深度學(xué)習(xí)理念下小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科教學(xué)實(shí)踐

深度學(xué)習(xí)的“深”，并不是指知識難度或知識量的累加，而是教師對教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度進(jìn)行拓展，[1]即在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題，全身心積極參與，體驗(yàn)成功，獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程。

深度學(xué)習(xí)理念下的小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科教學(xué)，能讓學(xué)生掌握科學(xué)學(xué)科的核心知識，理解科學(xué)學(xué)習(xí)的一般過程，把握科學(xué)學(xué)科的本質(zhì)及思想方法，形成積極的內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)，綜合運(yùn)用多學(xué)科的知識和技能，從多學(xué)科視角分析和解決問題、完成任務(wù)、解釋現(xiàn)象，成為既具獨(dú)立性、批判性、創(chuàng)造性又有合作精神、基礎(chǔ)扎實(shí)的社會未來人才。[2]

一、教學(xué)架構(gòu)

深度學(xué)習(xí)是基于價值引領(lǐng)的、真實(shí)情境的、高質(zhì)量問題的、學(xué)科內(nèi)和學(xué)科間整合的、思辨的、微探究的一種認(rèn)知活動。[3]在這樣的指導(dǎo)思想下，小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科教學(xué)中采用的教學(xué)架構(gòu)如圖1所示。

1.情境：模擬實(shí)際場景，增強(qiáng)親身體驗(yàn)

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，情境可以理解為學(xué)生從事學(xué)習(xí)活動、產(chǎn)生學(xué)習(xí)行為的一種環(huán)境和背景。如今，學(xué)界普遍認(rèn)同應(yīng)從零散的、孤立的、脫離實(shí)際情境的知識傳授向融合的、整體的、實(shí)踐性的素養(yǎng)培養(yǎng)轉(zhuǎn)變。情境是素養(yǎng)培養(yǎng)的重要載體，能將真實(shí)的生活與學(xué)習(xí)聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)知識遷移，從而發(fā)展學(xué)生的綜合素養(yǎng)。在深度學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要將所學(xué)知識靈活應(yīng)用于各種具體情境中，以解決實(shí)際問題。[4]

因此，教師要充分利用發(fā)生在學(xué)生身邊的事件、新聞中的科學(xué)元素創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境。在真實(shí)的情境中，學(xué)生會更強(qiáng)烈地融入其中，他們的學(xué)習(xí)不再是被動的行為，而是自愿、主動地參與活動。通過創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，教師可以重新設(shè)計(jì)科學(xué)知識與學(xué)生以及他們所處世界之間的聯(lián)系，將真實(shí)世界和科學(xué)學(xué)科相連接。

學(xué)生在科學(xué)教學(xué)中所獲得的科學(xué)素養(yǎng)不應(yīng)該僅限于在科學(xué)課堂中有應(yīng)用價值，也不應(yīng)該只在科學(xué)考試中才顯現(xiàn)價值，而應(yīng)該成為他們在未來解決更為復(fù)雜的真實(shí)跨學(xué)科問題的基礎(chǔ)。[5]現(xiàn)實(shí)生活中的問題通常并不是某一個具體的學(xué)科，而是跨學(xué)科。在真實(shí)情境中解決這些跨學(xué)科問題是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的必要途徑。

值得強(qiáng)調(diào)的是，在科學(xué)教學(xué)中，情境不應(yīng)該僅僅用于導(dǎo)入環(huán)節(jié)，而應(yīng)該貫穿始終。學(xué)生整節(jié)課的學(xué)習(xí)都應(yīng)該融入教師創(chuàng)設(shè)的情境之中。

2.任務(wù)：聚焦真實(shí)挑戰(zhàn)，促進(jìn)學(xué)科應(yīng)用

任務(wù)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中代表了需要完成的具體事項(xiàng)。教師應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)情來設(shè)置任務(wù)，并提出具體的要求，從而促進(jìn)他們的深度體驗(yàn)和未來成長。

在科學(xué)課的教學(xué)中，目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要以任務(wù)為載體，否則會讓學(xué)生感覺自己只是在被動地接受科學(xué)知識，從而失去學(xué)習(xí)的興趣。因此，教師可以將教學(xué)目標(biāo)作為一條貫穿始終的“暗線”，用一個適合學(xué)生操作的、具體的、真實(shí)的任務(wù)作為“明線”，貫穿整個科學(xué)教學(xué)過程。

“活動與體驗(yàn)”是深度學(xué)習(xí)的核心特征，據(jù)此設(shè)計(jì)教學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)問題的能力。小學(xué)科學(xué)的教學(xué)應(yīng)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，教師要通過設(shè)計(jì)以任務(wù)為中心的學(xué)習(xí)活動，引導(dǎo)他們實(shí)現(xiàn)知識的“意義建構(gòu)”。[6]

一個貫穿始終的任務(wù)會有效增加學(xué)生的體驗(yàn)感，讓他們?yōu)橥瓿梢粋€具體的任務(wù)而努力。在完成任務(wù)的過程中，學(xué)生會自然地建構(gòu)科學(xué)概念、提升科學(xué)技能、發(fā)展科學(xué)思維，并且樹立正確的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任心。

3.探究：整合學(xué)科方法，解決實(shí)際問題

探究是指先提出科學(xué)問題，再針對這些問題進(jìn)行合理猜想和假設(shè)，然后制訂計(jì)劃并搜集證據(jù)，最終得出結(jié)論。科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)提倡以探究和實(shí)踐為主的多樣化學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生主動參與、動手動腦、積極體驗(yàn)，經(jīng)歷科學(xué)探究以及技術(shù)與工程實(shí)踐的過程。

科學(xué)問題應(yīng)該以科學(xué)的方法進(jìn)行研究。跨學(xué)科教學(xué)是對分科教學(xué)的補(bǔ)充、鞏固和深化，[7]而非對分科教學(xué)的否定，也沒有超越學(xué)科的框架。在小學(xué)科學(xué)的跨學(xué)科教學(xué)中，教師仍然應(yīng)將探究作為概念建構(gòu)的主要學(xué)習(xí)方式。在聚焦問題之后，根據(jù)“提出假設(shè)—實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)—數(shù)據(jù)收集—數(shù)據(jù)分析—得出結(jié)論”的范式展開探究活動，以促進(jìn)概念的有效建構(gòu)，從而提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

4.反思：拓展思維辨析，升華學(xué)習(xí)成果

理解與反思是深度教學(xué)的重要特征，[8]反思作為深度學(xué)習(xí)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于確保深度學(xué)習(xí)的實(shí)施至關(guān)重要。

在引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)反思時，教師可以采取多種策略。例如，從內(nèi)容上引導(dǎo)學(xué)生回顧解決問題的過程，思考收獲和不足之處，并提出改進(jìn)計(jì)劃；讓學(xué)生想象如果再次面對相似問題要如何處理，與之前的行動有何異同；引導(dǎo)學(xué)生思考今天解決問題的經(jīng)驗(yàn)如何應(yīng)用在其他情境中，適用于解決哪些問題；等等。學(xué)生在總結(jié)反思中會獲得小學(xué)科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和跨學(xué)科素養(yǎng)，這將會影響他們在接下來的學(xué)習(xí)和生活中的表現(xiàn)。

5.評價：綜合評量方法，注重過程監(jiān)控

深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)知識的遷移應(yīng)用和問題解決能力，[9]其目的是實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全面發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)。僅僅死記硬背答案是無法實(shí)現(xiàn)知識遷移的，教師要通過恰當(dāng)?shù)脑u價標(biāo)準(zhǔn)和方式，將教學(xué)與評價融為一體，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

為確保學(xué)生深度學(xué)習(xí)，教師要監(jiān)控并調(diào)整他們的學(xué)習(xí)過程，及時提供反饋信息，引導(dǎo)他們自主調(diào)整學(xué)習(xí)活動。同時，為了確定學(xué)生是否達(dá)到了深度學(xué)習(xí)的水平，實(shí)現(xiàn)了深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)，教師需要制訂一套完善的評價標(biāo)準(zhǔn)，充分發(fā)揮評價的診斷、導(dǎo)向和激勵功能，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的自然發(fā)生。

二、教學(xué)實(shí)踐

基于上述教學(xué)架構(gòu)，我們對“怎樣才能投擲得更遠(yuǎn)”項(xiàng)目開展了如下教學(xué)實(shí)踐。

1.教學(xué)流程設(shè)計(jì)

情境。在學(xué)校前段時間舉行的運(yùn)動會上，有一個投擲項(xiàng)目，以投擲距離為標(biāo)準(zhǔn)，投得越遠(yuǎn)越好。

任務(wù)。究竟怎樣才能投得遠(yuǎn)呢？出手的角度會影響投擲距離嗎？

探究。①猜想出手角度是多少度時投得遠(yuǎn)？②小組討論，設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)并交流。③小組動手實(shí)驗(yàn)，收集“彈弓”在不同發(fā)射角度時“炮彈”的距離數(shù)據(jù)。④分析角度和距離的數(shù)據(jù)關(guān)系，得出結(jié)論：發(fā)射角度是45°時，發(fā)射的距離最遠(yuǎn)。⑤根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得，練習(xí)以45°進(jìn)行投擲。

反思。回顧學(xué)習(xí)過程中的方法，思考遇到其他類似問題時可以怎么解決。

評價。①過程性評價：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)收集、小組合作、匯報(bào)交流。②終結(jié)性評價：出手角度是（"" ）時，投擲的距離最遠(yuǎn)。

2.教學(xué)過程

（1）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)

在“怎樣才能投擲得更遠(yuǎn)”項(xiàng)目中，教師聚焦學(xué)校運(yùn)動會上的一個投擲項(xiàng)目，介紹評判標(biāo)準(zhǔn)就是誰投得最遠(yuǎn)。這個真實(shí)的情境立刻把學(xué)生拉入比賽的現(xiàn)場，成績好的學(xué)生想知道自己為什么能夠勝出，成績不好的學(xué)生想知道下次怎樣能投得更遠(yuǎn)，這激活了學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動機(jī)。

（2）設(shè)置任務(wù)，關(guān)注學(xué)生處理信息能力

教師在教學(xué)中設(shè)置了這樣的任務(wù)：為了拿到更好的成績，我們需要解決哪些問題呢？經(jīng)過思考與交流，學(xué)生梳理出了以下關(guān)鍵問題：①什么角度出手，投擲得最遠(yuǎn)？②投擲的標(biāo)準(zhǔn)動作是什么？③怎樣才能發(fā)出最大的力？

這三個問題有明顯的學(xué)科屬性，第一個問題屬于科學(xué)學(xué)科范疇，后兩個問題屬于體育學(xué)科范疇。在解決這個問題的過程中，數(shù)學(xué)能力也是必需的。學(xué)生在解決真實(shí)生活中的跨學(xué)科問題時，需要通過對情境的理解分析出其中隱藏的科學(xué)問題與體育問題，這些問題具有挑戰(zhàn)性，還具有結(jié)構(gòu)性。科學(xué)問題的解決為體育訓(xùn)練提供了理論基礎(chǔ)，體育訓(xùn)練是科學(xué)理論的應(yīng)用實(shí)踐，兩者相輔相成，共同促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)的形成。

基于科學(xué)學(xué)科的跨學(xué)科教學(xué)，還需堅(jiān)持學(xué)科立場，強(qiáng)調(diào)以本學(xué)科內(nèi)容為主干，整合其他學(xué)科的相關(guān)知識與方法，以有效避免“重經(jīng)歷過程、輕知識學(xué)習(xí)”的現(xiàn)象，促使知識的學(xué)習(xí)與能力的發(fā)展同步發(fā)生。[10]因此我們將“什么角度出手投擲得最遠(yuǎn)”作為重點(diǎn)的研究任務(wù)。

（3）開展探究，促進(jìn)學(xué)生有效建構(gòu)概念

第一步，提出假設(shè)。教師：你認(rèn)為什么角度出手投擲得更遠(yuǎn)呢？（30°、45°、60°）

第二步，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生開展小組討論，設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)、可行的對比實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，學(xué)生會遇到一個比較難解決的問題：如何保證出手的力度是一致的？如果出手力度不能保持一致，就無法建立角度和距離之間的關(guān)系證明。于是，教師提供了一個自制學(xué)具“炮彈發(fā)射器”（如圖2）。這樣的自制學(xué)具可以通過控制每一次拉動皮筋的距離來保證發(fā)射的力度一致，再通過控制量角器來調(diào)整發(fā)射平臺和支架之間的角度關(guān)系，實(shí)現(xiàn)不同的發(fā)射角度。

第三步，收集數(shù)據(jù)。在收集數(shù)據(jù)的階段，小組合作收集“炮彈”的發(fā)射角度和飛行距離的數(shù)據(jù)，每個小組收集發(fā)射角度分別為30°、45°、60°的三組數(shù)據(jù)，每組實(shí)驗(yàn)3次。

第四步，分析數(shù)據(jù)。將每組的3次數(shù)據(jù)通過求算術(shù)平均數(shù)的方法進(jìn)行處理。

第五步，得出結(jié)論。匯報(bào)小組通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論——發(fā)射角度為45°時，“炮彈”發(fā)射得最遠(yuǎn)。

學(xué)生只有經(jīng)歷真正的、完整的探究過程，才能建構(gòu)概念，并加以運(yùn)用。

（4）注重反思，助力學(xué)生知識形成結(jié)構(gòu)

在本項(xiàng)目教學(xué)中，我們的引導(dǎo)問題是“為了投擲得更遠(yuǎn)，還有哪些事情是要做的？”“回顧學(xué)習(xí)過程中的方法，思考遇到類似問題時可以怎么解決？”用這樣的問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，不但是對事實(shí)性知識的回顧，而且是對解決這個問題的過程中所運(yùn)用的程序性知識的反思與拓展，這對跨學(xué)科教學(xué)尤為重要。

（5）評價上強(qiáng)調(diào)真遷移，有效提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)

學(xué)習(xí)之后，學(xué)生記住以45°發(fā)射“炮彈”能投擲得最遠(yuǎn)并不難，之后在體育的練習(xí)中通過反復(fù)訓(xùn)練，達(dá)到動作定型。為了促進(jìn)科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任目標(biāo)的監(jiān)控及達(dá)成，我們制訂了如下評價標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。

在評價標(biāo)準(zhǔn)中，對于科學(xué)知識的理解只占10分，更多的是指向?qū)^程性技能的評估。評價表的使用不是在課堂的最后才呈現(xiàn)給學(xué)生做自評或互評，而是在情境導(dǎo)入、任務(wù)明晰之后就給學(xué)生，讓他們在探究活動過程中，始終有評價表在手，實(shí)現(xiàn)“教—學(xué)—評”一體化。

小結(jié)

在深度學(xué)習(xí)理念的指引下設(shè)計(jì)跨學(xué)科教學(xué)，其實(shí)質(zhì)是打破學(xué)科已有界限，對學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行整合和情境化設(shè)計(jì)，進(jìn)行跨界教學(xué)與應(yīng)用，以培養(yǎng)學(xué)生的批判思維、問題解決和創(chuàng)造思維能力。深度學(xué)習(xí)不僅是全面深化義務(wù)教育教學(xué)改革的內(nèi)在要求，而且是在教學(xué)中做好科學(xué)教育加法的實(shí)施路徑。以深度學(xué)習(xí)理念引領(lǐng)小學(xué)科學(xué)跨學(xué)科教學(xué)改革創(chuàng)新，有助于提升教學(xué)效能、整合多種資源、促進(jìn)科學(xué)評價方式的探索，強(qiáng)化學(xué)科實(shí)踐、知識技能、核心素養(yǎng)統(tǒng)一、和諧發(fā)展的目標(biāo)。

[課題1：全國教育科學(xué)規(guī)劃2021年度一般課題“基于中國農(nóng)業(yè)科技史的中小學(xué)科學(xué)課程開發(fā)研究——教育重演論再認(rèn)識”，編號：BHA210154。課題2：南京市2022年度教研課題“以評價為導(dǎo)向的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)研究”，編號：2021NJJK14—L04]

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