推進《建一座橋》教學中的深度學習

陳慶裕

〔摘? ? 要〕? 深度學習是一種怎樣的學習方式呢？科學核心素養目標的提出和新教材的使用，對科學學習活動設計提出了新要求。教師應該更注重開展高水平的教學實踐活動，而不是單純依賴教授課堂基礎知識，消極地進行“滿堂灌”。課堂教學的核心目標是幫助學生從消極轉變為積極，從淺層轉變為深層，激發他們對深度學習的興趣。

〔關鍵詞〕? 小學科學；深度學習；推進

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號〕? 1674-6317? （2023）? 18-0055-03

深度學習是一個被應用于教育界的新興概念，它意在幫助學習者掌握人工智能技術，深度學習也是一個更加深入的學習方法，目的在于培養學生的理解能力和解決實際問題的能力，深度學習還是一個以整合知識點為核心的教學方法，幫助學習者積極自主地、批判性地掌握新知識點。深度學習重視學習者的興趣和批判性，這與傳統的淺層學習方法有很大差別。

2022年版《義務教育科學課程標準》強調，教師要創設真實問題情境，通過學生的體驗、操作和制作，引導學生在解決問題的過程中感受技術與工程的基本特點，體會技術與工程對人們生產生活的影響、對社會進步的推動，以及科學、技術、工程之間的相互促進關系。在這個過程中，如何讓深度學習成為小學科學教學實施的有效手段，以改變學生的學習態度，使他們從消極接收轉變為積極投入、從封閉式思維轉變為遷移式融合、從人云亦云轉變為自主探索，最終讓他們喜歡上科學課？

以深度學習概念為基礎，我們以《建一座橋》這一堂典型的技術與工程課為例，深入探討如何在小學科學實驗教學中更好地實施這一理念。

《建一座橋》是一門充滿挑戰性的科學課，它將“參與性”和“實踐性”的理論與實際操作技能結合，讓學生根據已有的經驗、材料和限制性條件，通過研究設計，將任務轉化為操作，控制相關變量，最終完成作品的制作、改進和創新，從而培養其思考能力、創新能力和解決問題的能力。創新實踐是中國學生成長的關鍵素質之一。

然而，在實際教學中，許多學生僅僅機械地完成教學工作，生硬地拼湊“一座橋”模型，致使模型千篇一律。因此，深度教學下的小學科學實驗教學應該重點關注以下幾點。

一、關注生活實際，奠定學生深度學習基礎

在《建一座橋》新課的開始階段，教師可以將重點放在與本課教學內容密切相關的社會熱點議題、實際生活現象上，并通過實驗教學活動來引導學生思考這些現象，從而培養他們的共情能力。

師：最近你們是否關注了《泉州晚報》的一則新聞，報道稱我們城東與臺商投資區之間將建設一座新的大橋，以便人們能夠更加便捷地通行。如果你是一位橋梁設計師，你能夠運用所學的橋梁知識和技能，設計出一個精美的橋梁模型嗎？

生：能啊，我們將……

師：為了城市的發展，你們真有想法。建大橋是城市跨江跨海的妙招，城市要發展，我們要出行。雖然建一座橋并不是一件容易的事，但是利用學過的知識，我們也可以試著“建橋”，為我們的城市建設出謀劃策。

現在，我們有一個建橋的目標，看到中國有許多世界知名的大橋，我感到非常自豪。我也設計建造了一座橋，并展示了它的樣子。不知道這座橋的承載能力如何，我們來測試一下。

師：你們覺得我的橋牢固嗎？

生：看起來不怎么牢固，承載能力差。

師：為什么？你認為我建造的這座橋有什么缺陷？它的承載能力不夠強大嗎？

生1：橋面厚度不足。

生2：連接處缺乏穩固性。

生3：材料抗彎曲性能較差。

生4：建筑設計缺乏合理性。

結合實際情況，我們接下來可以確定橋梁建造流程一般可分為以下幾步：第一步，團隊合作進行初步規劃，就是設計橋梁的初步方案；第二步，開展一些前期準備工作，包括制訂方案、模型建造，以及做好預算工作和稱重測試；第三步才是橋梁的建造，以及后面通車試驗和自評、他評等。當然，這些步驟在課堂中是有所取舍的。

教師以真實問題為基礎，將“有源之水”當作科學實驗的主體，不但可以培養學生研究事物、解決問題的能力，更能激起他們關注社會現象的好奇心，讓科學實驗更加接近日常生活，更加貼合他們的實際。因此，科學實驗題目應該與學生的年齡特征相匹配。為了實現這個目標，教師必須在上課前全面掌握學生的學習情況，并根據他們的興趣、要求、認識水平和現有知識來設置科學實驗主題。另外，科學實驗選題應該根據每個學生的發展情況，與學科目標和內容相協同，并具有挑戰性。如此才能有效調動學生的積極性，培養他們的探索才能。

二、整合單元內容，充實學生深度學習任務

在科學技術和教育理念不斷精進的情況下，學生所需要了解和掌握的知識體系越發龐大，以碎片化為單位的教學方法已經無法滿足當下對知識輸出的需求。在追求核心素養教育改革的背景下，教師更要注重教學的整體性，基于核心概念，發展學生對學科知識的深度理解，以單元教學為抓手，幫助學生實現學習進階。

通常認為，科學大概念的學習有利于培養學生的科學觀念。科學大概念是科學領域中有一定組織結構、相互聯系的科學概念和模型，《以大概念進行科學教育》一書中就提出了類似的整合概念的觀點。

在課標理念落實到教學實踐的過程中，我們就要綜合考慮：如何對單元進行整體認知和系統建構？單元整合學習的主要路徑是什么？如何基于核心概念、關鍵能力等完成單元設計？《建一座橋》是一堂綜合課，它將學生在前幾課中學習的知識與實際應用相結合，讓他們設計出一座小橋，以此更好地理解橋梁的結構和功能。通過這節課，學生可以更深入地了解橋梁的構造，并能夠動手制作一座小橋。

“形狀與結構”這個單元的重點，在于幾何形狀對建筑結構的影響。學生需要深入理解這些知識，才能夠從折到搭再到建，最終實現知行合一。每個教學實驗過程都能夠有效地提高其邏輯思維水平，建、造過程尤其重要，它是學生高級思維發展的重要過程，建立在折、搭以及學生認知系統基礎上。為了讓學生更好地將所有知識點融會貫通，教師應該有效地將單元教學內容進行整合，以此提高他們的實踐性。通過這種方式，學生的實際探究水平將得以提高，他們在探索新知識時，也能更好地將所有觀念關聯起來，從而使認知系統得到進一步完善。

在設計堅固的橋梁之前，需要準備一些基本的材料，包括報紙、設計單、膠帶、剪子和標尺。材料很簡單，然而，紙的特性決定了它的抗扭曲能力很差。因此，在設計橋梁時，必須考慮到紙的抗拉和抗壓特性。紙是“薄板型”材料，因此我們需要考慮如何提高它的抗扭曲能力。此外，我們還需要考慮大橋的外形和內部結構，這二者之間存在著密切的聯系和作用。最后，由于紙用量是限制的，我們的大橋由幾部分組成，每部分用多少材質，以及如何緊密地聯系在一起，都需要全面考慮和確定……學生應該自己考慮。你看，《建一座橋》的學習如果沒有前面打下基礎，后面的綜合運用便顯得蒼白。

單從材料上看，所選材料要容易剪裁，又要相對結實，可以為學生提供很大的想象和創造空間。本活動要求學生設計與制作貼近生活現實的橋。首先，用紙造橋要考慮哪些問題。用紙去造橋，需要綜合考慮許多因素，如材料的特性和數量、形狀和結構、部件的組合和連接等等。其次，測試評價我們的橋。制作好紙橋之后的步驟，是一個規定且必要的過程，同時也是培養學生能力的環節，如培養表達、評價的能力。

在單元內容整合后的實踐教學活動中，教師可以結合學習中經常遇到的情況，布置一些具有問題性的任務，以此充實課堂內容，同時也讓學生更加深入地了解“設計是要為生活服務的”，從而有利于他們邏輯思維能力的培養。在橋的建筑中，學生深入探討了幾何形狀如何影響建筑的單元主線，這不僅幫助他們掌握了科學分析方法，而且還能夠提高他們的認知轉換和綜合技巧。

三、發展批判思維，重構學生深度學習方向

根據我國義務教育階段的實際情況和需求，2022年版《義務教育科學課程標準》提出四個內涵發展要求：正確認識、合理思考、探索實施和態度責任。

科學思維是科學能力的核心，其培養貫穿在科學知識與方法的教學中。“批評”不僅僅是一種抨擊和懷疑，而且是一種客觀的思考方式。它要求學生以獨立的思考和分析的方式來評價和分析事物或現象，從而得出更加準確的結論和決策。它不僅要求學生能夠真實地思考，還要求他們避免被外界的觀點所左右。科學課在于訓練學生的科學素養，而這種知識水平的核心在于他們是否具備批判性思維。因此，教師應該重視培養學生的批判性思維，讓他們能夠真實地對待事物，放棄對權威的崇拜，打破思維定式，勇敢地表達自己的觀點。然而，在實際教學中，“見異思遷”的實驗設計被一些學生任意修改，這種情況嚴重阻礙了他們批判性思維的發展。

在《建一座橋》的設計實驗中，當各小組的草圖被展示出來時，“與眾不同”的設計也表現出“令人難以理解”。

走進這樣的小組，你會發現，他們的成員已經意識到自己的不同，而且開始了討論，愈來愈激烈。諸如，是不是我們的設計出錯了？需不需要重新改一改？……質疑是值得肯定的。

此時，教師應該積極鼓勵他們通過組內和跨組研討來發現問題，并且要積極表揚那些不盲從大眾、勇于堅持自我想法、實事求是的學生。這樣，學生才能在充分認可客觀現實的情況下，勇敢地表達自己的見解，而不是盲目追隨他人的意見。

科學思維是一種復雜的思維過程，它可以分為基本形式、高階形式和深層次形式。基本形式包含抽象思考、表象思考和直觀思考，而高階形式則包含批判性思維和創新思維。2022年版課標將這些思考方式融合在一起，強調了經典的社會科學思維類型，并給出了模型建構、推理論證和創新等概念，以幫助學生更好地理解和應用知識。在教學中，教師要善于引導，善于抓住學生思維的閃光點，從而促進學生的思維方式從基本形式到高階形式，形成思維的飛躍。

在較系統完整的深度學習活動中，我們能感受到科學技術在其中發揮的重要作用，每一項都包含很多科學原理。可以這么說，沒有科學技術的支撐，就不能完成任何工程，遇到的種種困難和技術難關也是對科學技術提出的進一步要求。因此，科學技術進步支持工程的實施，工程也推動著科學技術的不斷發展。通過這種形式可使學生主動感受工程與技術的關系。

在深度學習概念下的科學課堂實踐活動中，教師應采用科學有效合理規范的教學模式，努力讓學生從被動轉變為主動，從淺層轉變為深入，以提升小學實驗的教學水平。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2022.

[2]哈倫.以大概念理念進行科學教育[M].韋鈺，譯.北京：科學普及出版社，2016.