是对信息进行练习和复述来进行信息的录入和存储的，这种记忆方式形成的记忆符合艾宾浩斯遗忘曲线，遗忘很容易在较短的时间内发生，必须要通过不断的强化来减少遗忘的发生。并且，在环境因素发生改变后，这些被记忆的信息不容易被快速调取，也就是说学习的迁移不容易发生。再者，分类记忆由于目标性很强，所以一次处理的信息量有限，因此在一定的时间内储存在脑中的记忆是相对来说较少的，也就是记忆处理的效率是比较低的。但是由于各种各样的原因，当下学校教育中的传统教授式学习更多地依赖于这种分类记忆。

位置记忆认为每个人都有空间记忆系统。我们将信息放在特定的情境中，这个情境中的所有一切包括我们自己都有着一定的关联，而我们只需要经历这样一个情境就很容易记住情境中的一切包括它们之间的关联，因为这一切都是有意义的。而这个情境中的一切包括他们之间的各种联系就在我们的头脑中形成一种围绕情境主题的地图。当我们需要调用情境中的某个信息时，我们只需要按照头脑中的各种地图的索引找到相应的地图，就可以快速完成信息的提取调用。而这一张张不同的地图就构成了我们的空间记忆系统。在位置记忆中，地图中的信息与信息之间互相发生着有意义的联系，牢不可破，因此遗忘是不容易发生的。更重要的是，由于情境的完整性，地图中的信息是多样化的而且数量十分巨大，所以利用位置记忆我们可以在较短的时间内获得更高的效率，我们不仅收获的是认知层面的记忆，技能的和情感的成分也都整合在每一张地图中。因此，我们认为，为了发展儿童全方位的核心素养，我们提倡在小学科学课程设计中融入更多地运用地图模式的学习方式。

（二）地图学习的概念界定

主题地图：一定主题情境中的一切事物（包括儿童自己）和事物之间的所有联系在儿童大脑中形成的总体印象。

地图学习：通过围绕一定主题的有意义的经验过程，让儿童创设自己的主题地图的学习方式。

通过从结果、记忆方式、特征这三个方面分析传统教授式学习与地图学习，我们不难发现地图学习对学生的科学素养的发展是更有利的。（如表1）

表1 传统教授式学习与地图学习的对比

二、地图学习模式下的小学科学课程模型

图1.地图学习模式下的小学科学课程模型

（一）有意义的经验是形成主题地图的主要方式

有意义的经验过程主要指的是教师依据教学内容创设具有一定复杂性的真实情境，儿童通过真实情境的浸润，内在动机的激发以及对信息的积极加工，在一定的时间段内完成有挑战的任务，通过这样一个有意义的经验过程在头脑中形成一张基于这个情境下的主题地图。

例如我们在学习《桥》这个学习内容的时候，教师给学生提供了一个有挑战的任务：小组合作完成一座桥的设计与制作。那么学生在得到这样一个任务后，由于都希望建造一座自己喜爱的桥的模型，自发地去思考要完成这样的任务需要哪些信息，如何得到这些信息，以及对得到的信息要做怎样的处理加工，通过一系列的复杂的学习行为，最终完成本组的设计与制作，基于《桥》主题地图得以形成，并且这张地图中的一切由于学生的亲身经历而变得更加有意义。

（二）主题地图是由互相影响的认知、情感、思维成分共同构成

学生在有意义的经验过程中，不仅经历了认知的建构，同时也在解决问题的过程中获得了科学思维能力水平和工程与技术能力的提升，更是在小组成员中，小组与小组间的表达、交流、质疑和互动中形成各种情感的流动。因此，基于这一真实情境形成的主题中必然包含了认知成分、思维成分和情感成分。

还是举《桥》这个例子，在经历完成一座桥的设计与制作这个任务的经验中，学生将建筑学中的结构与功能知识、材料学中的各种材料的优缺点、工程技术领域的实操技能以及如何运用科学语言表达交流和质疑整合到一张地图中记忆。这种记忆中的各个成分之间互相影响，例如知识层面的信息会指导他们如何去调整测试工程技术领域的建造过程，而工程技术领域的建造过程又会带来新的问题与挑战引导他们去重构自己的认知，而同伴之间的质疑与交流，赞扬和指点会不断影响他们对自己的设计的调整。

三、基于地图学习的小学科学课程设计范例

例1.地球与宇宙内容下的《太阳系大家族》课程设计

课程名称《太阳系大家族》—— 制作太阳系模型学生活动1.组建研究小组，完成模型制作的计划与分工。2.搜索关于太阳系中包含的主要天体和各天体的特征的相关资料。3.将各天体的直径数据以及天体与太阳之间的距离数据按比例缩小至可操作范围，准确画出太阳系模型的设计图。4.基于本组的设计自己寻找合适的材料小组合作完成模型的制作。5.小组逐一对本组的作品和研究过程进行汇报展示，所有同学对他人的作品进行评价打分。主题地图中包含的成分太阳系中的天体构成及排列顺序；恒星、行星、卫星的概念及相互关系；八大行星的概况。制定完成任务的合理计划；收集、处理、交流信息的能力。团结合作的能力；运用数学方法建模的能力；向他人表达与展示自我的语言能力；对他人的研究进行质疑、欣赏和评价的能力。体会到宇宙世界的神奇与伟大；形成尊重自然和保护地球家园的积极愿望。

课堂掠影：

例2.形状和结构单元的《建桥梁》

课程名称《 建 桥梁》——设计并建造一座桥梁模型学生活动1.组建研究小组，完成桥梁制作的计划与分工。2.查资料了解桥梁的发展历史，了解世界各地著名的桥梁，考察家附近的桥梁并实地参观。3.根据找到的资料分析各种桥梁的优缺点。4.自主学习形状和结构以及如何提高承重性和稳定性相关的知识。5．小组合作形成本组作品的设计并画出设计草图。4.基于本组的设计自己寻找合适的材料小组合作完成模型的制作。5.小组逐一对本组的作品和研究过程进行汇报展示，所有同学对他人的作品进行评价打分。主题地图中包含的成分形状与结构的相关概念体系。根据图纸完成模型制作的工程与技术能力；搜集、分析、处理、交流信息的能力；制定计划和合作探究的能力；向他人表达与展示自我的语言能力；对他人的研究进行质疑、欣赏和评价的能力；建筑发展历史和建筑中的科学与艺术之美；体会到像工程师那样完成一件作品的自豪感；培养严谨的工程技术习惯和创新的设计理念。

学生作品赏析：

四、促进地图学习的测评

（一）基于地图学习的科学学习测评指标

·在复杂情境或社会交往中使用科学语言表达和科学思维思考问题的能力

·运用科学概念和技能解决真实问题的能力

·基本形成基于大概念体系下的科学概念体系

·形成正确地科学观、价值观

（二）促进地图学习的测评方式

评价是一个指挥棒，测评的目的是为了促进儿童更好地学习，更好地认识世界，而不是为了鉴别儿童。因此，出于对儿童的终身能力的发展，我们应该从根本上改变我们的评价方式来促进儿童的地图学习。

通过调查发现，许多学校的科学测评方式仍然停留在纸笔测试的层面上。这样的测评方式仅仅只能从科学概念的掌握上去考查学生，通过短期的分类记忆，学生就可以获得好的评价，这种方式并不能真正让教师了解学生的科学素养，更不会促进学生在未来的学习中调整自己的科学学习方式和态度，找到自己的优势与不足。因此，促进地图学习的测评应当是以任务单的形式来呈现。教师呈现出一个或者一系列的有挑战的情境任务，让学生像平时那样以地图学习的形式来解决任务，教师通过设计课堂观察量表来进行课堂观察，记录学生在情境任务解决过程中的表现来给予学生评价。

当然，这对教师来说是一项繁重而复杂的任务。因此，我们也倡导教师在整个学期的教学中做过程性评价，通过单元主题式的任务解决过程来考察学生的地图学习能力。

地图学习模式下的小学科学课程设计仅仅只是笔者探讨的一种科学学习范式，科学学习的模式应该是多样态的，但不论是哪一种学习范式，它都应当指向的是促进儿童的全方位的核心素养的形成和发展。