基于雙重通道原理的小學(xué)科學(xué)教學(xué)策略

秦怡

【摘? ?要】“雙重通道原理”指人有兩個(gè)獨(dú)立的信息加工通道，即加工言語(yǔ)材料的言語(yǔ)通道和加工圖示材料的圖示通道。教師可基于這一原理，通過(guò)創(chuàng)設(shè)可視化的真實(shí)情境，組織具象化的探究活動(dòng)，創(chuàng)設(shè)更真實(shí)、更高效的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生利用學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)引發(fā)心智轉(zhuǎn)變。教學(xué)中，指導(dǎo)學(xué)生“用繪制圖示的方法呈現(xiàn)知識(shí)及知識(shí)間的結(jié)構(gòu)關(guān)系；用圖文結(jié)合的方式記錄課堂筆記和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；用表演、小報(bào)等演繹科學(xué)家的故事”等學(xué)習(xí)策略，可幫助學(xué)生通過(guò)言語(yǔ)和圖示雙重信息通道輸出學(xué)習(xí)成果，從而有效促進(jìn)學(xué)生的心智變化。

【關(guān)鍵詞】雙重通道；小學(xué)科學(xué)；教學(xué)；策略

教學(xué)是教師促進(jìn)學(xué)生發(fā)生有效改變的過(guò)程，用于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)方法應(yīng)該符合人類(lèi)大腦的運(yùn)作機(jī)制。美國(guó)心理學(xué)家理查德·E.梅耶在《應(yīng)用學(xué)習(xí)科學(xué)》一書(shū)中歸納了學(xué)習(xí)科學(xué)的三條原理：雙重通道原理、容量有限原理及主動(dòng)加工原理。其中，雙重通道原理指的是人擁有兩條分別用于加工言語(yǔ)材料和圖示材料的單獨(dú)通道，容量有限原理指的是每一個(gè)通道一次只能加工一小部分材料，主動(dòng)加工原理指的是意義學(xué)習(xí)發(fā)生在學(xué)習(xí)者進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)知加工的過(guò)程中（例如關(guān)注材料，將其組織成一致的表征，并且與原有知識(shí)進(jìn)行結(jié)合）。帕維奧的具體性效應(yīng)、圖示優(yōu)勢(shì)效應(yīng)均證明了這一觀點(diǎn)：人們可以通過(guò)文字和圖示兩個(gè)通道來(lái)學(xué)習(xí)和記憶知識(shí)，與文字呈現(xiàn)的信息相比，人們更容易記住圖像形式的信息。

教學(xué)是為了促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)而對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境加以操控的過(guò)程。有效的教學(xué)就是教師通過(guò)控制學(xué)習(xí)環(huán)境使學(xué)生的心智發(fā)生變化。基于雙重通道原理，教師可以在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中選擇、呈現(xiàn)言語(yǔ)材料和圖示材料，打通學(xué)生的言語(yǔ)通道和視覺(jué)通道，提供具象、多元的學(xué)習(xí)材料，通過(guò)設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生的心智發(fā)生變化，引導(dǎo)學(xué)生完成言語(yǔ)信息和圖示信息的雙重輸出，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成會(huì)讓學(xué)生體會(huì)到學(xué)習(xí)帶來(lái)的成就感，從而增大對(duì)信息輸入的需求，更多的信息輸入又會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的心智發(fā)生變化，從而形成良性循環(huán)的效果，如圖1。

一、基于雙重通道原理輸入的教學(xué)策略

（一）創(chuàng)設(shè)可視化的真實(shí)情境

知識(shí)建構(gòu)理論認(rèn)為，知識(shí)是由學(xué)習(xí)群體從生活中的真實(shí)問(wèn)題出發(fā)，對(duì)現(xiàn)實(shí)事物進(jìn)行研討、探究和論證而形成的集體認(rèn)知?；诖耍處熆赏ㄟ^(guò)創(chuàng)設(shè)可視化的真實(shí)情境幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生積累學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生的心智發(fā)生變化，讓學(xué)生真實(shí)地建構(gòu)知識(shí)，成為真正的學(xué)習(xí)者。

以教科版《科學(xué)》一年級(jí)上冊(cè)第二單元“比較與測(cè)量”中的《比較測(cè)量紙帶和尺子》一課為例，教學(xué)中，基于學(xué)生對(duì)紙帶、尺子并不陌生這一事實(shí)，筆者讓學(xué)生通過(guò)測(cè)量比較學(xué)校內(nèi)花壇的周長(zhǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生探究現(xiàn)實(shí)世界的熱情，解決真實(shí)問(wèn)題。筆者先創(chuàng)設(shè)了可視化的真實(shí)情境：“今天我們要去測(cè)量操場(chǎng)東面小花壇的周長(zhǎng)，比一比這些花壇的周長(zhǎng)哪個(gè)最大，哪個(gè)最小。老師這里有兩種工具，你們可以用它們進(jìn)行測(cè)量?！睂W(xué)生小組討論測(cè)量方法：“我們先分別測(cè)量出每個(gè)花壇的周長(zhǎng)，然后再比一比?！敝?，學(xué)生各自選擇不同工具測(cè)量花壇的周長(zhǎng)。在好奇心的驅(qū)動(dòng)下，他們往往會(huì)用兩種工具分別量量看。在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了測(cè)量紙帶和尺子的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)：測(cè)量紙帶較長(zhǎng)，但容易破損；直尺不易破損，但它太短且無(wú)法測(cè)量花壇外圍的彎曲之處。由此得出結(jié)論：像紙帶這樣的軟尺比較適合用來(lái)測(cè)量花壇的周長(zhǎng)。在真實(shí)的情境中，學(xué)生明晰了測(cè)量工具之間的差異。

學(xué)生帶著明確的目的開(kāi)展探究活動(dòng)，先在活動(dòng)中獲得感性經(jīng)驗(yàn)，而后對(duì)豐富的感性經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行提煉，得出理性結(jié)論，更容易產(chǎn)生認(rèn)知變化。

（二）組織具象化的探究活動(dòng)

探究式學(xué)習(xí)是學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的重要方式，它指的是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下獲取各種信息和數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行分析和推理，從而得出結(jié)論。雙重通道原理表明：學(xué)習(xí)者利用大腦的不同部位完成言語(yǔ)和圖示的加工，建構(gòu)言語(yǔ)和圖像表征。因此，教師要帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展具象化的探究活動(dòng)，讓學(xué)生積極思考，有效參與，主動(dòng)對(duì)信息進(jìn)行加工整合，從而達(dá)到建構(gòu)知識(shí)的目的。

1.利用微課呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)探究的步驟

探究是以證據(jù)為基礎(chǔ)的，正確、規(guī)范的操作技能是開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)，有利于學(xué)習(xí)者獲得真實(shí)的數(shù)據(jù)，減少不必要的認(rèn)知負(fù)荷，保證實(shí)驗(yàn)的有效性。如果僅僅口頭描述實(shí)驗(yàn)探究的步驟或者用PPT展示課件，學(xué)生很可能只記住了實(shí)驗(yàn)的一部分內(nèi)容，缺少對(duì)于實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的整體感受。對(duì)此，教師可以用微課呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟，以規(guī)范的實(shí)驗(yàn)過(guò)程保障探究的有效性，幫助學(xué)生獲得真實(shí)的體驗(yàn)。同時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生建立豐富的感性體驗(yàn)，聯(lián)通已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，并運(yùn)用類(lèi)比的方法促進(jìn)學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解。

例如在教學(xué)教科版《科學(xué)》三年級(jí)下冊(cè)第一單元“物體的運(yùn)動(dòng)”中的《比較相同距離內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢》一課時(shí)，筆者先用微課指導(dǎo)學(xué)生如何正確使用計(jì)時(shí)器，在學(xué)生掌握計(jì)時(shí)器的使用方法后，再呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的整個(gè)流程。在此過(guò)程中，教師對(duì)小組內(nèi)成員的分工、軟尺的使用、數(shù)據(jù)的記錄等都給出了具體的要求。學(xué)生可以參照樣本進(jìn)行測(cè)量。實(shí)踐中，這一環(huán)節(jié)的測(cè)量活動(dòng)進(jìn)行得很順暢，這讓后續(xù)的研討時(shí)間更充足，讓更多學(xué)生有了表達(dá)交流的機(jī)會(huì)。

以上過(guò)程中，微課視頻呈現(xiàn)的是真實(shí)的操作過(guò)程。筆者再通過(guò)對(duì)細(xì)節(jié)部分進(jìn)行放慢或放大處理，突出重點(diǎn)，讓學(xué)生既有了整體性的認(rèn)識(shí)，又有了對(duì)細(xì)節(jié)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)的深刻印象，保證了實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程的有效性。學(xué)生在有效信息的支持下，規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)器材，獲取有效信息，并對(duì)信息進(jìn)行提取、分析，最后得出結(jié)論。

2.利用真實(shí)體驗(yàn)推動(dòng)抽象概念的界定

以感知為基礎(chǔ)開(kāi)展學(xué)習(xí)，是人類(lèi)學(xué)習(xí)的固有特點(diǎn)。在感知的基礎(chǔ)上，只要有大量的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)習(xí)者就可以通過(guò)分類(lèi)、對(duì)比、類(lèi)比等方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。言語(yǔ)是抽象概念的表達(dá)，學(xué)生缺乏相關(guān)的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，很難理解生活中不常見(jiàn)的事物和概念，導(dǎo)致很多時(shí)候只是記住了某個(gè)概念，卻并未真正理解，所以在新的情境中依然不會(huì)進(jìn)行概念表達(dá)。對(duì)此，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，讓學(xué)生在真實(shí)的體驗(yàn)中獲得具象的經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)建立新概念或完善已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。

例如在教科版《科學(xué)》一年級(jí)上冊(cè)第一單元“植物”一課的學(xué)習(xí)中，一年級(jí)學(xué)生對(duì)“植物的莖”是既熟悉又陌生的。熟悉是因?yàn)樗谏钪须S處可見(jiàn)，陌生是因?yàn)閷W(xué)生并不了解“植物的莖”這一概念。單靠教師的言語(yǔ)講解，學(xué)生很難理解“什么是莖”。對(duì)此，教師帶領(lǐng)學(xué)生用水培的方法種植了一株番薯，讓學(xué)生親眼見(jiàn)證番薯長(zhǎng)根、冒出芽、長(zhǎng)出葉、長(zhǎng)出莖等一系列的變化過(guò)程?；谶@樣的真實(shí)體驗(yàn)，學(xué)生真正理解了“根、莖、葉”這三個(gè)概念及它們之間的聯(lián)系。

3.運(yùn)用新舊類(lèi)比促進(jìn)學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解

“學(xué)習(xí)總是在原有知識(shí)背景下發(fā)生的，學(xué)生并不是等待灌輸?shù)目杖萜?，他們是帶著?duì)現(xiàn)實(shí)世界各種各樣的認(rèn)識(shí)來(lái)到課堂的?！苯處煈?yīng)借助學(xué)生熟悉的場(chǎng)景，激活學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)基礎(chǔ)，引導(dǎo)他們將新、舊知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，以促進(jìn)他們理解知識(shí)。

在教科版《科學(xué)》六年級(jí)上冊(cè)第二單元“地球的運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)中，筆者充分激活學(xué)生原有的認(rèn)知，并通過(guò)新舊知識(shí)的類(lèi)比來(lái)促進(jìn)學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解。如在《影長(zhǎng)的四季變化》和《地球的公轉(zhuǎn)和四季變化》兩課中，筆者用白熾燈與太陽(yáng)進(jìn)行類(lèi)比，用電子溫度計(jì)呈現(xiàn)的環(huán)境溫度與體溫進(jìn)行類(lèi)比。筆者將電子溫度計(jì)固定在地球儀上的相同位置，四個(gè)地球儀放在四個(gè)特殊點(diǎn)位，分別表現(xiàn)春分、夏至、秋分、冬至四個(gè)時(shí)間（如圖2）。實(shí)驗(yàn)中，教師打開(kāi)白熾燈，讓學(xué)生觀察電子溫度計(jì)的溫度變化，通過(guò)溫度計(jì)的溫度變化和自己在四季中的溫度體感，理解地球公轉(zhuǎn)帶來(lái)了四季變化的道理。

二、言語(yǔ)、圖示雙重通道輸出的學(xué)習(xí)策略

學(xué)習(xí)輸出能讓學(xué)習(xí)者體會(huì)到學(xué)習(xí)帶來(lái)的成就感，從而增大對(duì)信息輸入的需求。在小學(xué)科學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，幾乎每節(jié)課都有研討、總結(jié)的環(huán)節(jié)，教師要規(guī)范課堂表達(dá)，讓學(xué)生的發(fā)言有據(jù)可依，同時(shí)又要讓學(xué)生對(duì)信息進(jìn)行整理，并通過(guò)言語(yǔ)通道和圖示通道表達(dá)出來(lái)。

（一）繪制圖示呈現(xiàn)知識(shí)結(jié)構(gòu)

圖示可以將知識(shí)以及知識(shí)間的關(guān)系直觀地呈現(xiàn)出來(lái)，幫助學(xué)生形成層次清晰的知識(shí)體系。思維導(dǎo)圖就是一種簡(jiǎn)單方便的工具。

例如在“地球與宇宙科學(xué)”領(lǐng)域的學(xué)習(xí)中，學(xué)生借助圖示呈現(xiàn)地月系、太陽(yáng)系、銀河系和宇宙，明確它們之間的隸屬關(guān)系。在“生命科學(xué)”領(lǐng)域的學(xué)習(xí)中，學(xué)生對(duì)動(dòng)、植物的認(rèn)識(shí)是進(jìn)階式的。在學(xué)習(xí)“根、莖、葉”的概念時(shí)，筆者指導(dǎo)學(xué)生用知識(shí)樹(shù)的形式記錄三個(gè)概念。隨著科學(xué)學(xué)習(xí)的深入，學(xué)生不斷補(bǔ)充完善“知識(shí)樹(shù)”，最終形成完整的知識(shí)體系。

（二）采用圖文結(jié)合方式記錄

課堂筆記是科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程的證明，也是學(xué)生自我反思的載體。高年級(jí)學(xué)生已經(jīng)具備較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，因此教師可以引導(dǎo)他們以圖文結(jié)合的形式記錄學(xué)習(xí)內(nèi)容。這樣既能減輕書(shū)寫(xiě)的壓力，又能完成對(duì)知識(shí)的梳理。對(duì)于小學(xué)低年級(jí)的學(xué)生，教師可以允許他們以拼音加畫(huà)圖的形式記錄學(xué)習(xí)內(nèi)容，降低學(xué)習(xí)難度。

（三）演繹科學(xué)家的故事

教科版《科學(xué)》每一冊(cè)中都設(shè)有“像科學(xué)家這樣做”專(zhuān)欄，每?jī)?cè)介紹一位科學(xué)家的故事。學(xué)生喜歡生動(dòng)形象的故事，能從科學(xué)家的身上汲取科學(xué)的力量。對(duì)此，教師應(yīng)以科學(xué)家的故事激勵(lì)學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的熱情和動(dòng)力。

高年段學(xué)生的發(fā)言積極性相比低年段學(xué)生要低得多，大部分學(xué)生不愿舉手發(fā)言。教學(xué)時(shí)，筆者先讓學(xué)生搜集科學(xué)史上的怪才亨利·卡文迪許的故事。（亨利·卡文迪許出身于一個(gè)生活奢華的權(quán)貴家庭。但他特別靦腆，跟任何人接觸都會(huì)感到局促不安，連他的管家都要以書(shū)信的方式跟他交流。在漫長(zhǎng)的一生中，他取得了一系列重大發(fā)現(xiàn)，為人類(lèi)的科學(xué)探究事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。但由于他過(guò)于靦腆沉默，人們?cè)谒ナ篮芫弥蟛虐l(fā)現(xiàn)他的研究成果。）之后，筆者讓學(xué)生用話(huà)劇的形式表現(xiàn)故事情節(jié)。在觀看了各個(gè)小組的表演后，學(xué)生進(jìn)行交流。他們紛紛感嘆：卡文迪許將這么重大的發(fā)現(xiàn)默默地藏在了自己生澀難懂的筆記里，一直到半個(gè)世紀(jì)后，人們?cè)谡硭馁Y料時(shí)才發(fā)現(xiàn)這些成果。這對(duì)他本人是一種損失，對(duì)整個(gè)科學(xué)界更是一種巨大的損失，可見(jiàn)信息的及時(shí)輸出是一件多么重要的事。

筆者利用故事吸引學(xué)生，學(xué)生用表演等方式演繹科學(xué)家的故事，在情感的碰撞中產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，用更積極的心態(tài)投入科學(xué)學(xué)習(xí)，使自身的心智發(fā)生變化。

教師的工作是在學(xué)生進(jìn)行意義建構(gòu)、知識(shí)加工的過(guò)程中給他們提供幫助。教師應(yīng)以認(rèn)知理論為基礎(chǔ)，以學(xué)習(xí)者為中心，科學(xué)地開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)資源，促進(jìn)學(xué)習(xí)者開(kāi)展有意義的學(xué)習(xí)，使教學(xué)真正服務(wù)于學(xué)生的成長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)：

［1］梅耶.應(yīng)用學(xué)習(xí)科學(xué)：心理學(xué)大師給教師的建議［M］.盛群力，丁旭，鐘麗佳，譯.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2016.

［2］布什，沃森.學(xué)習(xí)的科學(xué)：每位教師都應(yīng)知道的77項(xiàng)教育研究成果［M］.滕梅芳，袁博，譯.北京：中國(guó)青年出版社，2021.

［3］中華人民共和國(guó)教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022．