基于深度学习的教学设计

钱婧 冯志伟

摘 要 深度学习是一种以学生为主体的学习方式，学习的目的在于将知识转化成对学生来说有意义的东西。一般来说，深度学习的教学路线包括确立高阶思维发展的教学目标、设置有利于知识建构的主题或问题、突出以学生为中心的教学策略、充分发挥信息技术手段的支持作用以及评价和反思五个阶段。以“依据化学方程式的计算”教学为例，教师依据深度学习的教学路线组织教学，能够有效促进深度学习的发生，提升学生的思维品质。

关键词 深度学习;教学路线;化学方程式的计算

中图分类号 G633.8

文献标识码 A

文章编号 2095-5995（2021）10-0063-03

一、 深度学习的内涵及特征

20世纪70年代，美国学者马顿等人根据学生在学习过程中对信息的处理方式的不同提出了深度学习的概念，由此开启了深度学习在教育界的研究浪潮。[1]实际上，深度学习既不神秘，也不是前所未有的新创造，它是与浅表学习相对应的概念。从这个角度来说，我们只要了解什么是浅表学习，就能很容易理解深度学习的概念。大卫·珀金斯曾提出了3种值得关注的知识学习结果，即惰性知识、幼稚知识和模式化知识。惰性知识意味着除非在诸如练习、作业、考试这样有着明确刺激—反应的情境之下，否则我们不会想到它;幼稚知识是学生在学习后重新回到早期对问题部分或全部错误的直觉理解状态;模式化知识是学生只学习解决问题的步骤，机械地执行处理问题的方式，而不理解使用这种步骤的原因。如果学生的学习仅仅停留在这些知识上，整个学习过程就是浅表学习。由此，我们可以推断出，深度学习强调的是学生在理解层次上的深度，以及在理解的基础上建构新旧知识之间的联系并加以迁移、应用，创造性地解决实际问题的学习。教师通常需要将学生置身于真实的问题情境中，通过设置学习任务，帮助学生将单一、零散的知识自主建构为结构化的知识体系，并利用其解决实际问题，从而使学生能将所学迁移应用到新的情境中，解决新的问题。

由于国内对深度学习的研究起步较晚，理论和实践研究仍相对缺乏，加上教师自身对深度学习内涵的理解不清晰和课堂教学设计能力的不足，使得深度学习变成了一种口号而非学生自主建构知识的有意义学习。因此，课堂教学是否具有深度学习的特征是衡量课堂中深度学习是否真正发生的关键。通过整理文献，本研究将深度学习的特征归纳为以下几点：第一，深度学习不是简单地识记知识，而是对学习内容的整体认知，要求学生能把新知整合到原有的认知结构中。第二，深度学习注重学生情感的积极投入，在这些情感内驱力的作用下，学生能对学习内容进行思考和探究，在学习过程中展开积极的沟通与合作，对知识进行批判性的理解。第三，深度学习强调抓住学习内容的关键，全面把握所学知识的本质联系，将学到的知识进行迁移和应用。第四，伴随深度学习的教学方式是深度教学，它不同于夯实“双基”、拓展知识的教学，而是走进学生情感、思维深处的教学。

二、 深度学习的教学路线构建

深度学习不仅是一种教学理念，还是一种实实在在的教学行动，有一套完整的教学路线。

当然，由于不同研究者对深度学习的认识不同，其所主张的深度学习的教学路线也会存在一定的差异。比如，美国教育研究者埃里克·詹森和尼安·尼克森提出了包括设计标准与课程、预评估、营造积极的学习文化、预备与激活先期知识、获取新知识、深度加工知识和学习评价七大步骤的深度学习教学路线。[2]我国教育研究者严先元从明确深度学习的教学事项、提供深度学习的活动载体和掌握深度学习的指导要领三个角度提出了具体翔实的深度学习的教学实施策略。[3]本文依据上述提出的深度学习的内涵，在借鉴已有的关于深度学习的教学路线研究成果的基础上，根据当前课堂教学实际提出如下深度学习的教学路线：

（1）确立高阶思维发展的教学目标。着眼深度学习的教学，要突破三维目标分类陈述的限制，将学生高阶思维能力的发展作为教学的首要目标。高阶思维能力的发展程度是深度学习与浅表学习的最大区别。

（2）设置有利于知识建构的主题或问题。深度学习强调学生在记忆、理解知识的基础上，对知识进行有益的建构，而以主题或问题为形式的知识建构，能有效地实现知识的系统化学习。

（3）突出以学生为中心的教学策略。学生是深度学习的主体，无论是内化建构知识，还是迁移运用知识，任何外在的影响或力量都不能使之主动发生。因此，教师开展深度教学，就必须突出以学生为中心的教学策略，充分发挥学生的积极主动性。

（4）充分发挥信息技术手段的支持作用。教师将信息技术手段运用到课堂教学中，可以为学生创设情境，帮助学生理解学习内容，促进新旧知识之间的联系，提高教学效率，从而实现问题的解决。

（5）评价和反思。评价和反思的目的在于引导学生听取和接受来自他人的反馈与想法，进而修正和完善学习过程与思维方式。教师需要将学习结果及时反馈给学生，引导学生进行反思性学习，提升学习质量。

三、 基于深度学习的教学案例展示

“依据化学方程式的计算”是沪教版化学九年级上册教材中的内容，这一课的教学应帮助学生从“量”的角度进一步认识化学变化，并利用化学变化中物质间的“量”的关系实现对化学变化的定量研究，从而使学生感受到定量研究化学变化的意义，初步形成物质的变化观和化学的价值观这两个基本的学科观念。然而，目前这一内容的教学多是以教师示范、学生模仿练习的形式进行，这样的浅表学习缺乏承载知识的有意义载体，学生不知知识的产生过程，缺少思维活动，也就无法触摸到知识的内在本质，从而无法自主建构学科观念。因此，教师需要将核心知识融入有意义的基于问题解决的事件中，在问题的解决过程中不断加深学生思维的深度，从而实现学生学科观念的建构。具体的教学设计如下：

（一）确立高阶思维发展的教学目标，引领学生学习的方向

深度学习是以高阶思维为核心特征的学习，高阶思维是发生在较高认知水平层次上的心智活動或较高层次的认知能力，其认知目标应达到布鲁姆目标分类学认知水平的分析、评价和创造层次。本课中，笔者设定的教学目标为：（1）能够利用宏观—微观—符号三重表征方式分析反应物和生成物之间的质量关系;（2）会依据化学反应中物质间的质量关系构建依据化学方程式计算的过程;（3）会比较化学变化中的定量计算的方法，体会依据化学方程式计算的意义，认识化学变化中的定量研究对科学实验和生产实践的应用价值。

（二）组织结构化的学习任务，引导学生批判建构

学习任务能驱动和维持学生学习的兴趣和动机。在深度学习中，任务、情境、问题三位一体：基于真实情境产生需要解决的问题，问题解决指向具体的、需要完成的任务，学生在任务的完成过程中批判性地建构知识和学科观念。本课中具体的教学内容设计见表1。

（三）运用以学习者为中心的教学策略，引导学生积极体验

真正的有意义学习是学生对知识进行个人化的、深层次的理解，它需要学生亲身体验知识的产生过程，因此能否让学生积极主动地参与学习是实现深度学习的关键。

1.提供学习支架。教学中的学习支架是教师着眼于学生的最近发展区，帮助学生达到更高层次理解水平的工具、策略和指导等。本节课中，笔者以3个学习任务作为支架引导学生逐步厘清了依据化学方程式计算的依据、方法、步骤和意义。另外，由于学生思维发展水平的限制，他们很难直接从化学方程式中找出物质间的质量关系，在引导学生理解化学反应中存在的宏观定量关系时，笔者通过示意图帮助学生建立宏观、微观和符号三重表征的联系，使学生理解化学变化中物质间的质量关系源于微观粒子间的数量和质量关系。

2.促进师生对话。合理的对话有利于学生对知识进行批判理解与建构，能使学生更积极地投入学习，进入思维层次更高的深度学习状态。本节课中，当学生发现化学方程式能体现各物质的质量关系后，笔者不急于进行例题的讲解和示范，而是让学生尝试写出问题情境2的计算过程。之后，笔者选择一位提出有代表性解题方案（9∶x=4∶32）的学生与之展开如下对话：

“9”是什么？（师）

液氢的质量。（生）

它没有单位是否合理？

“x”是什么？（师）

液氧的质量。（生）

未作说明是否合理？

“4∶32”是什么？（师）

液氢和液氧的质量比。（生）

这个质量比是如何找到的？（师）

化学方程式告诉我们物质的质量比为化学计量数与相对分子质量的乘积之比。（生）

为什么是“=”？（师）

化学反应中物质间的质量比是一定的。（生）

为什么？（师）

化学反应中各物质的微粒的个数比是一定的，而每种物质的相对分子质量也一定，所以质量比一定。（生）

在对话过程中，学生在被教师反问、追问的过程中深刻理解了依据化学方程式计算的数字和符号的含义，对依据化学方程式计算的学习由教师要求转化为主动建构。

3.渗透元认知策略。元认知是学生对自己思维活动的反思和自省。在教学过程中，教师应向学生提供元认知策略，使学生在建构知识的同时能反思、调节和监控自己的学习进程，不断改进自己的认知。在本课教学中，当学生计算出问题情境2中液氧的质量为72t后，笔者进一步让学生交流讨论“若充入的液氧质量大于72t或小于72t会有什么影响”，使学生体会开展化学变化中的定量研究对生产实践的重大作用。另外，在任务3中，笔者让学生从多角度思考并交流“9t液氢完全燃烧能生成多少质量的水”以及“收集满3集气瓶氧气至少需要多少质量的高锰酸钾”这两个问题时，学生会从质量比、元素守恒和总质量守恒等角度思考化学反应中的计算问题。学生在这些交流讨论中通过审视自己和他人的思维过程来不断调整、监控自己的学习行为，同时促进了其元认知能力的发展。

（四）运用现代信息技术，支持学习深度发生

提倡深度学习并不是彻底否定浅表学习，也不是排斥浅表学习，因为学习本身就是一个从浅表到深层逐渐转化的过程。在这个过程中，信息技术手段的合理运用能够有效促进深度学习的发生。在本课中，笔者较多次地使用同屏技术，

让学生在分析与讨论的过程中，看到自己或其他同学在解题上的“断点”，由此引发学生的思维碰撞，进一步讨论、总结解决问题的方法。

学生的学习在这样的信息技术手段的支持下变得更清晰，有利于促进学生深度学习。

（五）选择持续关注的评价方式，引导学生深度反思

持续性和实时性地镶嵌于学习过程中的评价是判断学生是否达到深度学习的预期目标、引导学生深度反思自己的学习状况并调整学习策略的有效途径。在本课的任务2中，笔者让学生尝试写出计算过程后再说明数字及符号的含义，这样做的目的是利用学生对数字和符号的含义的说明来评价学生是否真正掌握了依据化学方程式计算的原理。在本课的任务3中，笔者通过观察学生对问题的解决过程判断学生是否掌握了依据化学方程式计算的方法和步骤。这些镶嵌于学习过程中的评价促使学生在自己和他人回答的过程中实现反思、监控与调整自己的学习进程。

（钱婧，吴江区梅堰中学，江苏 苏州 215200;冯志伟，吴江区铜罗中学，江苏 苏州215237）

参考文献：

[1] MARTON F，SALJO R. On qualitative differences in learning： Inoutcom and process [J].British journal of eductional psychology，1976（46）：4-11.

[2] [美]埃里克·詹森，尼安·尼克森.深度學习的7种有力策略[M].温暖，译.上海：华东师范大学出版社，2010：11-22.

[3] 严先元.学科教学如何培育学生的核心素养[M].长春：东北师范大学出版社，2017：201-207.

责任编辑：谢先成