基于“知识深度模型”的深度学习路径初探——以“圆周运动”教学为例

唐建勋

(无锡市辅仁高级中学，江苏 无锡 214123)

为了全面深化课程改革，落实立德树人根本任务，教育部于2014年启动了对普通高中课程标准的修订，从原有的“三维目标”，强调学生要“做什么”，进一步发展为对发展核心素养的要求，强调学生“为什么要这么做”，更加凸显了课程的育人功能，更加强调了对学科本质和教育功能的综合要求．当前教育对学习的关注已经从学习的形式与内容转向学习的过程与反思，社会更需要具有创新精神、实践能力和高阶思维，能够应对各种复杂情境的复合型人才，学习不再只是占有一些孤立的、工具书式的、缺少时效的惰性知识的行动，改变原有学习方式，正是发展学生核心素养的关键所在．深度学习是发展学生核心素养的重要途径，它旨在发展学生高阶思维能力、提高学生问题解决能力，深度学习的最终实现，需要依托课堂教学变革的落实，从逻辑结构来讲，核心素养指向育人内涵与目标，是宏观纲领引领；深度学习指明学习理论导向，是中观理论指导；课堂教学是纲领目标和学习理论得以落实的实际教学行动，是微观行动指南，是提高教学效率与学习质量的根本保障．

1 深度学习的内涵和特征

深度学习是基于理解的学习，它指向学生综合能力、评价能力、创造能力等高阶思维的发展．通过深度学习，学生能够批判性地学习新的思想和事实，并融入原有的认知结构，能够在众多思想间进行联系，并能够将已有的知识迁移到新的情境，作出决策和解决问题．深度学习促进学生对知识的理解和应用，深化对自身知识体系构建的批判性反思．深度学习有着如下特征：(1) 深度学习追求内容的整合、知识的建构、问题的解决、能力的提高和思维的发展；(2) 深度学习是一种多领域信息的融合，是新旧信息的整合，而非孤立的、无联系的内容进行容器式接受和记忆；(3) 深度学习者保持着批判性思考和怀疑的态度，学习者会确定问题，检视事实，分析假设，能给出自己的独立观点．深度学习始于学生的实际生活经验，带有较强的社会性与情境性，最终指向学生关键能力和必备品格的培养，所以深度学习必然是与物理观念的培养、科学思维的发展、科学探究的践行、科学态度与责任的涵育等物理学科核心素养密切相关的．

2 “DOK知识深度模型”的概念和意义

“DOK知识深度模型(Depth of Knowledge)”是由美国教育评价专家Webb所提出，该模型已成为近年来美国K12教育领域推动学生深度学习、培养学生高阶思维与核心素养的教学设计工具．DOK模型将学生的认知水平划分为4个层级： (1) 回忆/复述(Recall and Reproduction)； (2) 技能/概念(Skills and Concepts)； (3) 策略性思维(Short-term Strategic Thinking)； (4) 拓展性思维(Extend Thinking).各个层次反映了学生在完成学习任务的活动中所需的认知期望和知识深度，其中层级(1)(2)对应浅层学习，层级(3)(4)对应深度学习．随着学习活动的认知复杂程度的提高，学生的学习不断地深入，深度学习正是在层次递进的学习任务中得以实现．知识深度模型的结构可以通过表1呈现．

表1 知识深度模型

3 探索基于“DOK知识深度模型”的深度学习路径

深度学习是符合教学逻辑的教学样态，所谓教学逻辑是指教师在借助学科教学促进学生发展的实践活动中所遵循的相对稳定的教学依据，教师有效的教学和学生有效的学习都必须符合教学逻辑．就教学逻辑而言，深度学习之“深”必然是由浅入深之“深”，DOK知识深度模型所遵从的建构观点，也正是从浅层学习逐步走向深度学习，基于DOK知识深度模型的课堂深度学习的教学设计，就是通过设计级别不同的学习任务和活动来推动学习的发生与深化．

基于DOK模型的深度学习教学设计，就是在学科核心素养目标的指导下，依托DOK模型的4个层级，教师为学生准备问题、活动、任务清单等作为学习支架，这些支架铺设在各个学习层级之间，以明确课前、课中、课后不同教学阶段的学习任务与学习活动，同时实施教学评价．“DOK知识深度模型”立足于学生的学习活动， DOK模型的学习活动可分为“探究(Explore)”“体验/表达(Experience/Express)”“交流(Exchange)”3阶段，称为“4E”学习活动，这些学习活动都是建立在学习支架之上，同时支架本身也是学生的层层递进的学习活动．“4E”学习活动结构图如图1所示：课前学生在问题清单的指引下，通过观察现象、观看微视频、学习课件、查阅资料、动手小实验、撰写小报告等自主学习方式，完成课前任务，实现回忆、复述类的学习目标；课中学生在问题清单的指引下，经历学习探索过程，包括实验探索和思维探索，同时开展学习经历过后的自我展示，可以表达确定的观点或者探索过程中的困惑．此阶段侧重学生探究能力和思维能力的培养，促进学生的深度学习；课后组织学生开展以展示和反思为目的的交流活动，包括学生交流心得、展示成果、质疑讨论、教师点评、生生互评等，通过展示后的评价反馈，实现深度学习的再次深化．

图1 “4E”学习活动结构图

4 基于“DOK知识深度模型”的教学设计实例

以“圆周运动”一课的教学设计为例，谈一谈基于“DOK知识深度模型”的深度学习路径．

4.1 课前探索，以“情境与结构”为深度学习的基本架构

真实情境是深度学习的必然，深度学习以生活生产情境为载体，但若只有零碎杂乱的现象和事实，那么只能形成表象，只能使人产生一定的看法；若能够合理设计，呈现结构化的事实与现象，那么通过分析和归纳就能形成概念间的普遍联系，实现深度理解，使学生具有明确的物理观念．DOK知识深度模型层级一“DOK1回忆/复述”过渡到层级二“DOK2技能/概念”所要搭建的学习支架，就是要促进学生逐步形成对“什么是圆周运动”“生活中有哪些圆周运动”“怎么来描述圆周运动”等问题的认识，从前概念走向问题，再从问题走向精确概念．教师在课前可以给出学生学习任务清单，例如，观察身边的圆周运动，观看圆周运动的微视频，通过比较各种圆周运动，例如小风车和风力发电机的转动对比，如图2所示，撰写“描述圆周运动快慢的方法”小报告等，完成学习活动从“回忆/复述”相关事实、概念、规律到“技能/概念”的理解、领会、掌握．同时教师在设计学习任务时，一定要注意使零散的情境结构化呈现，要从学习心理序列和学科知识序列的角度，将学习资源以及学习探索过程中不良结构的真实情境串成体现知识意义与心理意义结构化的情境链．

图2

4.2 课中教学，以“体验与表达”为深度学习的主要过程

深度学习是以高阶思维、问题解决、自主学习、实践创造等关键能力发展为目标，强调学习者经历真实的学习体验，理解所学内容的完整含义，建立已有知识与新知识的联系，将已有的知识迁移到新的情境中，做出决策、解决问题，并能阐述自己的认知和观点．因此“体验和表达”既是深度学习的过程，也是深度学习的结果．DOK知识深度模型层级二“DOK2技能/概念”到层级三“DOK3策略性思维”所要搭建的学习支架，就是通过设置体验与表达的机会，让学生知识深度从掌握概念和理解规律上升到运用概念和规律解释和解决实际问题．教师通过设计层次丰富的演示性实验、体验性实验、探究性实验等实验活动，让学生参与体验，发现问题，并通过体验来尝试解决问题．

体验1：实际操作，深化思维.

图3

体验2：手脑结合，具身认知.

如图4所示，在课堂上准备一辆倒置的自行车，让学生分组对自行车各转动部件(车轮、踏板、链条、牙盘、齿轮)进行观察、操作、测量、记录，并将结果向其他学生报告．通过研究这些部件传动方式的定量特征和转动快慢的定量比较，学生真正切身体会到各种转动形态下的线速度和角速度的关系．这种手、眼、脑结合的体验式学习，也就是具身认知的学习，它比传统课堂授课听讲的学习方式更高效，对核心素养的指向更明确．

图4

体验3：深度探究，学以促能.

布置学生分组利用向心力演示仪测量线速度与角速度的定量关系的任务，为学生配备光电门、向心力演示仪、数据收集器、计算机等设备，然后引导学生思考如何利用这些装置研究线速度和角速度关系．如图5所示，两个转盘通过皮带连接，在两侧转动杆边缘固定宽度相同的挡光片，通过测量挡光时间，如图6所示，学生可以研究在角速度和半径都不同的情况下，线速度大小的决定因素．这种多变量探究的问题对学生探究能力和思想方法提出了较高要求，所以在做实验之前，学生必须要明晰实验原理、操作要求、数据处理、结果解释，实验的深度参与对学生科学思维和科学探究等核心素养的培养起到重要作用．

图5

图6

4.3 课后活动，以“交流与评价”为深度学习的再次深化

深度学习离不开学生对学习结果的交流讨论和教师对学生学习表现的及时评价反馈．教师评价以及生生互评可以培养学生问题解决能力、合作沟通能力、交流表达能力，通过对学生的实验设计、实验操作、实验观察、结果分析等环节进行点评，更是直接指向发展学生核心素养中的科学探究．DOK知识深度模型层级三“DOK3策略性思维”到层级四“DOK4拓展性思维”所要搭建的学习支架，就是给予学生交流、展示、质疑、讨论的机会，实现学习评价的反馈意义，促进学生进一步调整学习节奏，改进学习方法．教师可以给出学生课堂/课后活动清单，例如，制作并展示“圆周运动”一节知识内容的思维导图；通过DIS研究线速度和角速度的定量关系，形成研究方案；通过研究变速自行车前、后齿轮的齿数和车轮半径，分析场地自行车比赛时的车速；通过对线速度和角速度的理解分析运动场上的现象和原理等，通过这些活动，实现知识深度从单一概念和技巧上升到策略性思维和拓展性思维．

“圆周运动”课堂教学的后段以及课后的延伸学习将交流体会、展示成果、质疑讨论等学习活动与评价活动高度结合，评价活动则是围绕这些学习活动开展组内互评、组间互评、教师点评．“圆周运动”一课的教学目标是了解描述圆周运动快慢的基本思路，理解线速度和角速度引入的逻辑和物理意义，掌握线速度和角速度的关系，最后能通过对线速度和角速度的综合理解，在具体情境中解释、解决实际问题．根据这些教学目标，可以设计课中/课后学习拓展活动、对应评价角度、设置评价水平、确定评价目标，“圆周运动”学习拓展活动评价如表2所示．

表2 “圆周运动”学习拓展活动评价表

5 结语

通过对“圆周运动”课堂教学的实践探索尝试，可以初步形成以课前、课中、课后3个阶段的教学活动、学习活动、学习评价为学习支架，以“4E”学习活动为支架核心，实现“DOK知识深度模型”从DOK1回忆/复述→DOK2技能/概念→DOK3策略性思维→DOK4拓展性思维4个知识深度层级提升的深度学习路径，使课堂教学在核心素养的目标指引下，厘清深度学习的教学逻辑，拓展和深化深度学习的应用策略，引领教学改革走向深处．