科学课深度学习的思考方向

王锐

本文以苏教版小学科学四年级上册《热空气与冷空气》一课为例，阐述了深度学习在小学科学课堂中的具体体现。从教学目标的制订、教具的改造和问题情境的创设入手，反思原来课堂中存在的问题，给出了具体的解决方法;也给广大科学教师提供了切实可行的三个思考方向，以期帮助教师们找到更多支持小学生深度学习的教学方法。

深度学习是指基于理解的学习，是学生围绕富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。在这个过程中，学生可以批判性地学习新的思想和事实，将其融入原有的认知结构，并将已有的知识迁移到新的学习情境中，从而做出决策并解决学习中的问题。

深度学习在科学课堂上的体现则是学生通过观察、实验、调查等方法获得大量的直接认识经验，通过阅读、手机资料获得丰富的间接认识经验，通过分析综合整理信息、假设、寻找解释和推理获得由直接认识转化为间接认识的经验，通过合作、发表、讨论、辩论获得与他人交往的经验。学生在这种认识与实践相互转化的经历中，从自己的经验走向科学，将科学知识内化为自己的知识。

从概念层次上来说，深度学习是真正有意义的学习;从实践操作来说，深度学习存在着很多困难，老师们难以把传统的教学方法提升到支持学生“深度学习”的层次。目前的研究大多停留在理论层次或者只是给出了一些策略，然而我认为只有从案例角度进行研究，才能让老师们看到“深度学习”在课堂上的可操作性，给老师们提供能直接借鉴的方法。可惜的是，目前关于深度学习的课堂教学案例研究还很少，研究小学科学课堂案例的更是寥寥无几。笔者在教学苏教版小学科学四年级上册《热空气与冷空气》这一课时获得了一些灵感，从以下三个方面对“深度学习”进行了思考和实践。

一、因材施教，深度思考教学目标

在我还是实习生的时候，我就一直认为一节课中最重要的是教学过程。后来随着学习的深入和前辈们的指点，我越来越体会到教学目标的设置才是核心。目标对了，过程只是实现目标的载体，过程的好坏影响着教学效果的优劣。而若目标定错了，也就是方向错了，再好的教学方法也是在走弯路。课标和教参上的教学目标不无道理，但它们都有普适性。换言之，就是学生在学完这节课后必须掌握的内容，是最低标准，盲目照搬不符合学生学情，而应深度加工教材，创造性地使用教材，应根据课标要求、学生“前概念”以及学生的学习能力制订目标，这就是以学定教，因材施教。

《热空气与冷空气》是苏教版小学科学“我们周围的空气”这单元中的第二课。学生通过学习与实验知道了冷空气下降与热空气上升，并且知道了其中的原理。接着教师提问：

问：风是怎么形成的？

生1：我们周围的空气在流动。

追问：这节课学习了冷空气和热空气，你能用学过的知识来解释一下吗？

生2：有的地方空气是热的，往上流动，形成了向上的风。有的地方空气是冷的，空气往下流动，形成了向下的风。

对于这个问题，基本上所有的同学都认为是空气的流动形成了风，是不是答到这种程度就可以了？我們来看看课标对此知识点的要求，科学《课程标准（2017）》版在物质世界3.3中提到“知道空气的流动是风形成的原因”。通过课标我们发现，学生1的说法似乎没有错，如果出一道填空题他一定能写出是“空气流动形成风”，但是他的回答和本课内容无关。空气的流动在前一节课《空气的性质》中已经教过了，他是在用前一节课的内容回答这节课的问题。也就是说他可以不用学这一节课就完成本课的教学目标，那这样的目标有什么意义呢？我们仔细揣摩学生2的回答，不难发现，他对“风的形成”的解释是很表面的，他只关注到了冷热空气下降上升造成的纵向空气流动，但解释不了空气为什么会横向流动，学生2并没有将所学知识理解透彻。

为了让教学目标更准确，我先考查了同学们关于“风的形成”的前概念，结果发现大多数学生都能说出风形成和空气流动有关。学生的认知率如此之高，如果教学目标还是原封不动的话，如何能引起学生的学习兴趣，课堂教学又何来效率，更不用提“深度学习”了。

其实风形成的真正原因应该是冷热空气相互补充，空气的循环流动形成了风。这种描述是学生凭借自己前概念回答不出来的，但又处在学生的最近发展区内，是学生需要深度学习才能理解的。这是有必要并且有方法进行深度学习的点。

因此，鉴于以上思考和对学生“前概念”的调查，为了利于学生的深度学习，我因材施教，将此知识点的教学目标提升了一个层次：通过对热空气上升和冷空气下降的深度思考，能说出冷热空气循环流动是风形成的原因;通过使用并改进风的形成演示器，看见空气循环流动形成了风;能在具体情境中根据冷热地区不同判断风向。

二、变中求立，深度研究教具改造

基于学生学情，我们将教学目标升华了一个层次，满足了学生深度学习的需要。但是教材中提供的教具依然是支持原来的教学目标的，因此我们要对教具进行改造。在我校省“十三五”规划课题“支持小学生‘深度学习的学生盒开发研究”中指出，深度学习需要依赖实物作为载体;而小学生接触科学学科时间不长，且都处在皮亚杰认知结构理论中具体运算阶段，虽然他们能进行一定程度的抽象运算，但运算过程需要具体物体的支持，对那些不存在的事物或从没发生过的事物还不能进行思考。风是存在的且每天都在发生，但是风只能感受，看不见实体，所以针对本课新的教学目标“通过对热空气上升和冷空气下降的深度思考，能说出冷热空气循环流动是风形成的原因”，教具改造的方向就是让学生看见风的流动，且流动的原因是冷热空气下降和上升。如果学生在教师的帮助下能制作出这样一件教具，那他一定对风形成原因理解透彻，深度学习到的知识支持他做出新教具，新教具又能将深度学习的内容真实地反馈出来，两者相辅相成互相补充，学生的学习又怎么能不深入呢？

凭空创造一件新教具是很有难度的，而改造教具则可以说是站在前人的肩膀上了。我们来看原来的教具（如图1）。

此教具底部有一个蜡烛，旁边是不密封的，让外面的空气可以流进透明通道内。上面有一个轻质金属风扇，点燃蜡烛加热空气会发现叶片旋转。可是这个仪器最多说明热空气是往上的，看不出冷热空气的循环关系。我先把这个教具演示了一遍，然后让学生小组讨论后提出改造方案，于是有了下面这个教学片段：

生1：我们觉得可以尝试把下面堵住，如果风扇不转就说明没有外部的冷空气补充过来，即使加热空气了，也不会形成风。

生2：那要怎么堵住呢？

生1：可以拿纸或者直接用手捂住。

师：这位同学提供了一种方案，我们来尝试一下好不好。

实际的实验中发现，有的学生捂得不严有缝隙，上面的风扇依然再转，且手和纸离蜡烛太近，会发烫，万一烧起来就是教学事故了。

生3：这种方法太不好了，感觉手忙脚乱，我刚才就差点被烫到了，而且我觉得我们这样根本不算改造教具。

生4：用手堵不行我们可以用硬纸壳做一个套子，可以套上去也可以拿下来，还解放了手。

绝大多数同学觉得可以尝试。

生5：我不同意刚才的方法。你们想热空气的上升可以通过风扇转动看出来，那么冷空气流动也应该可以通过风扇转动看出来，我们可以想办法在下面再装一个通道和风扇。（边说边拿两个教具做演示，老师画示意图）

师：这位同学的想法很有创意。我们说空气循环流动形成风。当A管道里的空气被加热后，空气上升，让风扇转动，形成了纵向的风。A里面的空气没了，需要补充，于是冷空气从外部进入B管道，引起空气流动，这就是横向的风。而风形成的完整过程如图。这个教具比较复杂，课堂上来不及做，有兴趣的同学可以利用课余时间找我，我们一起完成（如图2）。

虽然课上没有时间完成这个教具，但是学生经历了一个深度思考的过程，他们此时对“风形成原因”的认识是原本所达不到的。改造教具是基于原来的教具，而不是凭空的想象，降低了难度，节省了材料，让学生更有参与感。这就是变中求立，变的是教具中支持不了学生深度学习的地方，立的是教学目标和实物载体的有机结合。

三、知识应用，深度分析问题情境

在前面的教学中，学生已经基本完成了对“风形成原因”的深度学习了，那么如何评价学生的学习效果呢。我觉得是看学生能否在一个情境中灵活应用所学知识。根据布鲁姆教育目标分类中关于认知领域的分类，应用是指对所学习的概念、法则、原理的运用。它要求在没有说明问题解决模式的情况下，学会正确地把抽象概念运用于适当的情况，属于第三级别的目标。

课上我提出了这样一个情境：

海洋和陆地在早晚温度是不同的，白天陆地温度高，晚上海洋温度高，那沿海城市白天和晚上风的方向是怎么样的？

学生刚听到这个问题是毫无头绪的，明明我们刚才学的是风的形成，为什么和风向能扯上关系。

师：我们平时所说的风，是近地面的横向风。前面说到风的形成和冷热空气运动有关，这题中哪里体现了温度关系。

生1：白天陆地温度高，晚上海洋温度高。

師：同学们仔细想想风向和温度的关系，最好画个图。

生2：之前老师说风的形成时展示过一幅图，我把它记下来了，我发现在低处风总是从低温处流向高温处。所以这题答案是白天风从海洋吹向陆地，晚上风从陆地吹向海洋。

师：这位同学很明白好记性不如烂笔头的道理，他把老师的图记了下来。回答的没有问题。谁还能具体分析一下。

生3：白天陆地温度高，所以陆地上的空气上升了，留出缺口，海洋上相对冷的空气补充过来，风从海洋吹向陆地。晚上海洋温度高，海洋上的热空气上升，陆地上的冷空气补充过来，风从陆地吹向海洋。

师：同学们在学完科学知识后要学会把它用在具体问题中，找到关键点，问题就很容易解决。

课堂上我通过创设这样一个情境考查了学生深度学习程度，而学生也通过这个问题将所学知识运用起来，加深了理解，促进了深度学习。

虽然深度学习目前理论层次的研究很丰富，但想将其用在现实的课堂教学中还有许多难度，要走的路还很长。笔者通过对《热空气与冷空气》这节课的思考，为老师们提供了三个值得思考的方向，即从“教学目标”“教具改造”“情境创设”入手，找寻支持小学生深度学习的方法。