推動(dòng)學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變，打造兒童“看得見(jiàn)”的課堂
——指向深度學(xué)習(xí)的小學(xué)科學(xué)可視化教學(xué)實(shí)踐改進(jìn)

廣東深圳實(shí)驗(yàn)學(xué)校小學(xué)部 劉 洋

·實(shí)踐背景·

教育變革，最終發(fā)生在課堂。課堂變革，最終體現(xiàn)在學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。“深度學(xué)習(xí)”恰恰是指向兒童學(xué)習(xí)的一種新理念。在這場(chǎng)課堂變革的浪潮中，我校小學(xué)部旗幟鮮明地提出了基于綜合素質(zhì)培養(yǎng)的“兩個(gè)看重”課堂觀——看重學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變、看重學(xué)生展示能力和課堂氣質(zhì)的培養(yǎng)。小學(xué)部科學(xué)學(xué)科組團(tuán)隊(duì)以學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生，探索出了一條以可視化教學(xué)為支點(diǎn)，撬動(dòng)深度學(xué)習(xí)的“實(shí)驗(yàn)”之路。

“兵馬未動(dòng)，糧草先行”，推動(dòng)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變離不開(kāi)理念引領(lǐng)，更離不開(kāi)課時(shí)、課程、制度、設(shè)施的保障。我們?cè)缭?012年就在一、二年級(jí)開(kāi)設(shè)了科學(xué)課，比教育部要求的提早了六年，課時(shí)量比教育部規(guī)定的多一倍。全學(xué)段實(shí)現(xiàn)兩節(jié)科學(xué)課連排，形成了國(guó)家課程和校本課程同入課表、間周上課、面向全體、并駕齊驅(qū)的課程新局面。我校建立了由教務(wù)處統(tǒng)領(lǐng)、學(xué)科組推進(jìn)、各部門(mén)保障、行政領(lǐng)導(dǎo)分管的科技教育機(jī)制，形成了由標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室、科學(xué)教育中心、生命館等各類科技活動(dòng)場(chǎng)所組成的“科技樓層”。

·實(shí)踐改進(jìn)·

深度學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在批判性理解的基礎(chǔ)上，基于原有認(rèn)知進(jìn)行概念建構(gòu)，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題的一種學(xué)習(xí)方式。可視化教學(xué)即教師在可視化理論的指導(dǎo)下，借助圖示法等方法對(duì)信息進(jìn)行視覺(jué)加工，將原本抽象復(fù)雜的事物以直觀的方式呈現(xiàn)。研究表明，使用視覺(jué)輔助可將學(xué)習(xí)效率提高四倍以上。可見(jiàn)，可視化教學(xué)利用圖形等視覺(jué)表征手段和視覺(jué)認(rèn)知輔助工具，能夠構(gòu)建新知識(shí)與原有知識(shí)之間聯(lián)系的“通道”，提高信息加工及信息傳遞的效能，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)真正有效發(fā)生。

一、基于實(shí)驗(yàn)材料可視，落實(shí)前概念調(diào)查

前概念是學(xué)習(xí)發(fā)生的前提條件，更是深度學(xué)習(xí)發(fā)生的必要條件。我們深知，兒童的前概念是其生活經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)知識(shí)的混合物，具有形象化、碎片化的特點(diǎn)，想了解它們并不容易。為此，我們從調(diào)查方式和聯(lián)想思維兩個(gè)角度入手破解前概念調(diào)查難題。

1.創(chuàng)新調(diào)查方式，使前概念被雙向可視。

深度學(xué)習(xí)既需要學(xué)習(xí)主體的主動(dòng)建構(gòu),也需要主體之間信息的交換和重組。當(dāng)前，課堂常見(jiàn)口頭或書(shū)面調(diào)查，這兩種方式僅實(shí)現(xiàn)了前概念對(duì)教師的可視，而不是對(duì)學(xué)生的可視，往往導(dǎo)致調(diào)查淪為教師的“獨(dú)角戲”。科學(xué)課倡導(dǎo)給學(xué)生提供可視的材料，讓學(xué)生以動(dòng)手“做”的方式表征觀點(diǎn)，并將“想法”展示出來(lái)。

以教科版三年級(jí)《食物在體內(nèi)的旅行》一課為例，為了可視化地表征兒童前概念，教師為每個(gè)小組準(zhǔn)備了5組共10種材料（表1），學(xué)生選擇合適的材料并粘在人體輪廓圖上（圖1），最后展示出來(lái)，讓師生都看到。

表1

圖1

教學(xué)片段一：

師：剛才你們說(shuō)了這么多消化器官，這些器官分布在人體內(nèi)的哪些部位，它們有什么功能呢？

生：（思考）

師：老師預(yù)備了一些物品，請(qǐng)你們自己觀察比較，根據(jù)它們的特點(diǎn)把它們想象成人體的某種器官，并把食物旅行所經(jīng)過(guò)的器官挑選出來(lái)貼在人體輪廓圖上。

生：（操作）

師：貼好后，把你們的作品掛到前面的墻上，讓我們都來(lái)觀察觀察。

實(shí)踐表明，這種擺一擺、貼一貼的“做中學(xué)”方式充滿趣味，學(xué)生能夠展示、樂(lè)于展示，不僅實(shí)現(xiàn)前概念的師生雙向可視，還提高了學(xué)生課堂展示能力。

2.貼近兒童生活，觸發(fā)聯(lián)想思維。

為什么打印真實(shí)的器官圖片讓學(xué)生貼呢？學(xué)習(xí)科學(xué)指出，當(dāng)兒童面對(duì)新的領(lǐng)域探索時(shí)，會(huì)聯(lián)想到已有的學(xué)習(xí)認(rèn)知的經(jīng)驗(yàn)，并據(jù)此進(jìn)行思維的判斷、分析和信息處理，指向深度學(xué)習(xí)的教學(xué)應(yīng)當(dāng)是能激發(fā)兒童聯(lián)想思維的教學(xué)。實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，“真實(shí)”并不等于可視：一方面，這些器官脫離學(xué)生的生活；另一方面，這些圖片缺乏功能性體驗(yàn)，無(wú)法激活學(xué)生的聯(lián)想思維。

圖2

教學(xué)片段二：

師：我看到你選擇了發(fā)夾來(lái)模擬口腔。

生1：嗯，發(fā)夾能張開(kāi)，像嘴巴一樣吃東西。

師：為什么不選擇鐵夾?

生1：鐵夾沒(méi)有“牙齒”。你看，發(fā)夾上面有齒，像我們的牙！

師：為什么選擇用氣球來(lái)模擬胃而不用牛奶盒呢？

生2：牛奶盒太硬了，沒(méi)有彈性，胃要收縮才能磨碎食物，氣球有彈性，更像一些。

氣球、牛奶、媽媽的發(fā)夾、洗臉盆下的水管……這些材料（圖2）全部來(lái)自學(xué)生的生活，這樣的前概念調(diào)查完全融入學(xué)生的“語(yǔ)境”，使他們?cè)敢夥窒怼?lè)于展示。

二、基于探究記錄可視，推進(jìn)論證學(xué)習(xí)

論證學(xué)習(xí)本質(zhì)上是個(gè)體推理、交互對(duì)話和批判性思考等多方面交互學(xué)習(xí)的實(shí)踐。可以說(shuō)，論證學(xué)習(xí)就是深度學(xué)習(xí)。科學(xué)記錄作為論證的主要依據(jù)，對(duì)論證的開(kāi)展具有關(guān)鍵作用。然而，不少教師缺乏對(duì)記錄單的可視化設(shè)計(jì)意識(shí)——文字量大、冗余信息過(guò)多等情況時(shí)有發(fā)生。雙重編碼理論認(rèn)為，同時(shí)以視覺(jué)形式和語(yǔ)言形式呈現(xiàn)信息能夠降低認(rèn)知負(fù)荷和增強(qiáng)理解。因此，探究記錄單的設(shè)計(jì)要引起教師足夠的重視。

1.要能指向關(guān)鍵信息

把學(xué)生的注意力指向關(guān)鍵信息是可視化的內(nèi)在要求之一。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)面對(duì)許多材料并搜集到很多證據(jù)，但并不是所有材料和證據(jù)都能夠?yàn)檎撟C提供有效支撐。

以教科版六年級(jí)《定滑輪和動(dòng)滑輪》為例，學(xué)生在使用改進(jìn)前記錄單（圖3）設(shè)計(jì)方案時(shí)成功率很低。分析發(fā)現(xiàn)，由于部分凸顯器材功能性的關(guān)鍵信息（滑輪的轉(zhuǎn)軸、繩子兩端掛鉤等）未被凸顯，導(dǎo)致了學(xué)生的注意力被分散。改進(jìn)后的記錄單（圖4）不僅凸顯了材料的功能性，并且去掉了畫(huà)鐵架臺(tái)和鉤碼的環(huán)節(jié)，使學(xué)生能夠集中精力思考鉤碼位置和繞線方式這一影響學(xué)習(xí)的關(guān)鍵信息。

圖3

圖4

2.要能引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)操作

一份可視化程度較高的探究記錄不僅能夠減輕學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷，還可以引領(lǐng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作，為論證提供可靠的證據(jù)。

以教科版三年級(jí)《水和食用油的比較》一課為例，由于低段學(xué)生動(dòng)手能力較弱，在進(jìn)行較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，教師僅靠語(yǔ)言指導(dǎo)往往會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在操作中“掛一漏萬(wàn)”。經(jīng)過(guò)改良的探究記錄（圖5）將實(shí)驗(yàn)過(guò)程以圖示的方式清晰呈現(xiàn)，讓可視化深度參與學(xué)生認(rèn)知加工過(guò)程，引領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作，有效降低實(shí)驗(yàn)的失誤率。

圖5

三、基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可視，建構(gòu)科學(xué)概念

通過(guò)對(duì)比和分析發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，歸納其背后隱含的規(guī)律是建構(gòu)概念的常用方式。由于語(yǔ)言文字自身的“碎片化”特性并不利于建構(gòu)概念，所以當(dāng)學(xué)生面對(duì)大量不同關(guān)系和類型的數(shù)據(jù)時(shí)往往會(huì)無(wú)所適從，甚至畏懼和逃避。而可視化表達(dá)具備強(qiáng)烈的“整體性”特征并易于“表達(dá)關(guān)系”，能夠更好地加工復(fù)雜的信息。因此，教師要有數(shù)據(jù)加工的意識(shí)，在數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)方式上善于“化零為整”，幫助學(xué)生將碎片化的數(shù)據(jù)變得可視起來(lái)。

以教科版五年級(jí)《傳熱比賽》為例，哪種數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式更容易被學(xué)生可視呢？顯然是第二種（圖6）。第一種方式（表2）雖然將數(shù)據(jù)放在了一起，但它們“貌合神離”，需要學(xué)生自行整合處理后才能建立整體性理解。方式二則利用統(tǒng)計(jì)圖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，銅、鋁、鐵分別對(duì)應(yīng)三條“跑道”，學(xué)生只需將本組貼紙貼在“跑道”上即可。這種方式十分形象，不僅能夠吸引學(xué)生去關(guān)注“比賽”結(jié)果，也便于有聯(lián)系地去觀察和比較他組的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)概念的內(nèi)化與建構(gòu)。

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綜上，指向深度學(xué)習(xí)的小學(xué)科學(xué)可視化教學(xué)，轉(zhuǎn)變的是學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，也是教師的教學(xué)理念。它符合學(xué)生的心理特征，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激活學(xué)生的探究思維，讓學(xué)生在探究中建構(gòu)，在批判中理解，這種變化最終都將給學(xué)生帶來(lái)探究能力的提升，帶來(lái)學(xué)生課堂氣質(zhì)的嬗變。