基于深度學習的小學科學開放性作業設計

劉一蔚　曾琴

一、深度學習與開放性作業的結合為“雙減”賦能

深度學習是指在理解學習的基礎上，學習者將新學習的內容融入原有的知識體系中，且能夠形成實質性、非人為的聯系，將新知識遷移到其他具體情境中應用，或是達到評價、分析、創造等更高層次的學習程度。不論是出于科技高速發展的客觀要求，還是教育大環境以及“雙減”的大勢所趨，學習者都不得不從淺層學習邁向深度學習。

開放性作業是指學生在較寬泛的條件和環境中自主或協作條件下完成的非統一性和非標準性的作業，作業內容更加貼近生活實際、社會問題、自然環境，同時也是能讓學習者深度學習的有效途徑之一。

“雙減”政策要求減輕學生的作業負擔、課業負擔等，同時要提高課堂教學的效率。這意味著在多數的基礎性紙筆作業訓練后，教師應在此基礎上安排少量開放性作業給學習者。而小學科學教材上的間接經驗與生活實際中的直接經驗相關性強，使得開放性作業比傳統書面作業更適合學生進行深度學習。

二、基于深度學習的減負相關開放性作業案例“船的研究”

1.入項活動——造船初體驗

要求：根據已有知識和提供的材料，制作一艘小船；要控制小船的制作成本，載重量達到200克，有自己的動力，能把貨物運送到目的地。小組制定造船方案并制作小船，制作完成后進行測試。

2.小船匯報交流會

（1）交流小組的設計，說說設計的理由和亮點；展示小組的測試情況，解釋其中出現的問題，說說小組還想研究什么。

（2）對比設計方案，對照測試標準，結合優點和不足，多方面評價自己和其他小組的小船。

（3）你認為小船存在的不足可以怎么改進？造一艘船需要考慮哪些因素？你還想研究什么問題？

3.用不同的材料造船

（1）聚焦：教師出示上節課學生作品的圖片以及測試結果，提問：“在造船體驗中需要考慮的因素有哪些？”學生思考造船初體驗時的影響因素并交流。

（2）探索：

活動一：設計并制作不同材料的小船

①展示兩組不同的材料：浮的材料和沉的材料；提出任務：分別用兩組不同的材料造船。

②明確任務要求：自主選擇一類材料，畫出設計圖；船能穩定地浮在水面上，有一定的載重量。

③小組合作完成小船的設計方案，匯報交流，說明設計理由和使用的材料等。

④根據方案動手制作小船。

活動二：測試小船的載重量

①分組實驗，對制作的船進行測試，并記錄實驗結果。

②匯報交流小船的載重量，并討論用不同材料制作的小船各有什么特點，集體論證。

活動三：小船的完善升級，對小船進行優化改進

（3）研討：用浮的材料造船有什么優點和不足之處，可以怎么改進？用什么方法可以讓沉的材料浮在水面？為了讓沉的材料制作的小船能穩定漂浮在水面上，我們又可以怎么做？

4.增加船的載重量

（1）聚焦：為什么不同組使用相同材料制作的小船，載重量卻不同？學生思考并交流，引出本課的探究實驗：船的體積與船載重量的關系。

（2）探索：使用3張邊長為12厘米的正方形鋁箔來設計與制作不同體積的船，并測試每只船的載重量。

（3）研討：通過觀察、比較和總結，學生發現船的載重量不僅與船的材料、結構、貨物放置的位置等多種因素相關，還和船的體積大小相關；當材料相同時，制作的船型體積越大，載重量越大。

（4）拓展：從“彈珠會滾動，導致船容易側翻”的問題入手，引出船艙的分格結構，并在實際操作中對比有無船艙分格結構的效果，體會船艙的作用。

5.給船裝上動力

（1）聚焦：由于“人力無法滿足大船航行的動力需要”，自然引出“給船裝上新的動力”這個驅動性問題。

（2）探索：給小船設計安裝風帆、電動風輪、蒸汽裝置等動力，讓船行駛起來；接著，嘗試給船裝上船舵，控制小船的行駛方向。

（3）研討：我們有哪些方法給船提供動力？怎么解決動力的持續供應問題？如何讓船的行駛保持一定的方向？

（4）拓展：潛艇的介紹。

6.小船展覽會

（1）以小船展覽會為主題，引導學生開展極限大挑戰活動，評選各種“船王”，引導學生在競賽中認識不同組小船的優缺點。

（2）引導學生撰寫小組的小船說明書，更好地展示自己小組的活動成果和學習心得。

（3）拓展：中國載人潛水器發展歷程。

項目式學習是一種以學生為主體的教、學方式，以項目式進行開放性作業是一種可行的方法。此項作業的本質問題為“我們如何根據需求開發一個人工產品”，而其中的研討部分均為驅動性問題。驅動性問題是項目式學習的核心，能激發學生的內在動機，充分發揮學生的主體性；同時，教師設計的驅動性問題也提供了相應的腳手架，讓學生去自行建構知識體系，從而形成深度學習。

三、探究結論與展望

基于深度學習的開放性作業注重核心素養的培養，有助于提高學生的學習興趣，充分體現學生的主體性，減少低水平的死記硬背，一定程度上減輕了課堂及作業負擔。

隨著“雙減”政策的出臺，小學科學不再布置課后書面作業，深度學習的研究開始逐漸深入，而開放性作業設計案例也逐漸豐富。如何將深度學習和開放性作業有機結合，是需要我們持續探索的課題。

參考文獻

[1]張逵.化學校本教材開放性作業的教學功能[J].化學教育，2011，32（07）：28-30.

[2]鐘啟泉.深度學習：課堂轉型的標識[J].全球教育展望，2021，50（01）： 14-33.

（作者單位：廣東深圳市龍華區教育科學研究院附屬小學）

責任編輯 晁芳芳