讓深度學習發生：知識結構的視域

鄒國華 童文昭 楊梓生

摘要： 知識具有嚴密的邏輯結構，可以從內在結構、關聯結構和發展結構三個維度進行剖析，結構化程度越高，越有利于知識發展為素養。從知識結構的視域看，深度學習的目標就是要促進知識在三個維度上都向高水平方向發展。因此，促進學生知識內在結構、關聯結構和發展結構的高層次發展，是知識結構視域下實現深度學習的途徑。

關鍵詞： 知識結構； 深度學習； 途徑

文章編號： 10056629（2023）05002506

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

知識是人類在長期認識和改造世界的實踐活動中總結形成的，是人類認識的結晶。知識是經得起實踐檢驗的，具有嚴密的邏輯結構。學校教育的最終目標是發展學生的能力、素養，而發展能力、素養的根基是知識，教學活動沒有知識的參與，教育就失去了著力點，會成為無源之水、無本之木。零散的知識不利于提取和運用，也限制了能力、素養的生成和發展，因此，新課標指出，要關注知識的結構化。然而，截至目前，關于深入研究知識結構的相關文獻依然較少，因此，開展知識結構的相關研究具有必要性。知識有何結構？如何優化已有的知識結構？既是提升學習者學習能力，以深度學習促進知識轉化為素養需要解決的問題；也是教師優化教學，讓教學走向深度需要研究的問題。

1 認識知識結構的三個維度

關于事物的認識，哲學上認為可以從靜止和運動兩個狀態辯證地進行分析。認識知識的結構，也應該從這兩個角度辯證地進行剖析。從靜態角度看，人類在進行同一類屬的生產、生活實踐時，提煉、總結共通的心智和技能，并記錄下來，形成了知識，其包含本質、屬性、功能、結構、要素、意義及其相互聯系等內容［1］，這也就是我們認識知識結構的一個維度：內在結構。從動態角度看，人類在從事社會性活動中總結形成的知識總是由少變多、逐漸增長的過程，最早獲得的是零散的知識點，知識在增加的同時，知識間的邏輯關聯也逐漸產生，最后形成具有完整結構的知識體系，這是我們認識知識結構的另一個維度：關聯結構。人類首先形成的是用于描述物質、事件的知識，隨著發展的需要，人類需要運用知識提高生產效率、改善生存環境，這就需要創生出“如何使用知識”的知識及觀念，這是認識知識結構的第三個維度：發展結構。

1.1 維度一：知識的內在結構

從靜態角度來說，知識是人類認知的基礎，是由一系列相互聯系的基本概念、命題和推理形式組合成一個整體上完整的、系統內部自足的，要素間相互聯系的，能夠反映對象的本質、屬性、功能、結構及其內外聯系規律的系統［2］，因此，知識具有嚴謹、穩定的結構，不能被隨意篡改，經得起邏輯推敲和實踐檢驗。要精準、深度掌握某個知識，要先剖析知識的內在結構，知識由符號、邏輯和意義三個不可分割的部分組成，三者之間的關系如圖1。

符號是知識的表達、呈現形式，是知識的外表。知識要被記載、傳承、傳播，需要以文字、圖表等形式進行準確地、顯性地表達和記錄，以保證知識在傳承、傳播過程中保持精準、穩定、簡潔、快捷。知識的符號描述是知識最基本、最外層的形態，學生學習最先觸及的往往是知識的符號形式［3］。知識常見的符號表征有文字、公式、圖表、具有學科特質的用語等單重或者多重表征。從學習的角度來說，如果單純掌握知識的符號這一外層結構，是無法真正理解知識的，當然也就會影響知識的遷移運用。例如，在氧化還原相關知識的學習中，教材所呈現的氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物、氧化反應、還原反應的文字概念即為相應知識的符號，僅僅停留在對這幾個概念的符號掌握上，未做進一步的深加工，是無法理解氧化還原的本質的。

邏輯是知識的內在涵義或關聯，是知識的具體內容。對于知識點本文將未經關聯加工的單個概念、定律等稱為知識點。而言，要在符號的基礎上，厘清符號所包含的邏輯，清晰界定知識點的內涵與外延，例如，“在水溶液中或熔融狀態下能導電的化合物稱為電解質”就包含了以下幾點邏輯：（1）電解質屬于化合物；（2）溶于水形成水溶液能導電或者受熱熔化能導電，只要滿足條件之一即可；（3）上述（1）和（2）必須同時滿足。理解了“電解質”知識符號內含的邏輯，就不難理解為何難溶于水的AgCl、 BaSO4屬于電解質，而溶于水后的溶液以及熔化時均能導電的金屬鈉不屬于電解質。對于知識體系而言，需要清晰理解和界定符號背后的關聯邏輯，邏輯結構越完整、越系統，知識間的聯系就變得越緊密，越有利于理解學科的本質，也越有助于促進知識的運用。例如，圖2呈現的是氧化還原中的一個知識片段，可看作比知識點稍大的知識（由多個知識點組成），學習過程中，要超越圖示的形態，清晰理解圖中各知識點為何能這樣關聯，依據是什么。

意義是知識的用途、價值以及知識中蘊含的價值觀，是知識的內核。知識能在人類社會性活動中形成、傳承及傳播，本質上來說，就是知識本身具有意義，其意義在于指導人類分析并解決問題，能促進人的品格和價值觀的發展提升。如果說掌握知識的符號形態及邏輯形式是個體將外部的知識逐漸內化為自身的一部分，那么，理解知識的意義，就是將自身知識靈活自如地輸出以解決實際問題的重要一環。因此，知識的意義理解可視為個體內部世界與外部世界聯系的橋梁。例如，梳理了圖2所示的多個知識點之間的邏輯關系，還要清楚相互關聯的這些知識有何用，何時能用，如何使用，即要明確圖2中所包含的知識邏輯關系的意義。當頭腦中清晰認識到其用途和價值時，面對復雜、陌生的氧化還原反應時，能快速、準確分析出反應的本質問題；與此同時，還要認識到圖2中所含知識能用于實現物質轉化，為人類服務，要提高責任意識，將來用氧化還原知識為促進社會進步、保護環境做出貢獻。

1.2 維度二：知識的關聯結構

知識的學習是按一定的時間順序進行的，其依據是學生的認知、思維、心理等的發展時序特征，因此，學生最先掌握的是一個個的知識點。點狀的知識經過邏輯關聯，能形成部分關聯的片狀知識，再進一步進行片狀知識之間的關聯整合，能形成結構完整、嚴謹的知識體系。為方便表達，本文將處于孤立點狀、部分關聯和相對完整關聯的知識稱為點狀知識、片狀知識和系統知識（如圖3）。

點狀知識是零散分布的孤立知識點。點狀的知識間未建立關聯或者建立稀疏關聯，是未經過加工處理的多個知識，在學生頭腦中呈現的是零散的知識點，沒有形成知識結構，既不利于儲存記憶，也無法靈活提取，自然影響了知識的靈活運用。以氧化還原相關知識為例，氧化還原反應、氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物、氧化反應、還原反應等一般分散在不同的課時中學習，學生在沒有進行知識關聯的加工前，學生頭腦中呈現的是零散、孤立的知識點。

片狀知識是建立了部分關聯的知識序列。知識之間存在著從屬、并列、衍生等邏輯關系，對所學的知識之間的“近親關系”進行梳理，使知識之間的邏輯關聯顯現出來，提升和改善頭腦中知識的結構。片狀的知識結構水平不高，常表現單元內、模塊內的知識形成關聯，能解決部分熟悉領域的問題，當面臨陌生、復雜問題時常常不知所措、無所適從。例如，對氧化還原反應、氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物、氧化反應、還原反應等知識進行單元內階段性梳理，可形成如圖3所示的片狀知識。

系統知識是具有高度、緊密關聯的知識體系。學生在片狀的知識序列的基礎上，根據知識間從屬關系、并列和交叉聯系、衍生關系等，進一步建構出模塊間、學科內，甚至學科間的知識關聯結構，提煉知識的“遠親關系”，促進知識形成邏輯嚴密、結構清晰的知識體系。系統知識結構水平高，在面對復雜、陌生問題時有利于靈活運用。例如，完成高中階段課程學習后，將氧化還原知識與元素化合物、電化學、離子反應等化學知識，甚至與生物學科知識建立聯系，能形成高水平結構的知識聯系，建構完善的知識體系。

1.3 維度三：知識的發展結構

從知識的發展來看，人類首先需要獲得描述物質、事件的事實或概念性知識；在此基礎上運用人類的反思、總結的意識和能力，創生出指導知識運用于生產勞動的思想、思維和方法，形成了方法性知識，知識的形態發生了第一次飛躍；進一步回顧思想、思維和方法創生的過程，將知識又升華為具有統攝意義的核心觀念，知識的形態完成了第二次飛躍。三者間的關系如圖4。

事實、概念性知識主要是用于描述物質、事實或界定概念，屬于最基礎的知識，其他知識都是在此基礎上發展、衍生而來，是方法性知識、核心觀念的根基和源泉。例如，在化學學科中，氧化還原反應、氧化劑、氧化反應、氧化產物等相關概念，元素單質及其化合物的理化性質，離子反應的概念、條件等均屬于事實、概念性知識，能解釋物質世界“是什么”的問題。

方法性知識是人類在運用事實、概念性知識進行認識和解釋世界的過程中，繼續發展、總結知識是如何使用、何時使用等問題中形成的，是指導人們“如何用”知識的方法、思想或思維。例如，氧化還原理論可以指導人們認識陌生物質的氧化性或者還原性，具體要如何運用呢？經過實踐、反思后，可以總結出研究物質氧化性或還原性的一般思路：（1）根據物質中所含元素化合價升或降的可能性，預測物質可能具有還原性或氧化性；（2）如果預測物質具有氧化性（或還原性），就需要尋找另一種具有還原性（或氧化性）的物質，通過實驗檢驗兩者能否發生氧化還原反應，以檢驗預測［4］。這是理解了氧化還原理論本質后進一步發展、提升形成的認識思路。

核心觀念是對方法性知識的進一步抽象、提煉和升華，建構出具有統攝作用的學科核心觀念。學科核心觀念處于最上層，具有可持久性、可遷移性等特征［5］，能幫助學生超越割裂與碎片化的學科事實、信息、概念、原理，并能夠將零散的知識建立起有效的、結構化的聯系［6］，提高學生對學科本質的理解。例如，在學習了氧化還原、元素化合物性質、周期律等知識后，要提煉出“物質是由分子、原子或離子構成的，物質的結構決定性質，性質反映結構，性質決定用途”的化學核心觀念。

2 知識結構視域下深度學習的途徑

深度學習強調對教學內容的結構化，幫助學生全面把握知識的內在聯系；強調為學生創設適當的具有真實情境的活動，提供解決真實問題的機會，促進知識的實踐轉化和綜合應用；強調正確的價值立場與價值判斷，關注教學的價值取向，引導學生理解、反思所學習的內容與過程，進而形成積極的社會性情感、態度與責任感［7］。討論知識的結構，其目的是要超越符號表征，理解知識的內在邏輯和意義；讓點狀的知識進行邏輯關聯，形成完整的結構體系；從事實、概念性知識掌握，到探索知識的規律，形成思維、方法，最后升華為化學核心觀念。這正是深度學習的價值追求，從知識結構的視域來看，知識結構化的三個維度，是讓學習走向深度的三個途徑（如圖5）。要形成高水平的知識結構，需要有著力點，而交流研討、情境問題解決、實驗探究、歸納總結等學科實踐活動，就是有力的抓手。

2.1 關注知識的運用，從知識的符號學習轉向意義建構

知識結構的習得，如果缺失了學習者的內在理解、思維，忽視學習者的探究、知識運用，知識的育人價值便難以實現，知識不僅異化為單一性的符號表征，甚至成了心智未經消化

的負擔［8］。要讓學習走向深度，就要幫助學生從知識的符號學習轉向意義建構，而實現這一轉變的途徑就是知識的運用。知識的運用即為學生進行學科實踐的過程，教師在教學中創設真實問題情境，學生身臨其境，像學科專家一樣，分析、思考問題，探索問題的解決方案。學生只有先明晰知識的內涵、邏輯，才能靈活運用于問題任務的解決；同時，在知識的運用中，又進一步理解了知識的邏輯和意義。以Fe2+和Fe3+檢驗的知識為例，如果僅僅記憶Fe2+和Fe3+的各種檢驗方法，這僅僅是符號記憶，屬于淺層學習；若以“探究補鐵劑中鐵元素的價態”等真實情境為載體，讓學生先預測補鐵劑中鐵元素價態的可能情形：（1）只有Fe2+；（2）只有Fe3+；（3）既有Fe2+又有Fe3+，在此基礎上進行實驗方案設計，并提供試劑，讓學生進行實驗探究。這樣的學科實踐活動中，學生必然要思考不同價態鐵離子要如何檢驗，自然也明白了Fe2+和Fe3+檢驗知識的意義。通過親自實踐，學生還能體會檢驗方法的選擇與溶液環境密切相關，不能按部就班，需要靈活選擇、運用檢驗方法，如NaOH溶液不適合用于低濃度Fe2+或Fe3+的檢驗，而KSCN溶液可用于痕量Fe2+或Fe3+的檢驗。通過Fe2+和Fe3+性質預測、檢驗等實踐活動，促進了知識的運用，贊賞化學在生活、生產等領域的重要貢獻，實現了知識從符號理解到意義建構的深度加工。

2.2 及時完善知識的關聯結構，建構系統的知識體系

頭腦中處于零散狀態的知識點不會自動地進行結構關聯，需要學生主動歸納、總結，讓點狀知識轉化成片狀知識，最終走向系統的知識體系。為了實現這一目標，教師要把握時機，適時以問題或任務驅動，引導學生以思維導圖、概念圖、知識提綱等形式對知識進行歸納、總結，分步完善知識“近親”“遠親”的關聯結構。在完成課時、單元教學時，及時開展分類與歸納等學科實踐活動，引導學生進行知識歸納、總結，促進片狀知識結構的形成；在完成模塊、學年教學時，要通過學科實踐活動，引導學生進行模塊內、模塊間、學科內、學科間的知識總結，使片狀知識進一步完善其關聯結構，形成知識體系。例如，在完成物質的聚集狀態的教學后引導學生從晶體類型、晶胞結構、組成微粒、微粒間作用力等方面將章節內容進行總結，并將整理所得的知識結構以概念圖（如圖6［9］）或其他形式進行顯性化表達，通過學生所繪制的概念圖，可診斷學生對晶體結構相關內容的掌握情況，必要時幫助學生完善知識結構。

2.3 注重方法、思維的提煉和升華，促進核心觀念的形成

不進行實踐運用，不進行方法、思維的提煉，不抽提出學科核心觀念，事實、概念性知識結構再完整，也僅僅是內容之知，不足以將知識轉化為素養［10］。要超越內容之知，上升為方法之知，升華為學科核心觀念，關鍵環節還是進行特定的學科實踐。在面對真實的學科問題時，學生像專家一樣進行思考、分析、探索，最終問題得以解決，教師要抓住時機，引導學生對問題解決全過程進行復盤，反思問題解決過程中如何分析問題、提取知識，如何探索問題的解決方案，并迭代優化。復盤這些過程，讓隱藏在實踐活動中的方法、思維逐步顯現，并引導學生將方法、思維以文字、圖示等形式進行顯性化表達。在完成階段性學習后，教師還要聯合單元間、模塊間的方法、思維，進一步抽提出具有統攝意義的核心觀念。例如，在學習鐵、硫等元素單質、化合物的性質及其轉化等知識后，要引導學生復盤學習的全過程，總結學習元素化合物的思路：（1）確定物質的核心元素化合價及所屬類別；（2）從價態角度可預測物質的氧化性或者還原性，從類屬角度可預測該物質可能具有的通性；（3）基于（2）中的預測，設計實驗方案，檢驗物質的化學性質；（4）物質可能具有特性。根據這樣的思路，可以遷移到其他元素及其化合物性質的學習。在完成所有元素及其化合物性質的學習后，可以引導學生進一步抽提出“物質由元素組成，具有多樣性，可以分成不同類別；化學反應可探索物質性質、實現物質價態或類別的轉化；認識物質及其轉化在生產生活中具有重要價值”的核心觀念。

知識結構的三個維度并不是相互孤立、分離的，而是相輔相成、相互包容的，只有理解知識的意義，才能理解學科的本質，才能建構出完整的知識體系；具備了完整的知識體系，才能抽提出統領眾多知識的核心觀念。相似的，頭腦中知識升華為學科核心觀念，自然能以核心觀念來統領頭腦中的知識碎片，形成完整的、結構清晰的知識體系。概言之，促進學生知識內在結構、關聯結構和發展結構的高層次發展，是知識結構視域下實現深度學習的途徑。

參考文獻：

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