教学《点亮小灯泡》初探深度学习

沈德强

在网络技术迅猛发展的今天，大数据、智慧教育、人工智能、虚拟现实等新兴技术不断涌现，给教育带来新的驱动力，促使慕课、微课、翻转课堂等新兴教育模式成为教育界共同关注的焦点。深度学习既是信息化时代带来的新机遇，也是面向全体教育工作者的新挑战。我国早在2001年6月颁布的《基础教育课程改革纲要（试行）》中就明确提出：改变接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。力求在核心素养的引领下，将学生的学习目标定位为发展高阶思维。而深度学习，就是其中一条切实可行的路径。

在深度學习中，教师带领学生进入知识发生发展的情境与过程中，引导、帮助学生成为知识发现的“参与者”，“亲身”经历知识的“（再）形成”和“（再）发展”过程。因此，学习的过程，不仅仅是学习知识，更不止于学习知识，甚至学习知识本身都是手段，目的在于使学生能够作为主体“参与”人类的伟大历史实践，了解并认同知识背后所蕴含的情感态度、价值观，提升学生的文化水平与精神境界，使之成为具有高级社会性情感、积极的态度以及正确的价值观，有社会责任感、勇于担当的未来社会的主人。

在现有文献中，小学深度学习的研究主要聚焦于数学、语文这类传统意义上的大学科，对于科学课实施深度学习的研究尚处于不断深入的阶段。笔者以苏教版科学四年级上册第四单元“简单电路”中的《点亮小灯泡》一课为例，对小学科学深度学习过程做初步探讨。

一、聚焦学科大概念，引发深度学习

深度学习倡导单元学习。结构化、情境化、凸显学科大概念的知识，发展核心素养的功能最强。确定单元学习主题有四个依据：学科课程标准、学科教材内容、核心素养的进阶发展、学生实际情况。

教育部在《关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》中明确提出“要增强整体性，强化各学段、相关学科纵向有效衔接和横向协调配合”“提高学生综合分析问题、解决问题能力”等具体要求。这就要求学生成为科学学习的主体，典型地、简约地经历结构性的关键过程与关键内容;通过自己的体验与探究“打开”符号化的知识，将静态的知识“激活”，全身心地体验知识本身所蕴含的内涵与意义;必须“亲身经历”科学知识的发现、形成和发展过程，让自己与正在学习的内容之间建立一种紧密的灵魂联系。而这些关键的内容与过程，很大程度上属于科学学科的大概念，是课程的核心内容。

美国著名教育学家赫德认为，组成科学课程中的概念和原理应该能够展现当代学科图景，是学科结构的主干部分，它们被称为核心概念。核心概念的选择不是随机的，而是能展现学科的逻辑结构的，即这些核心概念能够有效地组织大量的事实和其他概念。不仅如此，前沿性也是非常重要的。

佐藤学也提出：“为了使学科的本质鲜明化，在各学科的学习中，应努力提示该学科的中心概念，围绕学科的中心内容来开发单元，持续地开展实践性的研究。”

大概念与核心概念、中心概念在知识的属性和特质上并无本质的不同，在本文中，“核心概念”的表述等同于大概念。

在推进基于探究的小学科学教育时，笔者认为，开展深度学习必须精选大概念，以大概念作为学生的科学单元学习主题更为合适和符合科学课程的特点。大概念是科学学科的核心，也是基础概念。围绕大概念组织教学，将有助于学生对知识的深入理解和迁移应用。

《点亮小灯泡》是苏教版科学四年级上册第12课（本课内容图片如下）。

本课共有四个活动：1.猜测手电筒的内部结构，用“小灯泡怎样亮起来”这一问题直接揭示本课学习内容，了解学生前概念，让学生带着问题开始本课学习。2.通过将电池、小灯泡和导线连成一个简单电路，使小灯泡亮起来，然后比较各种不同的连接方式，引导学生知道闭合电路的共同特点是需要形成一个能让电流通过小灯泡的闭合回路，教材既有实物图也有电路图，渗透了由实物图向抽象电路图的过渡。3.用回形针、木板和图钉制作简易开关，控制小灯泡的亮和灭，指导学生进一步理解电路的闭合断开对小灯泡亮灭的直接影响;在此基础上，进行迁移，把小灯泡换成其他用电器。4.观察手电筒的内部结构，让学生知道简单电路在生活中的实际应用，呼应开始的猜测活动，以巩固和应用本课所学知识。

本课是对《义务教育小学科学课程标准（2017）》中“物质科学领域”第6 条大概念“机械能、声、光、热、电、磁是能量的不同表现形式”中“6.4电可以在特定物质中流动，电是日常生活中不可缺少的一种能源”目标下的“电路是包括电源在内的闭合回路，电路的通断可以被控制”的3～4年级目标“说出电源、导线、用电器和开关是构成电路的必要元件，说明形成电路的条件;解释切断闭合回路是控制电路的一种方法” 的落实。

基于对大概念的理解和把握，结合学情，教师设计了如下教学目标来实现学生深度学习：通过由电池、导线、小灯泡实物组成电路点亮小灯泡到画出电路图，能够说出电源、导线、用电器和开关是构成电路的必要元件，说明形成电路的条件是形成闭合电路;用橡皮、曲别针等常见材料制作一个简易开关，理解开关对电路断开和闭合所起的控制作用。

二、活动设计有层次，推进深度学习

为了落实大概念，在教学中，我们设计了有层次、有梯度的学生活动，使学生的学习从浅层学习向深度学习不断推进。

第一个活动：教师设计了点亮小台灯的活动，引发学生对电路的关注。

师：同学们，大家看（出示小台灯），这是我们学校科技社团的同学制作完成的小台灯，你看，还能被点亮呢。（这时，教师将小台灯点亮。）

学生此时特别兴奋。

师：大家想不想也制作一个小台灯并把它点亮呢？

面对兴奋且有些迫不及待的学生，教师并不急于下发材料，而是提问学生：如果要制作这样一个小台灯，你需要哪些材料呢？通过这个问题，学生变得冷静下来，开始观察小台灯的结构，很快学生发现，这个小台灯包括电池、小灯泡、导线、灯罩、支架及底座等。这时的学生已经对点亮小台灯有了足够的兴趣。探究的核心动力是疑问，即学生感兴趣的问题，只有以问题为抓手，以问题解决为目的，才能引发学生的真实探究。

第二个活动：利用主要材料，建立闭合回路的概念。

这个活动又包含三个小活动：首先，学生利用电池、导线、小灯泡连接成闭合回路，点亮灯泡，建立闭合回路的概念;接着，教师在电路中加入开关，体验开关对电路断开和闭合所起的控制作用;最后，学生将刚才连接简单电路的经验迁移到解决实际问题（组装小台灯）上。

（一）利用电池、导线、小灯泡连接闭合回路

教师拿出电池、导线、小灯泡，让学生尝试着把它们连起来，让小灯泡亮起来并把能点亮小灯泡的连接方式记录下来。科学记录是学生参与探究活动的思维物化品，它再现的是学生的思维过程，承载的是科学探究的重要证据，是学生提升科学结论的重要依据。这节课的科学记录尤其承载着引导学生发现闭合回路的作用，十分重要。

当学生将各自小组的科学记录单展示在黑板上并开始交流时，教师首先引导学生关注那些能点亮小灯泡的连接方式，发现它们都是将电池的两端和小灯泡的下面凸起、螺纹处两个地方进行了连接。这时，教师通过多媒体呈现电池、小灯泡的结构，为学生建构闭合回路这个概念奠定基础。接着，教师引导学生发现，这样的连接方式可以使电流从电池的正极出发，经过小灯泡的灯丝最后流回小灯泡的负极，就形成了一个完整的闭合回路。之后，教师指导学生观察那些不能使小灯泡亮起来的连接方式并动手修正自己的连接方式以使本组的小灯泡亮起来，巩固了闭合回路的概念。

（二）在电路中加入开关，理解开关的作用

教师以“这样一直用手摁着导线是很累的，有没有什么方法能把手解放出来？”这样的问题，引发学生对控制电路中电流通断的思考。当学生想到开关时，教师顺势出示开关并将其连入电路中，学生明显地看到开关对电路断开和闭合所起的控制作用。这一活动，既验证了学生的猜测，又巩固了学生对开关的认识。

（三）学生小组合作，完成小台灯的制作

在活动的整个过程中，学生不再固定在自己的小组内，可以去其他小组寻找各种帮助。在这一活动中，学生需将刚才连接简单电路的经验迁移到解决实际问题上来，既巩固了对简单电路的必要元件及其作用的认识，又加深理解了形成电路的条件是形成闭合电路的核心概念，还锻炼了开展小组合作的能力、动手制作的能力，体验到成功的快乐。

通过以上的活动，学生顺利实现了本节课的预定目标，从观察别人做好的小臺灯到自己认识台灯的结构、理解台灯中的电路连接，最后能独立或以小组合作的方式完成小台灯的制作。学生借助小台灯这一具体可感的材料，从简单活动开始不知不觉中对简单电路进行了深度学习，这样的深度学习不光能让其感到愉快，还会帮助学生增强自我概念和成就感。

深度学习可以始于简单学习，这样的简单学习为复杂学习构建了平台。为使学生能都深入钻研概念，他们首先应该能抓住基础，越多地了解事实，就可以越多地构建联结。在这节课中，观察小台灯、剖析小台灯的结构，就是深度学习开始的简单学习，正因为有这样的简单学习，勾起了学生的学习欲望，才有了接下来连接电路认识闭合电路的深度学习，而闭合电路的学习又为今后的电路知识学习奠定了基础，又是今后深度学习的起点和奠基石。

这种关注大概念的教学并不忽视对事实的学习，它通过提供某种途径（如本节课中组装小台灯），使学生保持并应用对于理解大概念至关重要的那些事实。在教学中，更强调探讨问题、解决问题，而并不是学习现成答案，把大量的精力用于培养敏锐鉴别的思维而不是死记硬背。强调理解大概念而不是记忆零碎的信息，重视论证而不是背诵，鼓励学生一起学习，彼此之间自由交流思想和信息。

三、课后延伸有广度，延续深度学习

本节课的最后，我们设计了“华丽大变身”和“修理小能手”这样的课后延伸活动。在“华丽大变身”活动中，我们希望学生将小灯泡换成其他用电器，体验小台灯变身小风扇或八音盒的乐趣。让学生在此活动中，一方面巩固构成电路的必要元件包括电源、导线、用电器和开关，另一方面更深刻地认识到“形成电路的条件是形成闭合电路”的大概念。在“修理小能手”这一活动中，我们希望学生在家长的帮助下，将一截导线替换成生活中的常见材料，感受各种材料的导电性能是不同的，为下一节课学习《导体和绝缘体》做好铺垫。

在落实大概念的过程中，我们设计了组装小台灯的具体任务，将科学知识的学习有机融于工程技术之中。小台灯可以作为贯穿本单元学习的主要材料，用以在学习知识的过程中提高学生动手探究、解决实际问题的能力，正如某位学者所说，“对科学发现的本质的精确刻画是所有高质量科学教学的核心任务” 。

总之，深度学习就是在教师引领下，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。基于深度学习的为素养而教不是一蹴而就的短期工程，也不是揠苗助长的“大跃进”;不是单线推进的零敲碎打，也不是万紫千红的大杂烩。深度学习是对时代发展的特定需求、学习的本质属性、个体发展的价值意义的一种积极回应。因此，作为教师，我们责无旁贷要为学生实现深度学习而努力。