童海云：让学生成为学习者3(终稿).doc

探索儿童的科学之九让儿童成为真正的学习者对昼夜交替现象的设计与思考童海云在前一篇文章中，我们调查了五、六年级学生对昼夜交替现象的原有认知。由于学生的原有认知受到经验、情境、知觉特点、思维水平等诸多要素的影响，所以他们对昼夜交替现象的解释有多种观点，学生个体和群体的认知都包含着多种水平的混合。众所周知，学生的已有认知是我们教学的起点，我们又将如何在这样的起点上来设计我们的教学呢？有多少个设计者，就有多少种教学设计。教学设计受到多种因素的影响，包括课程目标、教学目的、学习材料、学习时间、知识结构、已有认知、评价指标、教学实践、教师信念等都是影响教学设计的因素，所以，不会存在唯一一种最佳或完美的教学设计。我们要做的就是从若干因素中梳理出设计脉络，并在实践中反复修正，方能形成一个较为合理的教学设计。设计的思路会有许多视角，本文从教学实践、认知科学和教学信念三个视角来谈谈昼夜交替现象这节课的设计与思考。一、教学实践的视角教师是学习者，在设计教学中比较喜欢参考他人的教学设计和教学实施过程，兼容并蓄，取长补短，这也是教学观摩活动深受教师喜爱的原因之一。“昼夜交替”是一个传统的教学主题，无论在原先的自然教材，还是现在众多版本的科学教材中，都是一个重要的学习内容。在网络上，我们可以搜索到长达20年跨度的一些教学案例。以下三个案例就是不同时期较为典型的代表。早期案例：昼夜现象告诉我们什么主要教学目标主要教学过程主要特点1.知道昼夜现象是地球自转引起的；2.日月星辰的东升西落是地球自转的相对运动引起的；3.培养儿童逻辑思维能力。1.用学生模拟相对运动，推知一种视觉现象（比如三个学生在一个学生面前交替转动）的可能原因。2.让学生说出昼夜现象的可能解释。3.列举生活中相对运动的例子。4.找到昼夜形成的原因地球自转。5.根据昼夜现象找出自转的特点。1.教师主导下的逻辑推理。2.通过对具体事物的分析和实验，揭示相对运动的概念。3.容量大，涉及昼夜成因、自转特点、相对运动等知识内容。中期案例：主要教学目标主要教学过程主要特点1.围绕昼夜现象的成因开展推测，模拟实验，寻找资料等探究活动，最终形成正确的解释。2.人类对昼夜解释的科学史。1.讨论知道昼夜和太阳的照射有关。2.测引起昼夜交替的原因。3.模拟实验发现昼夜交替的成因。4.数据进一步确定昼夜交替是因为地球自转形成的。5.了解人类对昼夜解释的科学史。1.让学生经历一个完整的探究过程。2.对昼夜的多个成因展开分析。3.科学史进入课堂。近期案例：主要教学目标主要教学过程主要特点1.知道昼夜交替现象有多种可能的解释。2.初步理解昼夜交替现象与地球和太阳的相对圆周运动有关。3.培养学生积极提出假说，并且进行验证并修正自己的解释。1.引导学生开展讨论，提出昼夜现象的假说。2.推理并排列出昼夜现象更多可能的成因。3.用模拟实验检测其中可能的成因。4.汇报交流实验情况，理解昼夜交替现象与地球和太阳的相对圆周运动有关。1.鼓励对昼夜现象进行开放性解释。2.强调推理。（注：案例资料来自网络，为方便对比阅读进行了简化处理。）以上三个案例在实施中各有精彩之处，但也有许多的不同。主要的不同之处在于：1.教学实施的重心不同。有的重点强调儿童逻辑推理能力的培养，有的强调完整探究并最终解决问题，有的强调开放性解释和模拟检测。2.知识的容量不同。有的一节课几乎将地球自转的所有知识都涉及到了，包括自转、公转、自转周期等，有的放入了地心说和日心说的科学史，有的只让学生进行初步的解释。3.教学活动的推进方式不同。有的几乎全是教师用问题对话知识小结的方式来推动整节课许多小活动的开展；有的是用问题半开放式探究补充资料知识小结的方式来推动教学；有的是用问题对话分析检测再分析的方式来推动教学。这几种方式的教学驱动也不同，有的是教师强式主导，有的是大问题主导，有的是认知主导。这些不同之处，我们很难简单地用对错或优劣来评价，相反，我们更应该剖析的是产生这些不同的根源。在教学实践中有两个蛊惑人心的观点深深影响着教师的教学设计和实施。第一个观点是“高效”。“高效”的概念至今在专业人士中尚未定论，但在很大程度上却影响并产生了一个教师层面的通俗认知在越短的时间内学到越多的知识就越高效。技能或方法或价值观一类的目标习得实在是太消耗时间了，同时又不知如何评估，所以这些目标很少出现在高效的视野中。在教学实施中只要有一部分聪明的学生能配合说出相关问题的答案，教师往往就认为所有学生有效地学会了或理解了所要学习的知识，于是，知识的有效习得就成了高效课堂的可视评估标准。在这三个案例中，我们可以看到，知识的容量或难度是不同的，也可以看出“高效”对课堂教学设计的影响。第二个观点是“创新”。在这三个案例中，“创新”表现为：用一个原型启发，提出一系列问题来培养儿童的逻辑推理能力；引入大量的资料，让学生通过排除法来否定不合理的假说；让学生对太阳和地球运动的方式进行排列组合，最终得出十几种可能的假说。在现实教学实践中，包括一些大型的公开研讨课中，我们往往可以看到，教师为了追求所谓的教学亮点或教学创新，会在教学设计上忽视学生的主动学习而变为教师个人的才艺展示；忽视儿童的认知规律而将教学活动分裂为若干碎片，以便教师展示其机智；不观察儿童的学习行为，不倾听儿童的话语，而强势执行既定的方案，为营造教学气氛激发学生兴趣等原因而牵强附会地增加一些滑稽的情境。总之，在所谓的创新中迷失方向，变得骄情。也正因为如此，有时我们很难从众多的案例中分析出教学设计的灵魂所在，反而会被一些所谓的亮点吸引而失去了基本的判断，因为案例的不同侧重点而无法做出价值判断，或是因为注意教师的言行而对学生的学习失却了洞察。实践未必出真知。要想走出实践细节堆砌的迷宫，我们需要借助更多的视角。二、学习科学的视角学习是如何发生的？如何学习才更有效？学什么更重要？哪些因素影响学习？这一系列问题就是学习科学所要研究和加以回答的。只有理解了人类学习的认知过程和社会化过程，只有解析了影响学习的环境因素和其它因素，我们才有可能产生最有效的学习，才会让教学促进学生更有效的深入学习。自从桑代克的第一个学习理论提出之后，近100年的时间里，心理学家对学习进行探索的脚步一直没有停止。其中斯金纳、华生、布鲁纳、奥苏伯尔、加涅、皮亚杰、维果斯基、西格勒、弗拉维尔等一大批认知心理学家的大量创造性的工作，使学习理论的研究开创了人类学习研究的新纪元。到上世纪90年代，学习科学家对学习的几个基本事实达成了共识，这些共识是：更深刻理解概念的重要性。只有学习者知道何种情形运用何种知识，并能在新的情况中对原有知识作出适当修正，陈述性知识和程序性知识才是有用的。当学生对概念获得更深层次的理解时，他们就会以一种更加实用而且深刻的方式来学习知识，并将所学知识迁移至真实情境。注重教，也注重学。只有积极参与到自己的学习中来，学生才能深刻理解概念。新的学习科学关注教学技巧，也关注学生的学习过程。创设学习环境。学习科学研究确定了学习环境的主要特征，并且这些学习环境有助于学生深刻理解概念。建立在学习者已有知识上的重要性。对于儿童来说，学习的最佳方法是在建基于原有知识基础的环境中学习；如果教学没有包含学生的已有知识，那么学生学到的知识仅够通过考试，而在课堂之外，持有的依然是迷思概念。反思的重要性。学生尝试对自己正在发展的知识进行表达的时候，可以学得更好。表达的方式包括对话，撰写论文、报告，或是创建其他制品。上述共识清晰地表达了学习什么最重要理解概念；如何增进理解积极参与学习的过程。在已有知识上进行建构和反思，学生的理解会更深、更为概括。无疑，我们的教学就应该促进学生的深层学习。因此教学对学生的要求就变成了：在新旧知识、概念和经验间建立联系；应将知识归纳到相关的概念体系中，并寻找模式和基本原理；主动地评价、对话、反思，将想法与结论相关联，进行社会性对话，以产生知识并评价论证的逻辑性，反思学习过程以促进理解。相应的，教师要支持学生更有效的学习，就应该做到：从具体知识开始进行抽象知识的建构；提供有效的脚手架，提供帮助学习者自行解决问题的提示与线索；促进外化和表达，在学习过程中进行知识可视化的社会交互；提供元认知的机会，让学生对学习过程和知识的形成过程进行反思等等。从学习科学的视角，我们就逐渐清晰了这节课的目标：让学生理解昼夜现象的不同解释模型地球和太阳的相对圆周运动形成了昼夜交替。理解这一基本原理具有三个重要作用：1.理解一组推理原则。学生理解了这个基本原理，就明白了无论“天旋”还是“地转”还是“既天旋又地转”都能通过推理解释昼夜现象。学生会对所有看似冲突的假说有了一种居高览众的概括和理解力。同时，这一推理原则也将在以后的学习中发挥作用，为学生理解相对运动，理解不同地区迎来黎明的时间先后，解释北极星不动的秘密等都打下了理论基础。从教学实践的角度而言，这就是培养儿童的推理能力。这样来看，花大力气让学生进行假说的排列组合就没有太多的必要，而应当将重心放在对已有假说的概括理解上。2.便于理解一种组织证据的方法。在日常教学中，学生对证据往往有一些偏面的理解。比如：证据只能是可见的事实；证据只能是唯一的事实；证据只能是出现过的概率最大的事实等。同时，学生更缺乏组织证据的方法，包括选择什么样的证据证实自己的观点，选择什么样的证据来反证，如何选择组织冲突性的事实反驳不同的观点等。在本课中，学生理解了相对圆周运动形成了昼夜，学生就会在选择模拟实验的结果时，更关注球体间的运动情况，就会对所有模拟实验的结果进行甄别和筛选。学生就一定会将原有认知中非因果关系的部分解释排除掉，比如月球的转动。学生也会对原有认知中认为“地球公转会形成昼夜现象”的观点小心推敲，因为如果地球只有公转而不自转是不会发生昼夜交替现象的。3.便于理解理论是一组试探性的模型。模型是与真实事实、单一事件或一类事件对应的而且具有解释力的试探性体系或结构。模型可以是一些简单的图画、表格等，也可以是高度概括化的公式、原理。理论可以具有试探性或暂时性，是可以随事实的发现而发展的。相对圆周运动可以从原理上解释昼夜，且可以产生许多合理的推理模型。在教学中，学生会对相对圆周运动有形象化的认识。但这些模型是可以随着学习的深入在以后的课程中加以改进的。总之，将教学目标聚焦于这一原理的建构和理解，学生不仅可以理解昼夜现象的多种假说及其在科学史上的贡献，而且会体会到科学不只是寻求事实（如地球如何在转），同时是寻求更精确的方法和原理对自然现象加以更科学解释的活动；也会体会到科学实践能利用逻辑推理将证据与自我的原有认知联系起来，并对经验进行组织、发展、批判和论证，最终形成理论。在这样的目标下，我们就也有了教学的基本活动：假说建立自己的解释模型。分享比较和反思自己的解释模型。模拟实验建立模型的检测机制，寻找可能的证据。论证通过自我内部论证修正和提升自己的解释，通过公共论证寻找基本原理。三、教学信念的视角学习科学的视角有助于我们厘清什么样的学科知识相对更为重要，什么样的学习方式相对更为科学，什么样的支持对儿童而言更为有效。但即便如此，在教学中始终有三组悖论影响着我们对科学教学的终极思考。第一组：科学教学的目标在于最完美地发展每一个儿童个体在科学方面的潜能，让他们充满自信、激情地发展被其认可的各种知识、技能等工具。而另一面，教学的社会功能是强制性的，希望将一组被社会认可的知识、技能、文化等标准复制在儿童个体身上。简而言之，发展目标上存在着个人的自我潜能的实现和社会文化标准的强制实现之间的悖论。第二组：学习是发生在头脑中。每个学生都有自己个性化的智能和动机，所以教学只需要顺应学生个体的天赋，学生就可以自主发展。而另一方面，一个学生能够学得有多好，取决于教师对学生所提供的多少有利于改造其思维的“知能工具”而定。这就是学习方式上的适应天赋和工具改造之间的悖论。第三组：知识的特殊主义和普通主义之间的悖论。一方面，儿童在学习中主动建构属于个体的科学知识，因此儿童所学得到的知识会带着个人特殊的认知色彩；另一方面，科学知识是被实践检测过的或公共普遍认可的，它应当排除个体色彩。这三组悖论，简单的逻辑回答等同于教学实践中的漠然置之。我们有多少种教学观、学习观、学生观和知识观，就有多少种可能的答案，这些观念的总和转化为教学的内驱力、执行力便构成了每个人的教学信念。对儿童心灵的理解是教学信念的核心，只有秉持谦恭、积极、尊重、激发的态度，才有可能让我们与儿童的心灵真正接触，从而根本性地改变我们的教学方式、支持策略和细节表达。我们到底秉持什么样的信念来理解儿童呢？又如何将它转化为教学中的策略和执行力呢？1.儿童是科学家。科学家最显著的行为特征就是开展科学研究。教学中，我们不能仅仅将儿童是科学家当成隐喻，而是要将开展科学实践的行事权还给他们。让他们主动基于经验开展结构化的科学探究活动，强调通过探究来形成解释、增进理解力和各项过程技能。行事权的归还不等于放弃了教师的指导，教师指导更应该是隐性的、策略化的和智慧的，比如用结构化的教学材料来维持探究方向，提供思维工具来组织儿童思考，用相互评价来实现激励等。只有在享有行事权的探究中，学生才有可能完成自我潜能的实现，也有可能完成知识、技能和社会文化标准的诠释。在本课的教学设计中，学生的原有认知的不同恰好就是学生探究的起点，就应激励学生去自行检测这些假说能否真正解释昼夜，而不要着急地动用数据或资料去排除儿童探究的可能性，也不要先让儿童为辩护自己的观点与他人争执一番，而应当是让儿童在模拟检测中去联系证据，然后再联系其他同学的观点来不断发展自己的观点。2.儿童是思想者。思想者，拥有思考和交流思想的权利。学生是思考和交流的主体，把思考还给学生，让学生会思考；把交流还给学生，让学生学会交流。我们的教学传统对于思想传递时所需的交互主体性，几乎不曾给过认真的对待，想当然地认为教师应当是个全知全能的教师，明明白白地把学生所不知不能的知识告诉或展示给他们。我们有时也把思考的权利还给学生，譬如使用“提问策略”，但同时又用“问题串”来围堵学生的思考。我们应该让学生有更多自由的思考，让学生之间有更多的交流，这样，不论学生的天赋秉性是什么，他们才有可能在被维果斯基称作为“最近发展区”的领域内获得发展，从而产生超过天赋秉性的思考。这也是解决第二组悖论的重要方式。在本课教学中，认知的冲突会有多个方面，比如不同个体的原有认知的冲突，模拟检测的结果与自己观点的冲突，多个模拟结果之间的冲突。这一切不仅提供了思考的空间，也为学生提供了交互的机会。让他们多交流，才会让学习超越个体认知。只有这样，学生才会真正明白，对于昼夜交替现象，可以有多种符合逻辑的解释。3.儿童是知识经营者。知识的经营就是内联外引，将外在之物内化于心，内在之思外化于物。思考总会产生作品，作品就是知识。有学生个体的知识，也有学习集体的知识，也有公共的知识。只有把学生个人从事科学研究的亲身体验与其接受的大量间接的科学知识相结合，学生才能理解科学知识和科学。而教学中，教师担心学生个体的知识会影响正确的科学知识的习得，所以经常动用自己的权力用“对或错”来评论学生的认知，用所谓的科学知识武断地排挤学生个体知识。要解决这一问题，解决第三组悖论，最重要的是要重视知识的外化表达并产生可视作品把学生的观点记录下来，尤其是学生