■山東省濱州市濱城區(qū)楊柳雪鎮(zhèn)懷周學校 尚新江

深度學習理念最早出現(xiàn)在計算機領域，后被引入教育學領域，并做出別樣的解讀。教育學中的深度學習以立德樹人為根本目標，使學生能夠主動參與學習、全身心投入，通過學習實現(xiàn)健康發(fā)展、獲得有意義的體驗。為了支持小學科學實驗教學中學生的深度學習，本文圍繞其特征，按照引導學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、延伸問題、反思問題的思路，使學生經(jīng)歷活動與體驗、聯(lián)想與結構、本質與變式、遷移與創(chuàng)造、價值與評判，促進學生高階思維、關鍵能力、高級情感的發(fā)展。

一、引導學生發(fā)現(xiàn)問題——深度學習的前提

陳獻章曾說“小疑則小進，大疑則大進”。說明在學習過程中疑問十分關鍵，而科學實驗是觀察客觀現(xiàn)象、深挖科學知識、探尋科學本質的一項具有探究性和實踐性的學習活動。從物質世界現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題是實驗的中心線索，決定學習走向，影響著深度學習效果。因此，發(fā)現(xiàn)問題是深度學習的前提，為了發(fā)生深度學習，教師應鼓勵學生通過自己的觀察和理解質疑，提出有探究價值的問題。需要注意的是，根據(jù)小學生的年齡特征與能力發(fā)展情況，在引導其發(fā)現(xiàn)問題時，要盡量利用或還原符合小學生認知水平的客觀現(xiàn)象，避免難度過大，否則會打擊學生的積極性。

以教科版二年級上冊“神奇的紙”教學為例，本課通過實驗帶領學生了解紙的構造與性質，掌握紙的神奇特性。為了使學生能夠圍繞紙的功能與特性提出有價值的探究問題，教師應鼓勵學生觀察和動手操作，使學生主動走向學習深處，探尋知識的本質。

教師引導學生動手改造紙，取出實驗中需要的白紙跟隨微視頻講解將其折疊為瓦楞狀。主要有兩個目的，一是為紙的性能探究實驗做好準備，對比改造前后紙性能的變化；二是發(fā)現(xiàn)紙的新特點。改造結束后，教師引導學生觀察，大部分學生可以看出白紙折疊后形狀與寬度發(fā)生改變，繼續(xù)指導學生嘗試折疊鋼尺、硬塑料直尺、鉛筆等物品，對比折疊這些物品的感受，從而提出問題：“為什么紙容易折疊，其他材料的物品難以折疊呢？”使學生的思維聚焦關于紙易折疊、可塑性強特點的思考，使其開始關注紙的特點，對平凡的紙產(chǎn)生興趣。

教師指導學生利用改造中獲得的瓦楞狀紙完成“按一按”“放一放”“摸一摸”任務，在“按一按”中，取白紙與瓦楞狀紙放在桌面上，一只手按在白紙上，另一只手按在瓦楞狀紙上，體驗兩只手的感覺，觀察紙的變化，使學生發(fā)現(xiàn)問題：“為什么瓦楞狀紙能夠在按壓時彈回？”在“放一放”中，教師指導學生取具有一定厚度且厚度相等的物品，如字典，物品間隔一定距離分置兩側，將白紙與瓦楞狀紙先后搭接在物品上，紙中間部位懸空，并向紙中間放置具有一定重量的物品，應按照由輕到重的順序，兩次放置物品的順序與品類一致，使學生觀察紙的承重能力，發(fā)現(xiàn)問題：“為什么瓦楞狀紙承重能力強？”在“摸一摸”中，教師引導學生接一杯熱水，將白紙與瓦楞狀紙分別放在熱水杯一側，隔紙感受杯身的溫度，通過體驗與感受學生發(fā)現(xiàn)問題：“為什么隔著瓦楞狀紙基本感受不到溫度？”

發(fā)現(xiàn)問題、提出問題表示學生興趣與探究欲望被激發(fā)，讓學生朝著科學現(xiàn)象背后的知識走去，解決問題的熱情高漲，渴望探尋能夠解釋實驗現(xiàn)象的知識?；诖?，學生經(jīng)歷觀察、思考、操作、表達，從思維與肢體兩個層面完成活動，對實驗探究有了初步體驗，激發(fā)了聯(lián)想，拓展了思考廣度與深度，使深度學習有了一個良好的開始。

二、引導學生解決問題——深度學習保障

深度學習的發(fā)生是在學生原有知識經(jīng)驗與新知體驗上產(chǎn)生的，需要學生主動運用知識經(jīng)驗、科學思維與方法解決問題，對新知內涵進行加工、理解，自主完成新知構建，從而進一步豐富活動與體驗，在聯(lián)想和知識結構化中把握知識本質。因此，深度學習必須以學生經(jīng)歷解決問題、主導解決問題過程為保障，經(jīng)由親身探索習得知識，擺脫學習的被動性、膚淺性、機械性。需要注意的是，雖然小學階段的科學實驗內容淺顯，但是也具有一定的復雜性，依靠學生一己之力容易出現(xiàn)探究過程不完整的情況，導致問題解決方案片面，因此可以采取合作的形式，鼓勵學生利用集體智慧解決問題，在思維碰撞中全面認識問題，進一步加深思考，促進新的思路與創(chuàng)意形成。

以教科版四年級下冊“點亮小燈泡”教學為例，本節(jié)課利用“手電筒亮起來了”使學生發(fā)現(xiàn)問題“手電筒里的小燈泡是如何亮起來的？”并鼓勵學生以小組合作探究實驗的形式找到答案，采取以下三種策略。

第一，引導聯(lián)想、猜測。發(fā)現(xiàn)問題后先組織小組內自由交流，調用知識經(jīng)驗淺談解決問題的想法。由于學生在之前的學習中了解到電器必須通電才能工作，手電筒使用時無需插電，由電池提供電能，從而確定手電筒亮起來的基礎物質條件為電池和燈泡，但是并不清楚如何連接、組裝，進而提出假設：要想知道手電筒中小燈泡亮起來的原因，需要探究電池和燈泡之間的連接。

第二，組織探究、實踐。教師為學生布置“觀察小燈泡”與“點亮小燈泡”兩項任務，提供1 只小燈泡、2 根導線、1 節(jié)1.5v 干電池，使學生探究并還原手電筒中燈泡與電池組成結構的物質基礎。通過“觀察小燈泡”任務，學生了解其內部結構與連接情況，對玻璃泡、燈絲、金屬架、連接點的作用做出推測，充分了解實驗材料，為后續(xù)畫連接示意圖和動手連接做好準備?！包c亮小燈泡”任務要求組內商討使燈泡發(fā)光的方案，畫出電池、導線、燈泡的連接示意圖，討論后將小組提出的不同方案匯總，并由教師做出補充，形成9 種連接方式，每個小組任選3 種，連接后觀察燈泡是否發(fā)亮，為了避免因操作不規(guī)范導致實驗失敗，每種連接形式應重復實驗2 ～3 次。

第三，匯報結果、找到答案。實踐結束后，組間交流點亮燈泡的方法，分析點亮與不能點亮的原因，從而使學生從中找到共同點，能夠點亮燈泡的連接方案中均形成了完整的閉合電路，使電流從電池正極產(chǎn)生，再回流到電池負極，經(jīng)過燈絲部分使燈泡發(fā)亮，確定答案，腦海中“電路”的概念更加完善，學生通過這一答案對電器工作的原因有了深刻理解。

引導學生解決問題，使學生帶著疑惑與興趣開啟觀察、實驗，先聯(lián)想已有知識解決能夠處理的問題，并有根據(jù)地提出猜想和假設，使解決問題有具體的方向；且合作解決問題能夠讓學生們在交流想法、演示操作中完成與學科內容的深度交互，逐步感知知識與探究的意義，強化科學學科的實驗思想；總結實驗結論中的共性，確定問題答案，找到知識本質，建構基本概念與新知，使學生經(jīng)歷活動與體驗、聯(lián)想與結構、本質與結構，支持深度學習發(fā)生和高階思維發(fā)展。

三、引導學生延伸問題——深度學習延續(xù)

科學知識是在生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的，結合學科特性，科學實驗教學也不應止步于課堂，要引導學生遷移運用知識、思想和方法解決實際問題，豐富學生運用知識的體驗，感受知識對生活和對社會的價值，使學習上升到樹立觀念、熏陶情感的高度，激發(fā)學生對科學的熱愛。因此，教師應引導學生延伸問題，將深度學習延續(xù)到現(xiàn)實生活中，成為學習習慣。需要注意的是，小學階段學生的科學思維和探究能力正處于發(fā)展階段，由于并不成熟，單憑自己觀察生活現(xiàn)象完成遷移、運用、創(chuàng)造具有極大的困境，仍然需要教師利用問題、情境或任務引導，將延伸問題作為學習過程的一個環(huán)節(jié)，并非知識單獨應用過程。

以教科版五年級上冊“制作鐘擺”教學為例，本節(jié)課通過實驗“制作1 分鐘擺動60 次鐘擺”使學生認識到鐘擺的擺動快慢與擺繩的長度有關，根據(jù)實驗中獲得的數(shù)據(jù)，擺繩長度越長、擺動越慢。為了延續(xù)有關科學觀念的核心問題，使學生遷移運用實驗方法解決現(xiàn)實問題，教師在拓展環(huán)節(jié)創(chuàng)設真實的情境，布置新的實驗任務。

通過“景區(qū)設計鐘擺”情境，引出制作一分鐘擺動30 次與擺動120 次鐘擺任務。景區(qū)想設計一分鐘擺動30 次、60 次、120 次鐘擺作為景觀裝飾，同時發(fā)揮與游客互動的作用，鼓勵學生應用本節(jié)課實驗中獲得的知識幫助景區(qū)完成設計。仍以小組合作的形式展開實驗，記錄實驗過程與數(shù)據(jù)。

有的小組根據(jù)“擺繩長度越長、擺動越慢，擺繩長度越短、擺動越快”的原理分析出，一分鐘擺動30次慢于60 次，說明擺繩長度長，實驗中直接在一分鐘60 次鐘擺擺繩長度基礎上調長，通過逐步調整確定擺繩長度；而一分鐘擺動120 次快于60 次，說明擺繩長度短，實驗中直接在一分鐘60 次鐘擺擺繩長度基礎上調短，再逐步調整確定擺繩長度。

有的小組在實驗中發(fā)現(xiàn)一分鐘擺動60 次的鐘擺擺繩是一個固定值，推理該結論也適合其他規(guī)格的鐘擺，形成另一種實驗探究形式。學生直接基于擺動次數(shù)與擺繩長度之間的數(shù)量關系，計算出一分鐘擺動30 次與120 次鐘擺的擺繩長度，再通過實驗驗證，雖然驗證上述方法錯誤，但在拓展實驗中進行了新的嘗試。

真正的深度學習不僅能夠把握知識本質，也能夠舉一反三。將知識遷移到新的開放性情境中，學生依然能夠利用實驗中的結論、觀點、思想和方法解決問題，而且能夠從復雜的生活問題中抽象出問題的核心，直擊問題本質，鍛煉學生的實驗能力和科學素養(yǎng)，能夠激發(fā)學生的創(chuàng)造性。由此使學生經(jīng)歷遷移與創(chuàng)造，進一步豐富學生的學習體驗，逐漸將喜歡探尋本質的習慣固化，支持深度學習習慣的養(yǎng)成，真正建立科學與生活的聯(lián)系，使學生理解學科學、用科學以及科學實驗的現(xiàn)實意義，并內化為科學探究精神。

四、引導學生反思問題——深度學習證明

價值與評判也是深度學習的一大特征，是指理解與反思學習內容和學習過程，由學生自己完成價值評判，是學生固化科學實驗思維、樹立正確價值觀的環(huán)節(jié)，學生對知識的意義與價值有了正確判斷才說明真正完成了深度學習。因此，科學實驗教學中教師應引導學生反思問題，在問題的引領下回顧整個實驗過程，反思關于科學現(xiàn)象的猜想、為驗證猜想制定的實驗計劃、實驗中的錯誤、總結應該注意的事項、對比與同學想法的異同、探究結果的異同、評判實驗方法的優(yōu)勢與劣勢，從而積累經(jīng)驗，將對自己有益的內容固化為學科思維，實現(xiàn)素養(yǎng)發(fā)展，并從中正確認識學科課程，客觀評價科學實驗的意義，充分證明深度學習的發(fā)生。

以教科版六年級下冊“產(chǎn)生氣體的變化”教學為例，實驗教學結束后，教師引導學生反思實驗探究中的核心問題，串聯(lián)起實驗過程，鼓勵學生大膽表達，發(fā)表對知識的看法。本課實驗教學通過水加熱會產(chǎn)生漂浮白霧現(xiàn)象使學生提出問題：“水發(fā)生了怎樣的變化？生活中還有哪些類似現(xiàn)象？”在問題的引導下，學生通過“小蘇打與白醋的反應實驗”和“收集產(chǎn)生氣體實驗”探索解決問題的方法，使學生的思路回到實驗探究開始，談一談每個階段內心的想法、認知變化以及知識理解。該過程與教學評價類似，但以學生主導價值評判，教師可以提供指標或主題，要保證由學生完成。本課價值與評判情況如下：

第一，引導學生圍繞實驗在知識系統(tǒng)中的地位與作用、優(yōu)勢與不足、用途與局限展開評判。學生表示通過實驗掌握物理變化、化學變化的概念和特征，以及兩者的本質差異，發(fā)現(xiàn)知識內容與生活的聯(lián)系密切，運用知識可以對生活中的諸多現(xiàn)象做出區(qū)分，實驗學習對自身以科學視角觀察生活有著重要作用。但是在實驗操作環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)，收集氣體時仍然存在氣體泄漏問題，應對實驗進行改進，實驗前白醋與小蘇打應處于分離狀態(tài)，待容器全部組裝完畢且經(jīng)過密閉性檢測后再將白醋與小蘇打混合，并利用合適的容器收集氣體。同時，學生提出通過實驗只能證明有氣體產(chǎn)生，判斷變化性質，無法對氣體類型或產(chǎn)生物質種類進行判斷。

第二，引導學生圍繞實驗過程主動質疑、批判與評價。有的學生提出本次實驗中白醋與小蘇打劇烈反應后產(chǎn)生大量氣泡，猜測有氣體產(chǎn)生，由于未看到顏色變化、未聞到氣味，小組成員認為產(chǎn)生的氣體是一種無色無味且透明的物質，但這并不符合科學精神，實驗反應在密閉容器內進行，即使氣體存在味道也聞不到，因此，通過實驗不可以判斷氣體的味道。教師將學生提到的情況作為典型，組織全班交流，引導學生總結在科學實驗中要尊重實驗事實，實驗現(xiàn)象和實驗結論為對應關系，推動學生形成科學態(tài)度。

科學實驗是重事實、重實踐的學科，無時無刻不向學生傳遞著辯證、客觀看待問題的精神。而這一精神也應引申到學習上，使學生既要認識知識的正面價值，也要警惕知識產(chǎn)生的束縛；既要積極主動內化知識，也要保持客觀態(tài)度，認識到思維方法、知識技能的工具性，保持合適的距離；既要積極主動學習，也要對學習過程有批判反思的態(tài)度，從而使學生在科學實驗中經(jīng)歷價值與評判，真正成為知識的主人，支持深度學習目標的實現(xiàn)。

五、結語

綜上所述，支持學生深度學習、讓學生學會學習，是科學實驗教學的初衷，但這里的學會學習不僅是掌握學習方法，還是使學生擁有獨立完成科學實驗、探究實驗過程的能力，對知識的認識超越符號、單一的知識點，以及能夠從實驗中深化對科學的認識，形成正確的態(tài)度與價值觀，指向全面培養(yǎng)人、發(fā)展人。因此，要從深度學習的整體考慮，明確其發(fā)生前提，支持深度學習發(fā)生，保障學生主動參與學習、積極體驗、深入思考、聯(lián)系建構、遷移創(chuàng)造，自覺發(fā)展學科素養(yǎng)。