基于“知識深度模型”的深度學習路徑初探
——以“圓周運動”教學為例

唐建勛

(無錫市輔仁高級中學，江蘇 無錫 214123)

為了全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務，教育部于2014年啟動了對普通高中課程標準的修訂，從原有的“三維目標”，強調學生要“做什么”，進一步發展為對發展核心素養的要求，強調學生“為什么要這么做”，更加凸顯了課程的育人功能，更加強調了對學科本質和教育功能的綜合要求．當前教育對學習的關注已經從學習的形式與內容轉向學習的過程與反思，社會更需要具有創新精神、實踐能力和高階思維，能夠應對各種復雜情境的復合型人才，學習不再只是占有一些孤立的、工具書式的、缺少時效的惰性知識的行動，改變原有學習方式，正是發展學生核心素養的關鍵所在．深度學習是發展學生核心素養的重要途徑，它旨在發展學生高階思維能力、提高學生問題解決能力，深度學習的最終實現，需要依托課堂教學變革的落實，從邏輯結構來講，核心素養指向育人內涵與目標，是宏觀綱領引領；深度學習指明學習理論導向，是中觀理論指導；課堂教學是綱領目標和學習理論得以落實的實際教學行動，是微觀行動指南，是提高教學效率與學習質量的根本保障．

1 深度學習的內涵和特征

深度學習是基于理解的學習，它指向學生綜合能力、評價能力、創造能力等高階思維的發展．通過深度學習，學生能夠批判性地學習新的思想和事實，并融入原有的認知結構，能夠在眾多思想間進行聯系，并能夠將已有的知識遷移到新的情境，作出決策和解決問題．深度學習促進學生對知識的理解和應用，深化對自身知識體系構建的批判性反思．深度學習有著如下特征：(1) 深度學習追求內容的整合、知識的建構、問題的解決、能力的提高和思維的發展；(2) 深度學習是一種多領域信息的融合，是新舊信息的整合，而非孤立的、無聯系的內容進行容器式接受和記憶；(3) 深度學習者保持著批判性思考和懷疑的態度，學習者會確定問題，檢視事實，分析假設，能給出自己的獨立觀點．深度學習始于學生的實際生活經驗，帶有較強的社會性與情境性，最終指向學生關鍵能力和必備品格的培養，所以深度學習必然是與物理觀念的培養、科學思維的發展、科學探究的踐行、科學態度與責任的涵育等物理學科核心素養密切相關的．

2 “DOK知識深度模型”的概念和意義

“DOK知識深度模型(Depth of Knowledge)”是由美國教育評價專家Webb所提出，該模型已成為近年來美國K12教育領域推動學生深度學習、培養學生高階思維與核心素養的教學設計工具．DOK模型將學生的認知水平劃分為4個層級： (1) 回憶/復述(Recall and Reproduction)； (2) 技能/概念(Skills and Concepts)； (3) 策略性思維(Short-term Strategic Thinking)； (4) 拓展性思維(Extend Thinking).各個層次反映了學生在完成學習任務的活動中所需的認知期望和知識深度，其中層級(1)(2)對應淺層學習，層級(3)(4)對應深度學習．隨著學習活動的認知復雜程度的提高，學生的學習不斷地深入，深度學習正是在層次遞進的學習任務中得以實現．知識深度模型的結構可以通過表1呈現．

表1 知識深度模型

3 探索基于“DOK知識深度模型”的深度學習路徑

深度學習是符合教學邏輯的教學樣態，所謂教學邏輯是指教師在借助學科教學促進學生發展的實踐活動中所遵循的相對穩定的教學依據，教師有效的教學和學生有效的學習都必須符合教學邏輯．就教學邏輯而言，深度學習之“深”必然是由淺入深之“深”，DOK知識深度模型所遵從的建構觀點，也正是從淺層學習逐步走向深度學習，基于DOK知識深度模型的課堂深度學習的教學設計，就是通過設計級別不同的學習任務和活動來推動學習的發生與深化．

基于DOK模型的深度學習教學設計，就是在學科核心素養目標的指導下，依托DOK模型的4個層級，教師為學生準備問題、活動、任務清單等作為學習支架，這些支架鋪設在各個學習層級之間，以明確課前、課中、課后不同教學階段的學習任務與學習活動，同時實施教學評價．“DOK知識深度模型”立足于學生的學習活動， DOK模型的學習活動可分為“探究(Explore)”“體驗/表達(Experience/Express)”“交流(Exchange)”3階段，稱為“4E”學習活動，這些學習活動都是建立在學習支架之上，同時支架本身也是學生的層層遞進的學習活動．“4E”學習活動結構圖如圖1所示：課前學生在問題清單的指引下，通過觀察現象、觀看微視頻、學習課件、查閱資料、動手小實驗、撰寫小報告等自主學習方式，完成課前任務，實現回憶、復述類的學習目標；課中學生在問題清單的指引下，經歷學習探索過程，包括實驗探索和思維探索，同時開展學習經歷過后的自我展示，可以表達確定的觀點或者探索過程中的困惑．此階段側重學生探究能力和思維能力的培養，促進學生的深度學習；課后組織學生開展以展示和反思為目的的交流活動，包括學生交流心得、展示成果、質疑討論、教師點評、生生互評等，通過展示后的評價反饋，實現深度學習的再次深化．

圖1 “4E”學習活動結構圖

4 基于“DOK知識深度模型”的教學設計實例

以“圓周運動”一課的教學設計為例，談一談基于“DOK知識深度模型”的深度學習路徑．

4.1 課前探索，以“情境與結構”為深度學習的基本架構

真實情境是深度學習的必然，深度學習以生活生產情境為載體，但若只有零碎雜亂的現象和事實，那么只能形成表象，只能使人產生一定的看法；若能夠合理設計，呈現結構化的事實與現象，那么通過分析和歸納就能形成概念間的普遍聯系，實現深度理解，使學生具有明確的物理觀念．DOK知識深度模型層級一“DOK1回憶/復述”過渡到層級二“DOK2技能/概念”所要搭建的學習支架，就是要促進學生逐步形成對“什么是圓周運動”“生活中有哪些圓周運動”“怎么來描述圓周運動”等問題的認識，從前概念走向問題，再從問題走向精確概念．教師在課前可以給出學生學習任務清單，例如，觀察身邊的圓周運動，觀看圓周運動的微視頻，通過比較各種圓周運動，例如小風車和風力發電機的轉動對比，如圖2所示，撰寫“描述圓周運動快慢的方法”小報告等，完成學習活動從“回憶/復述”相關事實、概念、規律到“技能/概念”的理解、領會、掌握．同時教師在設計學習任務時，一定要注意使零散的情境結構化呈現，要從學習心理序列和學科知識序列的角度，將學習資源以及學習探索過程中不良結構的真實情境串成體現知識意義與心理意義結構化的情境鏈．

圖2

4.2 課中教學，以“體驗與表達”為深度學習的主要過程

深度學習是以高階思維、問題解決、自主學習、實踐創造等關鍵能力發展為目標，強調學習者經歷真實的學習體驗，理解所學內容的完整含義，建立已有知識與新知識的聯系，將已有的知識遷移到新的情境中，做出決策、解決問題，并能闡述自己的認知和觀點．因此“體驗和表達”既是深度學習的過程，也是深度學習的結果．DOK知識深度模型層級二“DOK2技能/概念”到層級三“DOK3策略性思維”所要搭建的學習支架，就是通過設置體驗與表達的機會，讓學生知識深度從掌握概念和理解規律上升到運用概念和規律解釋和解決實際問題．教師通過設計層次豐富的演示性實驗、體驗性實驗、探究性實驗等實驗活動，讓學生參與體驗，發現問題，并通過體驗來嘗試解決問題．

體驗1：實際操作，深化思維.

圖3

體驗2：手腦結合，具身認知.

如圖4所示，在課堂上準備一輛倒置的自行車，讓學生分組對自行車各轉動部件(車輪、踏板、鏈條、牙盤、齒輪)進行觀察、操作、測量、記錄，并將結果向其他學生報告．通過研究這些部件傳動方式的定量特征和轉動快慢的定量比較，學生真正切身體會到各種轉動形態下的線速度和角速度的關系．這種手、眼、腦結合的體驗式學習，也就是具身認知的學習，它比傳統課堂授課聽講的學習方式更高效，對核心素養的指向更明確．

圖4

體驗3：深度探究，學以促能.

布置學生分組利用向心力演示儀測量線速度與角速度的定量關系的任務，為學生配備光電門、向心力演示儀、數據收集器、計算機等設備，然后引導學生思考如何利用這些裝置研究線速度和角速度關系．如圖5所示，兩個轉盤通過皮帶連接，在兩側轉動桿邊緣固定寬度相同的擋光片，通過測量擋光時間，如圖6所示，學生可以研究在角速度和半徑都不同的情況下，線速度大小的決定因素．這種多變量探究的問題對學生探究能力和思想方法提出了較高要求，所以在做實驗之前，學生必須要明晰實驗原理、操作要求、數據處理、結果解釋，實驗的深度參與對學生科學思維和科學探究等核心素養的培養起到重要作用．

圖5

圖6

4.3 課后活動，以“交流與評價”為深度學習的再次深化

深度學習離不開學生對學習結果的交流討論和教師對學生學習表現的及時評價反饋．教師評價以及生生互評可以培養學生問題解決能力、合作溝通能力、交流表達能力，通過對學生的實驗設計、實驗操作、實驗觀察、結果分析等環節進行點評，更是直接指向發展學生核心素養中的科學探究．DOK知識深度模型層級三“DOK3策略性思維”到層級四“DOK4拓展性思維”所要搭建的學習支架，就是給予學生交流、展示、質疑、討論的機會，實現學習評價的反饋意義，促進學生進一步調整學習節奏，改進學習方法．教師可以給出學生課堂/課后活動清單，例如，制作并展示“圓周運動”一節知識內容的思維導圖；通過DIS研究線速度和角速度的定量關系，形成研究方案；通過研究變速自行車前、后齒輪的齒數和車輪半徑，分析場地自行車比賽時的車速；通過對線速度和角速度的理解分析運動場上的現象和原理等，通過這些活動，實現知識深度從單一概念和技巧上升到策略性思維和拓展性思維．

“圓周運動”課堂教學的后段以及課后的延伸學習將交流體會、展示成果、質疑討論等學習活動與評價活動高度結合，評價活動則是圍繞這些學習活動開展組內互評、組間互評、教師點評．“圓周運動”一課的教學目標是了解描述圓周運動快慢的基本思路，理解線速度和角速度引入的邏輯和物理意義，掌握線速度和角速度的關系，最后能通過對線速度和角速度的綜合理解，在具體情境中解釋、解決實際問題．根據這些教學目標，可以設計課中/課后學習拓展活動、對應評價角度、設置評價水平、確定評價目標，“圓周運動”學習拓展活動評價如表2所示．

表2 “圓周運動”學習拓展活動評價表

5 結語

通過對“圓周運動”課堂教學的實踐探索嘗試，可以初步形成以課前、課中、課后3個階段的教學活動、學習活動、學習評價為學習支架，以“4E”學習活動為支架核心，實現“DOK知識深度模型”從DOK1回憶/復述→DOK2技能/概念→DOK3策略性思維→DOK4拓展性思維4個知識深度層級提升的深度學習路徑，使課堂教學在核心素養的目標指引下，厘清深度學習的教學邏輯，拓展和深化深度學習的應用策略，引領教學改革走向深處．