深度學(xué)習(xí)視域下的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

唐塘穎

摘 要：深度學(xué)習(xí)視域下的地理實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生在真實(shí)實(shí)踐操作中探究學(xué)習(xí)的過程。以人教版“水循環(huán)”一節(jié)的地理實(shí)驗(yàn)為例，嘗試讓學(xué)生參加課前前置實(shí)驗(yàn)——驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理和優(yōu)化方案；課中教別人學(xué)習(xí)——錄制微課講解實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果；課后拓展延伸——設(shè)計(jì)和實(shí)施更具挑戰(zhàn)性的模擬實(shí)驗(yàn)，以充分體現(xiàn)深度學(xué)習(xí)“活動與體驗(yàn)”的核心特征。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；水循環(huán)；地理實(shí)驗(yàn)

中圖分類號：G633.55? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：1005-5207（2023）06-0021-04

一、深度學(xué)習(xí)與地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

深度學(xué)習(xí)是在教師指導(dǎo)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，通過積極探究實(shí)踐，深刻掌握學(xué)科核心知識，并運(yùn)用該知識解決實(shí)際問題的學(xué)習(xí)［1］。深度學(xué)習(xí)是以理解為基礎(chǔ)的意義探究型學(xué)習(xí)活動——學(xué)生在教師指導(dǎo)下，通過解釋、舉例、分析、總結(jié)、表達(dá)等方式全身心積極參與，從提高“解答試題的能力”轉(zhuǎn)向提高“解決問題的能力”，進(jìn)而轉(zhuǎn)向提高“做事的能力”。

中學(xué)地理模擬實(shí)驗(yàn)的主要對象是自然地理的相關(guān)內(nèi)容，它可以幫助學(xué)生在盡量接近真實(shí)的環(huán)境中，直觀探究某個(gè)復(fù)雜地理事物或現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展過程，從而驗(yàn)證某種地理原理或?qū)W生自發(fā)提出的疑問猜想，形成某種地理概念，或?yàn)榻鉀Q現(xiàn)實(shí)生活中的某個(gè)實(shí)際問題提供思路［2］。《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂》指出：“設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)活動，要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷相對完整、規(guī)范的科學(xué)研究過程，培養(yǎng)動手實(shí)踐能力及求真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。”但在當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中常存在幾種現(xiàn)象：①受教學(xué)場地、時(shí)間和器材的限制，教師“紙上談兵”較多，用文字簡單講解實(shí)驗(yàn)過程；②教師自己動手操作實(shí)驗(yàn)，學(xué)生作為“看客”，以觀看實(shí)驗(yàn)和被動接受為主，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象缺乏深入思考；③實(shí)驗(yàn)耗費(fèi)時(shí)間大，有時(shí)現(xiàn)象還不明顯，課堂看似熱鬧，但思維訓(xùn)練不足，教師甚至還會習(xí)慣性引導(dǎo)學(xué)生“生搬硬套”地驗(yàn)證原理。這些情況沒有真正調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的意愿和好奇心，也不需要學(xué)生投入太多與深度理解內(nèi)容相關(guān)的技能。因此，以深度學(xué)習(xí)為突破口，豐富和優(yōu)化地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的策略與方法，幫助學(xué)生“親身”經(jīng)歷知識的發(fā)現(xiàn)與建構(gòu)過程尤為必要。

就深度學(xué)習(xí)的視角而言，地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和反思、實(shí)驗(yàn)過程的表達(dá)和解釋等，這是一段在實(shí)踐操作中真實(shí)發(fā)生的學(xué)習(xí)歷程。因此，筆者在新人教版地理1“水循環(huán)”的教學(xué)中，嘗試讓學(xué)生課前前置實(shí)驗(yàn)——驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理和優(yōu)化方案；課中教別人學(xué)習(xí)——錄制微課表達(dá)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果；課后拓展延伸——設(shè)計(jì)和實(shí)施更具挑戰(zhàn)性的模擬實(shí)驗(yàn)，以此來達(dá)到深度學(xué)習(xí)的要求（圖1）。

二、深度學(xué)習(xí)引領(lǐng)下的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.前置實(shí)驗(yàn)——在實(shí)驗(yàn)原理驗(yàn)證和方案優(yōu)化中追求深度體驗(yàn)

考慮到實(shí)驗(yàn)操作耗時(shí)長，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在眾多不確定性，筆者在提出本節(jié)課實(shí)驗(yàn)主題后，引導(dǎo)學(xué)生利用課余時(shí)間（課前和課后）設(shè)計(jì)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，完成實(shí)驗(yàn)操作，做好拍攝記錄和視頻制作工作，這樣學(xué)生有較為充分的時(shí)間通過生生溝通、師生溝通對初步實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。

由于水循環(huán)的內(nèi)容在初中有所涉及，且各環(huán)節(jié)也較好理解，學(xué)生對這節(jié)內(nèi)容的認(rèn)同感強(qiáng)，為實(shí)驗(yàn)前置提供了可能。實(shí)驗(yàn)1“模擬水循環(huán)主要環(huán)節(jié)”、實(shí)驗(yàn)2“不同質(zhì)地土壤下滲量比較”全部由學(xué)生自主尋找實(shí)驗(yàn)器材并完成方案設(shè)計(jì)，教師主要參與實(shí)驗(yàn)問題背后的原因分析討論。具體操作過程如下。

【實(shí)驗(yàn)1：模擬水循環(huán)主要環(huán)節(jié)】

實(shí)驗(yàn)1源自湘教版教材“水循環(huán)”這一課中的活動案例（圖2）。學(xué)生一開始完全按教材中的提示操作——酒精燈加熱燒瓶幾分鐘后，有水汽從玻璃管中大量釋放出來，但發(fā)現(xiàn)在玻璃板上的水汽凝結(jié)效果并不明顯。思考后，學(xué)生結(jié)合數(shù)學(xué)和化學(xué)知識，選擇了接觸面小得多的燒瓶（圖3），發(fā)現(xiàn)水汽在遇到裝有冰塊的燒瓶底部后凝結(jié)的效果更明顯。

【實(shí)驗(yàn)2：不同質(zhì)地土壤下滲量比較】

實(shí)驗(yàn)2（表1）中第一次實(shí)驗(yàn)操作后，筆者收到了學(xué)生的求助——“淤泥下滲速度最快”。這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與他們已有認(rèn)知完全不相符。教師看完學(xué)生錄制的視頻后，與學(xué)生在線上展開了激烈討論：①三份土樣分別采自哪里？②在加水前，土壤是否攪拌均勻（圖4）？從圖5、圖6看，瓶內(nèi)顆粒大小不一，還有較多空隙；③三份土樣的濕潤程度是否一樣？學(xué)生反思總結(jié)：要重視實(shí)驗(yàn)的細(xì)節(jié)和科學(xué)性，實(shí)驗(yàn)中變量很多，盡量控制單一變量，減小其他因素的干擾。完成改進(jìn)后進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，不僅效果明顯，學(xué)生還受到啟發(fā)——應(yīng)該將實(shí)驗(yàn)主題修正為“相同濕度條件下不同質(zhì)地土壤下滲量比較”（表2）。

2.意義建構(gòu)——在實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果表達(dá)中追求深度理解

總結(jié)提煉、發(fā)展解釋是支持學(xué)生知識理解與整合的策略，其中“教中學(xué)”就是一套有效的發(fā)展解釋的策略［3］。學(xué)習(xí)新知的最好方法之一就是教授給別人。從學(xué)習(xí)動機(jī)維度看，也能幫助學(xué)生認(rèn)同和接受學(xué)習(xí)活動的價(jià)值。

學(xué)生在課余時(shí)間完成的實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)反思等過程如何呈現(xiàn)給其他同學(xué)？如何借助實(shí)驗(yàn)達(dá)成設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)？如何測量非該組學(xué)生對這一學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握情況？筆者認(rèn)為，可以鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)組學(xué)生思考“我可以教別人嗎”“我怎樣才能教會別人”，將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象拍攝成視頻，制作成“微課”，并將其與課堂教學(xué)進(jìn)行整合，成為教學(xué)素材之一。此時(shí)，每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會成為彼此的老師，每個(gè)學(xué)生都感到自己被賦予了一種權(quán)利和職責(zé)。

（1）實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入新課，建立水循環(huán)概念

將課前完成的“模擬水循環(huán)主要環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)”做成微課導(dǎo)入，實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行講解，同時(shí)設(shè)計(jì)兩處錯(cuò)誤，要求非實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在觀看微課視頻的過程中找出錯(cuò)誤并修正。用學(xué)生自己完成的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入本身就可以激發(fā)學(xué)生的興趣，同時(shí)，“看視頻糾錯(cuò)”環(huán)節(jié)需要學(xué)生高度集中注意力，并且是基于其初中科學(xué)課已有的水循環(huán)舊知這一學(xué)習(xí)起點(diǎn)。糾錯(cuò)環(huán)節(jié)既可以檢測學(xué)生初中水循環(huán)知識的掌握程度，又能幫助其建立新舊知識間的聯(lián)結(jié)。

微課解說詞：同學(xué)們，今天將通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M水循環(huán)的主要環(huán)節(jié)。我們準(zhǔn)備了酒精燈、石棉網(wǎng)，兩個(gè)燒瓶分別用來裝自來水和冰水，一根彎玻璃導(dǎo)管用來模擬蒸發(fā)環(huán)節(jié)，還有鐵架臺與一塊亞克力板。當(dāng)燒瓶中的水加熱沸騰后，玻璃管中有充足的水汽釋放出來，當(dāng)水汽遇到溫度較低的裝有冰水的燒瓶底部后，馬上冷卻凝結(jié)成小水滴。等待了大概1分鐘后，有小水滴相繼降落到亞克力板上，小水滴不大，效果不是很明顯。小組同學(xué)提議，可以延長玻璃導(dǎo)管，換成更長的玻璃導(dǎo)管，以增加底盤上的水量。

解說詞中畫橫線的就是設(shè)計(jì)的兩處錯(cuò)誤，基礎(chǔ)好的學(xué)生在第一遍觀看時(shí)就能很快找出問題；當(dāng)然，筆者在與學(xué)生課前交流中已提醒實(shí)驗(yàn)組學(xué)生做好預(yù)設(shè)——若同學(xué)們未實(shí)現(xiàn)有效觀察、思維受阻時(shí)，可以提出以下問題供思考：①玻璃導(dǎo)管模擬的是水循環(huán)中哪個(gè)環(huán)節(jié)？②如何增加實(shí)驗(yàn)中底盤的水量？相當(dāng)于給學(xué)生搭建一個(gè)學(xué)習(xí)支架。這個(gè)環(huán)節(jié)思維發(fā)散性強(qiáng)，學(xué)生區(qū)分度明顯。

（2）深度解析實(shí)驗(yàn)，體悟水循環(huán)環(huán)節(jié)

在講解“下滲”環(huán)節(jié)時(shí)，播放學(xué)生制作的實(shí)驗(yàn)2“不同質(zhì)地土壤下滲量比較”的微課視頻。筆者提出問題：①第一次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察：淤泥下滲的速度最快。思考：實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了什么問題？②如何改進(jìn)？請未參與本實(shí)驗(yàn)的學(xué)生和實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生都來說說第一次實(shí)驗(yàn)具體操作中存在的問題并提出改進(jìn)措施。師生對話后繼續(xù)播放改進(jìn)后的第二次實(shí)驗(yàn)視頻。

讓學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)問題的原因并提出改進(jìn)的方法，也是對非實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的學(xué)業(yè)水平評價(jià)，而學(xué)生對于同伴學(xué)習(xí)中存在的問題也表現(xiàn)得更有好奇心和更強(qiáng)的學(xué)習(xí)投入意愿。同時(shí)，教師對實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際表現(xiàn)即歷程進(jìn)行評價(jià)，高度贊揚(yáng)他們尊重事實(shí)的科學(xué)品質(zhì)和敢于嘗試的強(qiáng)大執(zhí)行力，像“科學(xué)家一樣探究問題”，在第一次效果不明顯后能主動分析原因，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)—再實(shí)驗(yàn)—再改進(jìn)—再實(shí)驗(yàn)，不斷進(jìn)步。

3.拓展延伸——在基于問題的挑戰(zhàn)性學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)深度應(yīng)用

深度學(xué)習(xí)，一定是持續(xù)建構(gòu)的學(xué)習(xí)，所以深度學(xué)習(xí)倡導(dǎo)持續(xù)性評價(jià)［4］。從認(rèn)知思維發(fā)展角度看，學(xué)生在學(xué)習(xí)或者探究某主題時(shí)，其思維是連續(xù)且不斷向精致化發(fā)展的。因此，評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，除了紙筆測驗(yàn)，筆者進(jìn)一步延伸教學(xué)時(shí)空，要求學(xué)生圍繞“水循環(huán)的地理意義”這一難度更大、創(chuàng)造性更強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)主題，選取其中一個(gè)地理意義，設(shè)計(jì)和實(shí)施地理模擬實(shí)驗(yàn)。鼓勵(lì)學(xué)生參與到具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)活動中，用基于問題的學(xué)習(xí)代替一味“刷題”，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)。

以下是其中一組學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案和過程：“模擬‘江心洲的形成”（表3）。

三、地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度互動策略探索

1.自主實(shí)驗(yàn)，搭建深度學(xué)習(xí)平臺

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，獲取知識、加深理解和遷移應(yīng)用是交叉進(jìn)行的，只有在理解中嘗試應(yīng)用，才能在應(yīng)用中加深理解，建構(gòu)新的認(rèn)識。教師通過搭架自主實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)平臺，設(shè)計(jì)富有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，促進(jìn)學(xué)生與任務(wù)的深度互動。學(xué)生在完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)，或制作一個(gè)作品時(shí)需要在真實(shí)情境中去表現(xiàn)所知與所能，可能會在一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作上花費(fèi)大量時(shí)間，但他們有多次機(jī)會調(diào)整和改進(jìn)它［5］。在學(xué)生本位的自主實(shí)驗(yàn)活動中，教師和學(xué)生是平等的，每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會成為彼此的老師，教師也是學(xué)習(xí)者，而學(xué)生更是親歷者、創(chuàng)造者、思維體驗(yàn)者。

2.對話溝通，提供深度互動機(jī)會

教學(xué)過程始終處于師生之間、生生之間的復(fù)雜交往與協(xié)作之中，其中，對話是深度互動的助推器。深度學(xué)習(xí)的場域，是多人共同參與的場域［1］。教師要善于和學(xué)生對話，幫助診斷問題；適時(shí)質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生與自己對話、與同伴對話，促進(jìn)其思維的進(jìn)階。經(jīng)過一段時(shí)間的參與和體驗(yàn)，學(xué)生由不會說到會說，由不懂質(zhì)疑到巧妙設(shè)問，搜索信息、處理信息、整理筆記等能力越來越強(qiáng)［4］。例如，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的再反思（與自己對話），非實(shí)驗(yàn)組學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、對實(shí)驗(yàn)中存在問題的分析（師生對話），實(shí)驗(yàn)組與非實(shí)驗(yàn)組學(xué)生之間的交流（生生對話）等，很好地調(diào)動了學(xué)生的積極性。在對話中，充分關(guān)注了學(xué)生參與學(xué)習(xí)和習(xí)得知識、形成能力的真實(shí)表現(xiàn)，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)和反思意識［6］。

3.融合技術(shù)，營造深度學(xué)習(xí)環(huán)境

深度學(xué)習(xí)是信息時(shí)代教學(xué)變革的必然選擇。在信息化成為教學(xué)背景的今天，學(xué)會利用媒體接收和傳遞信息、參與人際交往情境、融入社會情境顯得尤為重要。事實(shí)上，今天的學(xué)生是數(shù)字時(shí)代的“網(wǎng)絡(luò)原住民”，利用媒體、通信設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)是他們學(xué)習(xí)的常態(tài)和偏好。因而，適切地利用數(shù)字媒體在線學(xué)習(xí)，有利于協(xié)助師生交流，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的落地。本次實(shí)驗(yàn)中，師生多次在線上交流、討論，學(xué)生利用不同App制作的微課視頻非常精美，可觀性和交互性強(qiáng)。既可以作為實(shí)驗(yàn)過程的再現(xiàn)，又通過設(shè)置問題、障礙等合理開發(fā)成為學(xué)生感興趣的學(xué)習(xí)資源。

深度學(xué)習(xí)視域下的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有利于學(xué)生通過“親身經(jīng)歷”將知識應(yīng)用于真實(shí)情境之中，充分的“活動與體驗(yàn)”讓學(xué)生在真實(shí)情境中接觸非線性、非結(jié)構(gòu)化的知識，像學(xué)科專家一樣進(jìn)行知識建構(gòu)、問題解決和反思改進(jìn)，從而真正理解知識的內(nèi)涵。在今后的教學(xué)中，筆者將會繼續(xù)關(guān)注和研究，期待地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能走進(jìn)更多課堂。

參考文獻(xiàn)：

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