教學《點亮小燈泡》初探深度學習

沈德強

在網絡技術迅猛發(fā)展的今天，大數據、智慧教育、人工智能、虛擬現實等新興技術不斷涌現，給教育帶來新的驅動力，促使慕課、微課、翻轉課堂等新興教育模式成為教育界共同關注的焦點。深度學習既是信息化時代帶來的新機遇，也是面向全體教育工作者的新挑戰(zhàn)。我國早在2001年6月頒布的《基礎教育課程改革綱要（試行）》中就明確提出：改變接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀，倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。力求在核心素養(yǎng)的引領下，將學生的學習目標定位為發(fā)展高階思維。而深度學習，就是其中一條切實可行的路徑。

在深度學習中，教師帶領學生進入知識發(fā)生發(fā)展的情境與過程中，引導、幫助學生成為知識發(fā)現的“參與者”，“親身”經歷知識的“（再）形成”和“（再）發(fā)展”過程。因此，學習的過程，不僅僅是學習知識，更不止于學習知識，甚至學習知識本身都是手段，目的在于使學生能夠作為主體“參與”人類的偉大歷史實踐，了解并認同知識背后所蘊含的情感態(tài)度、價值觀，提升學生的文化水平與精神境界，使之成為具有高級社會性情感、積極的態(tài)度以及正確的價值觀，有社會責任感、勇于擔當的未來社會的主人。

在現有文獻中，小學深度學習的研究主要聚焦于數學、語文這類傳統(tǒng)意義上的大學科，對于科學課實施深度學習的研究尚處于不斷深入的階段。筆者以蘇教版科學四年級上冊第四單元“簡單電路”中的《點亮小燈泡》一課為例，對小學科學深度學習過程做初步探討。

一、聚焦學科大概念，引發(fā)深度學習

深度學習倡導單元學習。結構化、情境化、凸顯學科大概念的知識，發(fā)展核心素養(yǎng)的功能最強。確定單元學習主題有四個依據：學科課程標準、學科教材內容、核心素養(yǎng)的進階發(fā)展、學生實際情況。

教育部在《關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》中明確提出“要增強整體性，強化各學段、相關學科縱向有效銜接和橫向協(xié)調配合”“提高學生綜合分析問題、解決問題能力”等具體要求。這就要求學生成為科學學習的主體，典型地、簡約地經歷結構性的關鍵過程與關鍵內容;通過自己的體驗與探究“打開”符號化的知識，將靜態(tài)的知識“激活”，全身心地體驗知識本身所蘊含的內涵與意義;必須“親身經歷”科學知識的發(fā)現、形成和發(fā)展過程，讓自己與正在學習的內容之間建立一種緊密的靈魂聯(lián)系。而這些關鍵的內容與過程，很大程度上屬于科學學科的大概念，是課程的核心內容。

美國著名教育學家赫德認為，組成科學課程中的概念和原理應該能夠展現當代學科圖景，是學科結構的主干部分，它們被稱為核心概念。核心概念的選擇不是隨機的，而是能展現學科的邏輯結構的，即這些核心概念能夠有效地組織大量的事實和其他概念。不僅如此，前沿性也是非常重要的。

佐藤學也提出：“為了使學科的本質鮮明化，在各學科的學習中，應努力提示該學科的中心概念，圍繞學科的中心內容來開發(fā)單元，持續(xù)地開展實踐性的研究。”

大概念與核心概念、中心概念在知識的屬性和特質上并無本質的不同，在本文中，“核心概念”的表述等同于大概念。

在推進基于探究的小學科學教育時，筆者認為，開展深度學習必須精選大概念，以大概念作為學生的科學單元學習主題更為合適和符合科學課程的特點。大概念是科學學科的核心，也是基礎概念。圍繞大概念組織教學，將有助于學生對知識的深入理解和遷移應用。

《點亮小燈泡》是蘇教版科學四年級上冊第12課（本課內容圖片如下）。

本課共有四個活動：1.猜測手電筒的內部結構，用“小燈泡怎樣亮起來”這一問題直接揭示本課學習內容，了解學生前概念，讓學生帶著問題開始本課學習。2.通過將電池、小燈泡和導線連成一個簡單電路，使小燈泡亮起來，然后比較各種不同的連接方式，引導學生知道閉合電路的共同特點是需要形成一個能讓電流通過小燈泡的閉合回路，教材既有實物圖也有電路圖，滲透了由實物圖向抽象電路圖的過渡。3.用回形針、木板和圖釘制作簡易開關，控制小燈泡的亮和滅，指導學生進一步理解電路的閉合斷開對小燈泡亮滅的直接影響;在此基礎上，進行遷移，把小燈泡換成其他用電器。4.觀察手電筒的內部結構，讓學生知道簡單電路在生活中的實際應用，呼應開始的猜測活動，以鞏固和應用本課所學知識。

本課是對《義務教育小學科學課程標準（2017）》中“物質科學領域”第6 條大概念“機械能、聲、光、熱、電、磁是能量的不同表現形式”中“6.4電可以在特定物質中流動，電是日常生活中不可缺少的一種能源”目標下的“電路是包括電源在內的閉合回路，電路的通斷可以被控制”的3～4年級目標“說出電源、導線、用電器和開關是構成電路的必要元件，說明形成電路的條件;解釋切斷閉合回路是控制電路的一種方法” 的落實。

基于對大概念的理解和把握，結合學情，教師設計了如下教學目標來實現學生深度學習：通過由電池、導線、小燈泡實物組成電路點亮小燈泡到畫出電路圖，能夠說出電源、導線、用電器和開關是構成電路的必要元件，說明形成電路的條件是形成閉合電路;用橡皮、曲別針等常見材料制作一個簡易開關，理解開關對電路斷開和閉合所起的控制作用。

二、活動設計有層次，推進深度學習

為了落實大概念，在教學中，我們設計了有層次、有梯度的學生活動，使學生的學習從淺層學習向深度學習不斷推進。

第一個活動：教師設計了點亮小臺燈的活動，引發(fā)學生對電路的關注。

師：同學們，大家看（出示小臺燈），這是我們學校科技社團的同學制作完成的小臺燈，你看，還能被點亮呢。（這時，教師將小臺燈點亮。）

學生此時特別興奮。

師：大家想不想也制作一個小臺燈并把它點亮呢？

面對興奮且有些迫不及待的學生，教師并不急于下發(fā)材料，而是提問學生：如果要制作這樣一個小臺燈，你需要哪些材料呢？通過這個問題，學生變得冷靜下來，開始觀察小臺燈的結構，很快學生發(fā)現，這個小臺燈包括電池、小燈泡、導線、燈罩、支架及底座等。這時的學生已經對點亮小臺燈有了足夠的興趣。探究的核心動力是疑問，即學生感興趣的問題，只有以問題為抓手，以問題解決為目的，才能引發(fā)學生的真實探究。

第二個活動：利用主要材料，建立閉合回路的概念。

這個活動又包含三個小活動：首先，學生利用電池、導線、小燈泡連接成閉合回路，點亮燈泡，建立閉合回路的概念;接著，教師在電路中加入開關，體驗開關對電路斷開和閉合所起的控制作用;最后，學生將剛才連接簡單電路的經驗遷移到解決實際問題（組裝小臺燈）上。

（一）利用電池、導線、小燈泡連接閉合回路

教師拿出電池、導線、小燈泡，讓學生嘗試著把它們連起來，讓小燈泡亮起來并把能點亮小燈泡的連接方式記錄下來?？茖W記錄是學生參與探究活動的思維物化品，它再現的是學生的思維過程，承載的是科學探究的重要證據，是學生提升科學結論的重要依據。這節(jié)課的科學記錄尤其承載著引導學生發(fā)現閉合回路的作用，十分重要。

當學生將各自小組的科學記錄單展示在黑板上并開始交流時，教師首先引導學生關注那些能點亮小燈泡的連接方式，發(fā)現它們都是將電池的兩端和小燈泡的下面凸起、螺紋處兩個地方進行了連接。這時，教師通過多媒體呈現電池、小燈泡的結構，為學生建構閉合回路這個概念奠定基礎。接著，教師引導學生發(fā)現，這樣的連接方式可以使電流從電池的正極出發(fā)，經過小燈泡的燈絲最后流回小燈泡的負極，就形成了一個完整的閉合回路。之后，教師指導學生觀察那些不能使小燈泡亮起來的連接方式并動手修正自己的連接方式以使本組的小燈泡亮起來，鞏固了閉合回路的概念。

（二）在電路中加入開關，理解開關的作用

教師以“這樣一直用手摁著導線是很累的，有沒有什么方法能把手解放出來？”這樣的問題，引發(fā)學生對控制電路中電流通斷的思考。當學生想到開關時，教師順勢出示開關并將其連入電路中，學生明顯地看到開關對電路斷開和閉合所起的控制作用。這一活動，既驗證了學生的猜測，又鞏固了學生對開關的認識。

（三）學生小組合作，完成小臺燈的制作

在活動的整個過程中，學生不再固定在自己的小組內，可以去其他小組尋找各種幫助。在這一活動中，學生需將剛才連接簡單電路的經驗遷移到解決實際問題上來，既鞏固了對簡單電路的必要元件及其作用的認識，又加深理解了形成電路的條件是形成閉合電路的核心概念，還鍛煉了開展小組合作的能力、動手制作的能力，體驗到成功的快樂。

通過以上的活動，學生順利實現了本節(jié)課的預定目標，從觀察別人做好的小臺燈到自己認識臺燈的結構、理解臺燈中的電路連接，最后能獨立或以小組合作的方式完成小臺燈的制作。學生借助小臺燈這一具體可感的材料，從簡單活動開始不知不覺中對簡單電路進行了深度學習，這樣的深度學習不光能讓其感到愉快，還會幫助學生增強自我概念和成就感。

深度學習可以始于簡單學習，這樣的簡單學習為復雜學習構建了平臺。為使學生能都深入鉆研概念，他們首先應該能抓住基礎，越多地了解事實，就可以越多地構建聯(lián)結。在這節(jié)課中，觀察小臺燈、剖析小臺燈的結構，就是深度學習開始的簡單學習，正因為有這樣的簡單學習，勾起了學生的學習欲望，才有了接下來連接電路認識閉合電路的深度學習，而閉合電路的學習又為今后的電路知識學習奠定了基礎，又是今后深度學習的起點和奠基石。

這種關注大概念的教學并不忽視對事實的學習，它通過提供某種途徑（如本節(jié)課中組裝小臺燈），使學生保持并應用對于理解大概念至關重要的那些事實。在教學中，更強調探討問題、解決問題，而并不是學習現成答案，把大量的精力用于培養(yǎng)敏銳鑒別的思維而不是死記硬背。強調理解大概念而不是記憶零碎的信息，重視論證而不是背誦，鼓勵學生一起學習，彼此之間自由交流思想和信息。

三、課后延伸有廣度，延續(xù)深度學習

本節(jié)課的最后，我們設計了“華麗大變身”和“修理小能手”這樣的課后延伸活動。在“華麗大變身”活動中，我們希望學生將小燈泡換成其他用電器，體驗小臺燈變身小風扇或八音盒的樂趣。讓學生在此活動中，一方面鞏固構成電路的必要元件包括電源、導線、用電器和開關，另一方面更深刻地認識到“形成電路的條件是形成閉合電路”的大概念。在“修理小能手”這一活動中，我們希望學生在家長的幫助下，將一截導線替換成生活中的常見材料，感受各種材料的導電性能是不同的，為下一節(jié)課學習《導體和絕緣體》做好鋪墊。

在落實大概念的過程中，我們設計了組裝小臺燈的具體任務，將科學知識的學習有機融于工程技術之中。小臺燈可以作為貫穿本單元學習的主要材料，用以在學習知識的過程中提高學生動手探究、解決實際問題的能力，正如某位學者所說，“對科學發(fā)現的本質的精確刻畫是所有高質量科學教學的核心任務” 。

總之，深度學習就是在教師引領下，學生圍繞著具有挑戰(zhàn)性的學習主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學習過程?；谏疃葘W習的為素養(yǎng)而教不是一蹴而就的短期工程，也不是揠苗助長的“大躍進”;不是單線推進的零敲碎打，也不是萬紫千紅的大雜燴。深度學習是對時代發(fā)展的特定需求、學習的本質屬性、個體發(fā)展的價值意義的一種積極回應。因此，作為教師，我們責無旁貸要為學生實現深度學習而努力。