创设联结，让儿童的深度学习真正发生

张芯蕊

摘 要：联结原是心理学的专业术语，但是在教育学中也有广泛应用。深度学习虽然最先被计算机领域抢注，但是在教育领域的研究由来已久。联结和深度学习都是近年来教育界的热门词汇。根据对深度学习的文献梳理和内涵理解，对深度学习的特征进行了概括，并且尝试在小学科学教学中创设联结，通过四种联结途径，促使儿童的深度学习真正发生。

关键词：联结;深度学习;小学科学

一、关于“联结”和“深度学习”的研究概况

1.联结：从心理学到教育学

联结，原是心理学中的概念，是神经元的功能。神经元之间是通过突触相联系的，并通过突触传递信号。西班牙神经科学家卡加尔提出了神经元联结理论，认为人类可以通过心理和技能训练促进神经元之间的联结性发展。现代教育心理学之父桑代克把作为心理学范畴的“联结”迁移到教育学范畴，将学习定义为刺激与反应之间的联结（S-R）[1]。笔者以“联结、教学”为篇名在中国知网检索，共搜到77篇中文文献。其中，研究联结与英语教学的有19篇，研究联结与数学、联结与语文的各有16篇，其他学科10篇。各科教师对联结在教学中的应用大相径庭。为了激发神经元之间更多的联结，高涛（2018）建议外语教学应采用多种方法使学习与记忆联结起来[2]。刘海玲（2018）提出，数学教学应使学生知法、明理，联结表象与本质[3]。不少教师都在积极探索联结与教学的关系，试图通过加强联结以促进学习。遗憾的是，笔者尚未找到关于联结与小学科学的中文文献。

2.深度学习：源起两大领域

深度学习的概念分为计算机领域和教育学领域。在计算机领域，深度学习是机器学习的一种，是对人脑神经网络的模拟，是发展人工智能的基础。深度学习已经在语音、图像识别、自然语言处理等方面取得显著成果。在教育学领域，中外学者对“深度学习”进行了广泛研究，提出了各种定义。其中，最具代表性的内涵界定是由黎加厚教授（2005）提出的：深度学习是指在理解的基础上，学习者能够批判地学习新思想和事实，并将它们融入原有的认知结构中，能够在众多思想间进行联系，并能够将已有知识迁移到新的情境中，做出决策和解决问题的学习[4]。深度学习区别于浅层学习，浅层学习（如死记硬背）只能带来短时记忆。当深度学习真正发生时，学生不仅能在大脑中长久地保持一些知识，还能在生活中应用这些知识。当下，教育界掀起了研究深度学习策略的浪潮。祝章强（2019）主张以高阶思维贯彻课堂始终，以发展元认知促进深度反思[5]。解丽丽（2019）通过组织学生开展自主学习、合作学习来促进深度学习[6]。广大教师对深度学习的探索，体现了教育者对理想教育的追求。

二、创设联结，让儿童的深度学习真正发生

许多学者都在概括深度学习的特征，尽管表述不同，但是都离不开一些核心词汇：批判理解、反思、信息整合、问题解决等。根据对深度学习的文献梳理和内涵理解，笔者也形成了自己的认识，认为深度学习具有以下四个特征：注重知识学习的批判理解，基于真实情境的问题解决，强调学习内容的有机整合，重视情感和行为的高投入。笔者尝试在小学科学教学中创設联结，通过四种联结途径，促使儿童的深度学习真正发生。

1.联结“新”与“旧”，触发批判理解

一个人的感官每天都在接收海量信息，这些刺激信号会形成或深或浅的记忆，储存在大脑的某处。学生对新概念的学习正是基于如此庞杂而又零碎的过往经验之上。因此，教师必须有针对性地唤醒学生的相关记忆，建立原有经验与新概念之间的有机联系，从而促使学生反思，帮助他们越过最近发展区，达到下一认知阶段水平。

例如，在研究物体的沉浮时，笔者给出了回形针、完整的苹果、花生米等材料，让学生预测它们在水中的沉浮情况。这个环节就是在有针对性地调动学生的经验，使他们联想到曾经见过的类似情形。果不其然，有学生说：“我见过树叶漂浮在水面上，因为树叶很轻;所以我觉得回形针也会浮，因为它也很轻。”还有学生说：“苹果沉甸甸的，它会沉下去。”另一个学生反驳道：“大轮船就很重，为什么能浮起来呢？”学生不停地提取记忆中的片段，相互追问、质疑，但这仅仅是停留在经验层面的交流。如何联结经验与新知呢？笔者让学生把物品放入水中试一试。当他们看到回形针沉下去，大苹果浮起来时，便开始对经验反思——沉浮到底与轻重有没有关系？其实，在材质和大小相同的情况下，轻重才会影响沉浮。在接下来的探究中，笔者提供了大小相同的实心球和空心球，帮助学生认识到这一点。

上述案例中，学生的先前经验是真实的，但是原有认知是片面的。教师通过制造经验与实验结果之间的矛盾，引发学生思考，从而使学生批判地理解了轻重与沉浮的关系。有时，基于丰富的先前经验，学生的原有认知也可能是单一的、模糊的，甚至是错误的。教师应当努力创设联结，探明学生的前概念，搭建先前经验与科学新知的桥梁，帮助学生厘清模糊概念、丰富单一概念、纠正错误概念。

2.联结“学”与“用”，面向问题解决

深度学习强调学生能在理解知识的基础上，运用知识解决实际问题。学以致用，回应社会的需求，才能实现学习的价值。皮亚杰认为，孩子们总是在从事着对事物赋予意义的过程，对意义的寻求是内在动机的核心[7]。所以，教师应把学科内容与学生实际生活的世界联系起来，创设多元化的、具体的情境，让学生置身于项目中，通过思考、交流与操作，完成知识的迁移，做出决策、解决问题。

在学习苏教版二年级上册《透明与不透明》一课时，笔者首先给出了铁盒、水、蒙写纸等物品，学生很容易地辨别出透明与不透明的物体，但是“半透明”是他们前概念中的模糊点。于是教师引导学生细致地观察、描述和比较，最终明确了什么是“半透明”。然后，教师出示自家装修的照片，请学生为淋浴房设计一扇门。每个小组领到了淋浴房模型，以及不同颜色、不同透明度的贴纸。学生制作出各种各样的门，并把门安装在淋浴房模型上，打开灯，测试效果。

为什么要学习《透明与不透明》，这是学习动机的核心。如果脱离了生活，学生就找不到学习的意义，只能停留在浅层学习，保持短时记忆。因此，笔者创设了以解决实际问题为导向的任务情境。这个任务是半开放的，淋浴房的门既要保护隐私，又要透光。在这个原则之上，学生可以自由设计。经过前期学习，学生能够抽取对新情境有用的知识，应用在设计与制作中。一段时间之后，当他们回忆起透明与不透明的概念时，脑中存在的不是线性的、机械的知识，而是丰富的、完整的情境，原本冷冰冰的知识已经通过有趣的活动内化为自己的知识结构。这便是深度学习的特征，学生实现了最佳的理解和记忆。

3.联结“单”与“多”，促进知识整合

课堂教学不是单一学科的教学，而是以一门学科为主，其他学科辅助的教学。如学习数学应用题，得有基本的语文素养帮助理解题意。同理，科学教师应当重视科学与其他学科之间的联系，因为在复杂情境中解决问题需要综合运用各学科知识。学生在编排的浸润中，建立不同学科之间的有机联系，这是一种集综合性与探究性为一体的深度学习方式[8]。

在教学《寻找合适的斜面》时，笔者引用了校园里的真实事件：食堂校工怎样才能轻松地把饭箱推上台阶呢？学生计划修建一个斜面。看上去这是一个简单机械问题，大部分学生刚开始都会选择平缓的斜面，因为最省力。在教师的引导下，学生意识到还要考虑路程和价格。于是，各小组自己搭建斜面模型，用小车做模拟实验，测量力的大小、斜面长度、角度，算出造价。结果发现，虽然坡度越小越省力，但是路程也长，造价也高。学校应综合考虑占地空间、经济情况和省力程度，选出最优方案。

这是一次跨学科的学习，不仅涉及简单机械的物理知识，还牵涉到测量长度、计算价格等数学方法，同时组装斜面又是一个技术活。可贵的是，学生在解决真实问题的过程中将原本割裂的知识在情境中整合起来，思维由单一化变成多元化，达到了深度学习的效果。除了上述案例，科学学科还可以与多种学科联结。如学习《不同的声音》时，用酒杯演奏乐曲《小星星》。学习太阳系时，用VR技术丰富直观体验……教师应当积极创设学科之间的联结，培养学生的学科理解力与生活理解力，使其学会用多个视角理解世界。

4.联结“低”与“高”，激发全情投入

美国神经科学家Maclean（1978）对应脑的进化顺序，提出了“三脑说”理论：人脑由R—联合体、边缘系统和新皮层三部分组成。R—联合体（又称爬行类脑），主要负责生存必需的动物性功能。边缘系统对应哺乳类脑，担负着情感与记忆的功能，同时维持联合体和新皮层的平衡。新皮层是最体现人的高级特性的脑，具有高级认知功能，并且富有创造力。在“三脑说”的基础上，美国学者L.Hart进一步研究表明，当人们面对威胁并感受到焦虑与无助时，脑的功能就会降格到更古老、更自动的R—联合体和边缘系统，L.Hart稱之为“换低档”[9]。为了避免学生在学习过程中换低档，脑科学家建议教师创设“低威胁、高挑战”的学习环境[10]。低威胁使学生精神放松、思维活跃、更有自信;高挑战使学生感受到积极的压力，唤醒内在动机。

STEM经典案例《博物馆之夜》里，学生的任务是为博物馆设计红外线防盗系统。学生利用光的反射原理，先在纸上设计纵横交错的光线，然后在等比例的支架上组装红外发射器和镜子，真人入侵检测防盗是否有效。这是一个典型的低威胁、高挑战的情境。为博物馆设计防盗系统，听起来就令人兴奋！虽然有难度，但是凭借学过的光学知识，并非不可能完成！同时，该情境也是低威胁的。第一，成功的系统没有固定模式，学生不必为了追求唯一答案而焦虑。第二，就算防盗失败了，也不会造成真的损失。在这样的氛围中，学生的内部动机和创新能力被激发出来，情感和行为高度投入，这也是深度学习的特征之一。

深度学习是学生学习的理想状态，是广大教育者孜孜以求的目标。创设联结是深度学习的有效途径，只有理解了万事万物都有联系这个道理，并在教学中有意为之且顺势而为，发挥各种联结的作用，深度学习便不再是梦想和空谈。

参考文献：

[1]桑代克.人类的学习[M].北京：北京大学出版社，2014.

[2]高涛.外语教学中学习与记忆分离的多元联结策略[J].当代教育理论与实践，2018（1）.

[3]刘海玲.在“联结”中涵养儿童的数学灵性[J].教育视界，2018（8）.

[4]吴永军.关于深度学习的再认识[J].课程·教材·教法，2019（2）.

[5]祝章强.农村小学数学课堂深度学习的原因及对策分析[J].中国校外教育，2019（5）.

[6]解丽丽.浅谈促进初中语文深度学习的策略[J].科学大众·科学教育，2019（3）.

[7]雷纳特·N·凯恩.创设联结：教学与人脑[M].上海：华东师范大学出版社，2004：84.

[8]张华.跨学科学习：真义辨析与实践路径[J].中小学管理，2017（11）：21-24.

[9]雷纳特·N·凯恩等.创设联结：教学与人脑[M].上海：华东师范大学出版社，2004：48-61.

[10]吕林海.人类学习的研究历史、本质特征与改进努力：脑科学视角下的解析与启示[J].全球教育展望，2013（1）.

编辑 谢尾合