基于地圖學習的 科學課程設計

蔡菁

一、地圖學習的理論基礎

（一）地圖學習模式的理論基礎

人類學習的過程和記憶的存儲與調用過程有極大地關系。因此如果我們想要研究兒童的學習過程，必然繞不開對記憶模式的討論研究。普遍的調查研究顯示，記憶在大部分人腦中有兩種模式：利用分類儲存系統記憶和利用位置系統記憶。

分類記憶是對信息進行練習和復述來進行信息的錄入和存儲的，這種記憶方式形成的記憶符合艾賓浩斯遺忘曲線，遺忘很容易在較短的時間內發生，必須要通過不斷的強化來減少遺忘的發生。并且，在環境因素發生改變后，這些被記憶的信息不容易被快速調取，也就是說學習的遷移不容易發生。再者，分類記憶由于目標性很強，所以一次處理的信息量有限，因此在一定的時間內儲存在腦中的記憶是相對來說較少的，也就是記憶處理的效率是比較低的。但是由于各種各樣的原因，當下學校教育中的傳統教授式學習更多地依賴于這種分類記憶。

位置記憶認為每個人都有空間記憶系統。我們將信息放在特定的情境中，這個情境中的所有一切包括我們自己都有著一定的關聯，而我們只需要經歷這樣一個情境就很容易記住情境中的一切包括它們之間的關聯，因為這一切都是有意義的。而這個情境中的一切包括他們之間的各種聯系就在我們的頭腦中形成一種圍繞情境主題的地圖。當我們需要調用情境中的某個信息時，我們只需要按照頭腦中的各種地圖的索引找到相應的地圖，就可以快速完成信息的提取調用。而這一張張不同的地圖就構成了我們的空間記憶系統。在位置記憶中，地圖中的信息與信息之間互相發生著有意義的聯系，牢不可破，因此遺忘是不容易發生的。更重要的是，由于情境的完整性，地圖中的信息是多樣化的而且數量十分巨大，所以利用位置記憶我們可以在較短的時間內獲得更高的效率，我們不僅收獲的是認知層面的記憶，技能的和情感的成分也都整合在每一張地圖中。因此，我們認為，為了發展兒童全方位的核心素養，我們提倡在小學科學課程設計中融入更多地運用地圖模式的學習方式。

（二）地圖學習的概念界定

主題地圖：一定主題情境中的一切事物（包括兒童自己）和事物之間的所有聯系在兒童大腦中形成的總體印象。

地圖學習：通過圍繞一定主題的有意義的經驗過程，讓兒童創設自己的主題地圖的學習方式。

通過從結果、記憶方式、特征這三個方面分析傳統教授式學習與地圖學習，我們不難發現地圖學習對學生的科學素養的發展是更有利的。（如表1）

二、地圖學習模式下的小學科學課程模型

（一）有意義的經驗是形成主題地圖的主要方式

有意義的經驗過程主要指的是教師依據教學內容創設具有一定復雜性的真實情境，兒童通過真實情境的浸潤，內在動機的激發以及對信息的積極加工，在一定的時間段內完成有挑戰的任務，通過這樣一個有意義的經驗過程在頭腦中形成一張基于這個情境下的主題地圖。

例如我們在學習《橋》這個學習內容的時候，教師給學生提供了一個有挑戰的任務：小組合作完成一座橋的設計與制作。那么學生在得到這樣一個任務后，由于都希望建造一座自己喜愛的橋的模型，自發地去思考要完成這樣的任務需要哪些信息，如何得到這些信息，以及對得到的信息要做怎樣的處理加工，通過一系列的復雜的學習行為，最終完成本組的設計與制作，基于《橋》主題地圖得以形成，并且這張地圖中的一切由于學生的親身經歷而變得更加有意義。

（二）主題地圖是由互相影響的認知、情感、思維成分共同構成

學生在有意義的經驗過程中，不僅經歷了認知的建構，同時也在解決問題的過程中獲得了科學思維能力水平和工程與技術能力的提升，更是在小組成員中，小組與小組間的表達、交流、質疑和互動中形成各種情感的流動。因此，基于這一真實情境形成的主題中必然包含了認知成分、思維成分和情感成分。

還是舉《橋》這個例子，在經歷完成一座橋的設計與制作這個任務的經驗中，學生將建筑學中的結構與功能知識、材料學中的各種材料的優缺點、工程技術領域的實操技能以及如何運用科學語言表達交流和質疑整合到一張地圖中記憶。這種記憶中的各個成分之間互相影響，例如知識層面的信息會指導他們如何去調整測試工程技術領域的建造過

程，而工程技術領域的建造過程又會帶來新的問題與挑戰引導他們去重構自己的認知，而同伴之間的質疑與交流，贊揚和指點會不斷影響他們對自己的設計的調整。

三、基于地圖學習的小學科學課程設計范例

例1.地球與宇宙內容下的《太陽系大家族》課程設計

[課程名稱 學生活動 主題地圖中包含的成分 《太陽系大家族》——制作太陽系模型 1.組建研究小組，完成模型制作的計劃與分工。

2.搜索關于太陽系中包含的主要天體和各天體的特征的相關資料。

3.將各天體的直徑數據以及天體與太陽之間的距離數據按比例縮小至可操作范圍，準確畫出太陽系模型的設計圖。

4.基于本組的設計自己尋找合適的材料小組合作完成模型的制作。

5.小組逐一對本組的作品和研究過程進行匯報展示，所有同學對他人的作品進行評價打分。 太陽系中的天體構成及排列順序;恒星、行星、衛星的概念及相互關系;八大行星的概況。

制定完成任務的合理計劃;收集、處理、交流信息的能力。

團結合作的能力;運用數學方法建模的能力;向他人表達與展示自我的語言能力;對他人的研究進行質疑、欣賞和評價的能力。

體會到宇宙世界的神奇與偉大;形成尊重自然和保護地球家園的積極愿望。 ]

課堂掠影：