張芯蕊

摘 要：聯(lián)結原是心理學的專業(yè)術語，但是在教育學中也有廣泛應用。深度學習雖然最先被計算機領域搶注，但是在教育領域的研究由來已久。聯(lián)結和深度學習都是近年來教育界的熱門詞匯。根據(jù)對深度學習的文獻梳理和內涵理解，對深度學習的特征進行了概括，并且嘗試在小學科學教學中創(chuàng)設聯(lián)結，通過四種聯(lián)結途徑，促使兒童的深度學習真正發(fā)生。

關鍵詞：聯(lián)結;深度學習;小學科學

一、關于“聯(lián)結”和“深度學習”的研究概況

1.聯(lián)結：從心理學到教育學

聯(lián)結，原是心理學中的概念，是神經元的功能。神經元之間是通過突觸相聯(lián)系的，并通過突觸傳遞信號。西班牙神經科學家卡加爾提出了神經元聯(lián)結理論，認為人類可以通過心理和技能訓練促進神經元之間的聯(lián)結性發(fā)展。現(xiàn)代教育心理學之父桑代克把作為心理學范疇的“聯(lián)結”遷移到教育學范疇，將學習定義為刺激與反應之間的聯(lián)結（S-R）[1]。筆者以“聯(lián)結、教學”為篇名在中國知網(wǎng)檢索，共搜到77篇中文文獻。其中，研究聯(lián)結與英語教學的有19篇，研究聯(lián)結與數(shù)學、聯(lián)結與語文的各有16篇，其他學科10篇。各科教師對聯(lián)結在教學中的應用大相徑庭。為了激發(fā)神經元之間更多的聯(lián)結，高濤（2018）建議外語教學應采用多種方法使學習與記憶聯(lián)結起來[2]。劉海玲（2018）提出，數(shù)學教學應使學生知法、明理，聯(lián)結表象與本質[3]。不少教師都在積極探索聯(lián)結與教學的關系，試圖通過加強聯(lián)結以促進學習。遺憾的是，筆者尚未找到關于聯(lián)結與小學科學的中文文獻。

2.深度學習：源起兩大領域

深度學習的概念分為計算機領域和教育學領域。在計算機領域，深度學習是機器學習的一種，是對人腦神經網(wǎng)絡的模擬，是發(fā)展人工智能的基礎。深度學習已經在語音、圖像識別、自然語言處理等方面取得顯著成果。在教育學領域，中外學者對“深度學習”進行了廣泛研究，提出了各種定義。其中，最具代表性的內涵界定是由黎加厚教授（2005）提出的：深度學習是指在理解的基礎上，學習者能夠批判地學習新思想和事實，并將它們融入原有的認知結構中，能夠在眾多思想間進行聯(lián)系，并能夠將已有知識遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學習[4]。深度學習區(qū)別于淺層學習，淺層學習（如死記硬背）只能帶來短時記憶。當深度學習真正發(fā)生時，學生不僅能在大腦中長久地保持一些知識，還能在生活中應用這些知識。當下，教育界掀起了研究深度學習策略的浪潮。祝章強（2019）主張以高階思維貫徹課堂始終，以發(fā)展元認知促進深度反思[5]。解麗麗（2019）通過組織學生開展自主學習、合作學習來促進深度學習[6]。廣大教師對深度學習的探索，體現(xiàn)了教育者對理想教育的追求。

二、創(chuàng)設聯(lián)結，讓兒童的深度學習真正發(fā)生

許多學者都在概括深度學習的特征，盡管表述不同，但是都離不開一些核心詞匯：批判理解、反思、信息整合、問題解決等。根據(jù)對深度學習的文獻梳理和內涵理解，筆者也形成了自己的認識，認為深度學習具有以下四個特征：注重知識學習的批判理解，基于真實情境的問題解決，強調學習內容的有機整合，重視情感和行為的高投入。筆者嘗試在小學科學教學中創(chuàng)設聯(lián)結，通過四種聯(lián)結途徑，促使兒童的深度學習真正發(fā)生。

1.聯(lián)結“新”與“舊”，觸發(fā)批判理解

一個人的感官每天都在接收海量信息，這些刺激信號會形成或深或淺的記憶，儲存在大腦的某處。學生對新概念的學習正是基于如此龐雜而又零碎的過往經驗之上。因此，教師必須有針對性地喚醒學生的相關記憶，建立原有經驗與新概念之間的有機聯(lián)系，從而促使學生反思，幫助他們越過最近發(fā)展區(qū)，達到下一認知階段水平。

例如，在研究物體的沉浮時，筆者給出了回形針、完整的蘋果、花生米等材料，讓學生預測它們在水中的沉浮情況。這個環(huán)節(jié)就是在有針對性地調動學生的經驗，使他們聯(lián)想到曾經見過的類似情形。果不其然，有學生說：“我見過樹葉漂浮在水面上，因為樹葉很輕;所以我覺得回形針也會浮，因為它也很輕?！边€有學生說：“蘋果沉甸甸的，它會沉下去?！绷硪粋€學生反駁道：“大輪船就很重，為什么能浮起來呢？”學生不停地提取記憶中的片段，相互追問、質疑，但這僅僅是停留在經驗層面的交流。如何聯(lián)結經驗與新知呢？筆者讓學生把物品放入水中試一試。當他們看到回形針沉下去，大蘋果浮起來時，便開始對經驗反思——沉浮到底與輕重有沒有關系？其實，在材質和大小相同的情況下，輕重才會影響沉浮。在接下來的探究中，筆者提供了大小相同的實心球和空心球，幫助學生認識到這一點。

上述案例中，學生的先前經驗是真實的，但是原有認知是片面的。教師通過制造經驗與實驗結果之間的矛盾，引發(fā)學生思考，從而使學生批判地理解了輕重與沉浮的關系。有時，基于豐富的先前經驗，學生的原有認知也可能是單一的、模糊的，甚至是錯誤的。教師應當努力創(chuàng)設聯(lián)結，探明學生的前概念，搭建先前經驗與科學新知的橋梁，幫助學生厘清模糊概念、豐富單一概念、糾正錯誤概念。

2.聯(lián)結“學”與“用”，面向問題解決

深度學習強調學生能在理解知識的基礎上，運用知識解決實際問題。學以致用，回應社會的需求，才能實現(xiàn)學習的價值。皮亞杰認為，孩子們總是在從事著對事物賦予意義的過程，對意義的尋求是內在動機的核心[7]。所以，教師應把學科內容與學生實際生活的世界聯(lián)系起來，創(chuàng)設多元化的、具體的情境，讓學生置身于項目中，通過思考、交流與操作，完成知識的遷移，做出決策、解決問題。

在學習蘇教版二年級上冊《透明與不透明》一課時，筆者首先給出了鐵盒、水、蒙寫紙等物品，學生很容易地辨別出透明與不透明的物體，但是“半透明”是他們前概念中的模糊點。于是教師引導學生細致地觀察、描述和比較，最終明確了什么是“半透明”。然后，教師出示自家裝修的照片，請學生為淋浴房設計一扇門。每個小組領到了淋浴房模型，以及不同顏色、不同透明度的貼紙。學生制作出各種各樣的門，并把門安裝在淋浴房模型上，打開燈，測試效果。

為什么要學習《透明與不透明》，這是學習動機的核心。如果脫離了生活，學生就找不到學習的意義，只能停留在淺層學習，保持短時記憶。因此，筆者創(chuàng)設了以解決實際問題為導向的任務情境。這個任務是半開放的，淋浴房的門既要保護隱私，又要透光。在這個原則之上，學生可以自由設計。經過前期學習，學生能夠抽取對新情境有用的知識，應用在設計與制作中。一段時間之后，當他們回憶起透明與不透明的概念時，腦中存在的不是線性的、機械的知識，而是豐富的、完整的情境，原本冷冰冰的知識已經通過有趣的活動內化為自己的知識結構。這便是深度學習的特征，學生實現(xiàn)了最佳的理解和記憶。

3.聯(lián)結“單”與“多”，促進知識整合

課堂教學不是單一學科的教學，而是以一門學科為主，其他學科輔助的教學。如學習數(shù)學應用題，得有基本的語文素養(yǎng)幫助理解題意。同理，科學教師應當重視科學與其他學科之間的聯(lián)系，因為在復雜情境中解決問題需要綜合運用各學科知識。學生在編排的浸潤中，建立不同學科之間的有機聯(lián)系，這是一種集綜合性與探究性為一體的深度學習方式[8]。

在教學《尋找合適的斜面》時，筆者引用了校園里的真實事件：食堂校工怎樣才能輕松地把飯箱推上臺階呢？學生計劃修建一個斜面?？瓷先ミ@是一個簡單機械問題，大部分學生剛開始都會選擇平緩的斜面，因為最省力。在教師的引導下，學生意識到還要考慮路程和價格。于是，各小組自己搭建斜面模型，用小車做模擬實驗，測量力的大小、斜面長度、角度，算出造價。結果發(fā)現(xiàn)，雖然坡度越小越省力，但是路程也長，造價也高。學校應綜合考慮占地空間、經濟情況和省力程度，選出最優(yōu)方案。

這是一次跨學科的學習，不僅涉及簡單機械的物理知識，還牽涉到測量長度、計算價格等數(shù)學方法，同時組裝斜面又是一個技術活。可貴的是，學生在解決真實問題的過程中將原本割裂的知識在情境中整合起來，思維由單一化變成多元化，達到了深度學習的效果。除了上述案例，科學學科還可以與多種學科聯(lián)結。如學習《不同的聲音》時，用酒杯演奏樂曲《小星星》。學習太陽系時，用VR技術豐富直觀體驗……教師應當積極創(chuàng)設學科之間的聯(lián)結，培養(yǎng)學生的學科理解力與生活理解力，使其學會用多個視角理解世界。

4.聯(lián)結“低”與“高”，激發(fā)全情投入

美國神經科學家Maclean（1978）對應腦的進化順序，提出了“三腦說”理論：人腦由R—聯(lián)合體、邊緣系統(tǒng)和新皮層三部分組成。R—聯(lián)合體（又稱爬行類腦），主要負責生存必需的動物性功能。邊緣系統(tǒng)對應哺乳類腦，擔負著情感與記憶的功能，同時維持聯(lián)合體和新皮層的平衡。新皮層是最體現(xiàn)人的高級特性的腦，具有高級認知功能，并且富有創(chuàng)造力。在“三腦說”的基礎上，美國學者L.Hart進一步研究表明，當人們面對威脅并感受到焦慮與無助時，腦的功能就會降格到更古老、更自動的R—聯(lián)合體和邊緣系統(tǒng)，L.Hart稱之為“換低檔”[9]。為了避免學生在學習過程中換低檔，腦科學家建議教師創(chuàng)設“低威脅、高挑戰(zhàn)”的學習環(huán)境[10]。低威脅使學生精神放松、思維活躍、更有自信;高挑戰(zhàn)使學生感受到積極的壓力，喚醒內在動機。

STEM經典案例《博物館之夜》里，學生的任務是為博物館設計紅外線防盜系統(tǒng)。學生利用光的反射原理，先在紙上設計縱橫交錯的光線，然后在等比例的支架上組裝紅外發(fā)射器和鏡子，真人入侵檢測防盜是否有效。這是一個典型的低威脅、高挑戰(zhàn)的情境。為博物館設計防盜系統(tǒng)，聽起來就令人興奮！雖然有難度，但是憑借學過的光學知識，并非不可能完成！同時，該情境也是低威脅的。第一，成功的系統(tǒng)沒有固定模式，學生不必為了追求唯一答案而焦慮。第二，就算防盜失敗了，也不會造成真的損失。在這樣的氛圍中，學生的內部動機和創(chuàng)新能力被激發(fā)出來，情感和行為高度投入，這也是深度學習的特征之一。

深度學習是學生學習的理想狀態(tài)，是廣大教育者孜孜以求的目標。創(chuàng)設聯(lián)結是深度學習的有效途徑，只有理解了萬事萬物都有聯(lián)系這個道理，并在教學中有意為之且順勢而為，發(fā)揮各種聯(lián)結的作用，深度學習便不再是夢想和空談。

參考文獻：

[1]桑代克.人類的學習[M].北京：北京大學出版社，2014.

[2]高濤.外語教學中學習與記憶分離的多元聯(lián)結策略[J].當代教育理論與實踐，2018（1）.

[3]劉海玲.在“聯(lián)結”中涵養(yǎng)兒童的數(shù)學靈性[J].教育視界，2018（8）.

[4]吳永軍.關于深度學習的再認識[J].課程·教材·教法，2019（2）.

[5]祝章強.農村小學數(shù)學課堂深度學習的原因及對策分析[J].中國校外教育，2019（5）.

[6]解麗麗.淺談促進初中語文深度學習的策略[J].科學大眾·科學教育，2019（3）.

[7]雷納特·N·凱恩.創(chuàng)設聯(lián)結：教學與人腦[M].上海：華東師范大學出版社，2004：84.

[8]張華.跨學科學習：真義辨析與實踐路徑[J].中小學管理，2017（11）：21-24.

[9]雷納特·N·凱恩等.創(chuàng)設聯(lián)結：教學與人腦[M].上海：華東師范大學出版社，2004：48-61.

[10]呂林海.人類學習的研究歷史、本質特征與改進努力：腦科學視角下的解析與啟示[J].全球教育展望，2013（1）.

編輯 謝尾合