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科学教研:2.从“知道”到“理解”:小学科学需要怎样的深度学习?
科学教研:2.从“知道”到“理解”:小学科学需要怎样的深度学习? 您好！可以点击“科学人间”先关注。 亲爱的朋友们好！公众号目前有四个栏目：科学教研、民生观察、行业科普、周日读书，请各取所需，谢谢关注！ 
上周我们谈到，很多小学的科学课程中有很多实践活动，并且学生的答案也经常是对的， 但是学习过程往往只停留在“记住结果”的水平上。 比如说，学生们都知道“水会蒸发”，但却不能说出为什么放在通风的地方的衣服会很快变干； 他们也知道“植物要靠太阳光生长”，但是说不出同一棵植物向着阳光一面长势更好的原因是什么。 这就表示学生虽然知道了但是并没有真正的去理解。 《义务教育科学课程标准（2022年版2025年修订）》把“科学观念”定义为，在掌握科学的概念、法则和原理之后所形成的一种关于自然界的整体的认识， 并且认为科学观念、科学思维、探究实践以及态度责任是本门学科所需要培养学生的核心素养。 也就是说《义务教育科学课程标准》所倡导的教学方式，并不在于使学生死记硬背一些结论， 而是在于使这些结论扎根于学生的理解和认知之中：科学观念建立在理解的基础之上，而科学思维、探究实践和态度责任也都需要在这个基础上生根发芽。 小学科学要想进行深度学习的话，那么就需要分清楚什么是“知道”，什么是“理解”。 深度学习不是要把知识点讲得更加抽象一些，也不需要小学生提前接触高中阶段的知识点， 在此过程中使学生由原来的被动接受知识的状态转变为主动去探究真理的过程，并且能够运用所学知识来解决实际问题。 “知道”的意思是结果，即学生会说某个词语、记忆一个概念或者选择正确的选项。 “理解”的意义就是过程，即学生可以说明其中的道理，在何种条件下适用，并且可以把学到的知识运用到新情境中去。 比如学习“影子”的知识。如果学生只知道“光被遮住就形成了影子”，这就算是知道了；而能够解释出“为什么正午时分影子较短，傍晚时分影子较长”， 并且可以推测出“当光线角度发生变化的时候，影子又会发生什么样的变化呢？” 而且还可以用同样的道理去分析皮影戏、树木阴影以及路灯下形成的影子的情况的学生才算是真正的掌握了这部分内容。 例如对于溶解的学习，在于知道“盐可以溶于水”和能够比较出盐、沙子、食用油在水中所呈现出的不同现象，并且可以解释出“溶解并不是消逝了， 而是变成了一种肉眼无法看到的小颗粒”，还可以根据这些知识推断出如何使糖溶解得更快。 这样的区别并非新鲜事物，在上世纪七十年代的时候，瑞典学者马顿(Ference Marton)和萨乔(Roger Säljö)就做过类似的实验， 并且把学习分成浅层次的学习和深层次的学习。 到了九十年代中期，美国教育家威金斯(Grant Wiggins)与麦克泰格(Jay McTighe)在其著作在《追求理解的教学设计》中， 进一步把“理解”分解为解释、阐明、应用、洞察、神入、自知六个侧面。 对于小学科学课来说，最直接有效的提示就是：一个真正理解了的学生应该能够解释现象、可以迁移应用、还可以反过头来反思自己之前的认识并加以调整。 把这两种倾向落实到具体的课堂教学中去，区别就十分明显了： 
但是深度学习并不要求放弃对概念、术语以及事实的记忆。如果没有了解释、比较、运用和反思的过程， 在知识体系中就会出现很多孤零零的知识点：刚开始能够背下来的东西一段时间过后就会忘记掉； 题目稍微变换一下形式，学生也就无处下手了。记住只是理解的第一步，并不是学习的目的。 有的老师一听“深度学习”，就怕：小孩子能“深”学吗？是不是太难了呢？ 这是人们对深度学习最大的误解，在此之前我们要弄清楚一点，“深度学习”这个词属于教育学领域里的一个概念， 并不等同于人工智能界所说的“深度学习”。郭华教授把深度学习定义为：“学生在教师引领下，围绕具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程”， 他还将该种学习方式的特点总结为五点即联想和结构化、动手做和亲身经历、本体论上的领悟和形式上的变化、举一反三的应用能力以及价值判断和自我反省的能力。那么我们再用小学生所熟悉的语言来表达的话就是： 联想的方式以及结构：新的知识应该同学生的已有经验相联系，零散的事实应当整合成一个有条理的整体。 实践活动和体验：学生应该自己动手、动脑，在真实的活动中去感受，而不能只是看着老师演示、听着老师讲解。 本质和它的各种表现形式都应该是学生能够从中看到其真实面貌的一种能力，在不同的情景中出现相同的材料或者问题，结论仍然是一样的。 迁移和运用：学到的东西可以搬到生活中去，用以说明新的现象或者解决新的问题； 价值和评价：学生应该反躬自问自己是怎样学到知识、错在哪里以及怎样改正。 所以小学阶段的学习，并不是要达到对知识的理解程度，而是要在思维上进行深入地参与。 不需要让孩子说出复杂的公式的含义来，在真实的场景里多提出几个问题：这是为什么？ 我是根据什么得出这样的结论的？有什么依据呢？假如换一种情况会发生什么样的变化？这个观点还可以用来解释其他的现象吗？ 一年级的学生去观察蜗牛，并不需要了解蜗牛的各种分类知识，但是他们能够学会怎样有条不紊地进行观察、 怎样分辨出事实与猜想的不同之处、怎样把看到的东西用文字或者图画的形式准确无误地记载下来等等。 虽然这些技能看上去都很基础，但是却为培养孩子的科学思维打下了良好的开端。 另外还要避免三种常见的错误：第一种就是把深度学习当作多学一点、很难学的东西，在初中内容的基础上再往小学里放一些东西，这样就变成了用难度来代替深度； 第二种把深度学习理解为活动很热闹的样子，做了很多实验、开了好多讨论会，但是学生们只是在那里听别人说话， 并没有自己的思考和探索；第三种认为深度学习就是老师的深度工作，老师做得很精致、很有层次感地讲课， 但是学生们一直都在旁边观看而不参与其中。真正的深度学习应该由学生来做主，老师的主要职责是在合适的时机提出问题或者创建一个思维框架。 因此，在小学科学课程中进行深度学习就是将浅层次的知识点植入到学生的经验之中，并且让它们扎根、联结、成长，而不能简单地堆积起越来越多的知识。 一堂带有深层数学味道的科学课一般具有以下四种特征。 第一种情况是让学生自己去发现规律、总结结论，并且能够用自己的语言来表述自己的观点， 在此过程中要不断引导学生进行反思和质疑：“你是怎么想出来的？”“你有什么理由证明你的观点？”除此之外还有什么其他的可能性呢？ 第二个方面就是学生不只进行实验操作，还要建立起一种联系。做完实验之后，并不是马上就可以收场了， 在课堂上学生们会对比各个小组的数据差异，并且分析出其中的原因是什么？通过这些数据又可以得出什么样的结论呢？ 第三点是学生不是学到一课的知识就可以迁移到其他的方面去使用了，在学习过“水的蒸发”之后， 可以用来解释晒粮食、吹风、晾衣服的原因；学习了“声音的产生”的知识之后，就能知道为什么按住正在发声的鼓面时，声音就会消失。 第四，学生不单是接受结论，而是根据事实来改变自己的看法。深度学习使学生们可以先错误地思考问题，在有充分的事实依据之后再纠正自己原来的观念。 例如一个学生开始时认为，“重的东西必定会往下沉”，经过了实验之后才知道， 除了重量之外还有形状、材质以及排开的液体体积等因素都会影响到物体在水中的沉浮情况，因此他就改变了对这个问题的看法。 拿六年级上册《生物的需求与生存环境》这个单元来说，在这样的课堂教学中，“理解取向”的特点就会表现得更清楚一些。 比如在教《植物的生长需求》这节课的时候，并不是让学生死记硬背出“植物生长需要阳光、水分、空气”这么一条条知识， 而是要问出：“你怎么知道这些呢？” 然后学生们就会去进行控制变量实验了——三盆同样的绿豆芽，每次只改变其中的一个因素来进行一个星期左右的时间内的对比观察记录株高以及叶子的状态变化情况， 并用自己的数据来验证所得到的结果。此时的学生对“三个条件”的认识就不仅仅停留在表面上的层面之上， 而是在此基础上又深入到科学研究方法的本质层面来理解问题了——即明白为什么不能同时改变多个因素的原因所在， 并且还可以纠正掉之前形成的错误观念：认为植物是通过从土壤中吸取营养物质长大的这个想法。 同一单元之后的学习内容也逐渐深入下去：学生用箭头来表示“谁吃谁”，从而构建起食物链和食物网模型， 并推演出一个生物种群数量发生变化所带来的系列后果；他们自己动手做一个生态瓶，并进行长时间的观察， 在“小鱼为什么死了”的实际问题中体会到生物与其生存环境的关系是密不可分的； 通过研究“南极动物体内发现有农药残留”的现象来认识有毒物质是如何沿着食物链不断积累的，并且使学生们对环境保护的认识由感性上升到理性层面。 建模、推理、论证、反思……这些科学思维方法已经融入到了知识学习当中去，这就是课程标准提倡的做法—— 围绕主要的概念来进行教学设计，让孩子们通过实践获得能够迁移应用的知识。 可以从四个方面的小变化开始。 第一，把问题由“是什么”变为“为什么”。比如不问“叶子是由哪些部分组成的”，而问“什么样的原因使有的叶子宽、有的叶子窄”。这样可以给学生更多的思考余地。 第二步就是让实验由“按部就班地进行”转变为“带着疑问去开展”，即在实验之前让学生自己去猜想可能出现的结果， 在实验的过程中要引导他们去观察并做好相关的记录，在最后一步中要问出结论所代表的意义是什么。 第三种方式就是把问题改成“你认为怎么样”，而不仅仅是去评判这个答案是对还是错？学生除了需要知道正确答案之外还要学会如何用语言来表述自己的观点， 并且要学会如何去比较以及阐述自己的观点。能够清晰地给出理由的学生要比仅仅写出正确答案的学生更加接近于真正的科学研究的过程。 第四、把知识由一个个孤立的点变成一条条相互联接的线。学习完某一内容之后，让学生思考一下：该现象又出现在什么地方？ 此想法又能解决什么问题？这样一来，所学的知识就不会仅仅局限于书本之中了。 也可以采用威金斯、麦克泰格所提倡的“逆向设计”的方法来改进备课的过程：首先考虑的是学生们最后应该掌握的知识是什么， 并且确定一些重要的大概念而不仅仅是这次课程需要完成的任务；其次，在活动中加入能够证明学生已经掌握这些知识的表现形式； 最后根据上面两个方面来设计课堂教学内容。 仍然以《植物的生长需求》为例，老师可以把“解释室内绿植长期不见光为什么会长黄”， 或者给家里的绿植开出一张养护处方这样的表现性任务作为评价证据，在此基础上再来设计控制变量的实验和讨论。 这样一来，课堂上的每一个环节都围绕着对知识的理解来进行，并且老师的评判标准也不再是学生是否完成了实验， 而是看他们能不能用所学的知识去解释问题，在新的情境下又如何应用呢？ 小学科学课程最大的价值不只在于使学生掌握一些科学概念，在于使他们学会用一种方法去认识这个世界——面对一个问题时会去探究它； 对于不同的观点持怀疑态度，并且寻找相关的资料来证明自己的看法；当遇到新的事物的时候会自己去想象出一个合理的解释。 “知道”只解决了做题的问题，“理解”才会使学生走进一门学科中去。 深度学习并不高深莫测，在一次提问之后、一个实验失败后的一番探讨之中、一次学生说出“老师，我原来想错了”的瞬间里。 当我们不再只问“学生记住了没有”，而是开始问“学生理解了没有”，科学课就会从知识的搬运，变成思维的生长。 那我们该如何设计教学活动呢？ 欢迎大家下次再来，咱们聊“先想清楚学生要学会什么，再设计活动”， 再见！ 推荐阅读 科学教研：1.我们的小学科学课，还在只教“记住”吗？ 科学教研：追求生命化的课堂教学 科学教研：从“做中学”到“学以致用”！我们可以这样推进中小学科技教育 教学论文：从 “知识传递” 到 “理解生成”：小学科学逆向设计教学的理论逻辑与实践路径 (温馨提示:点下面小红心才是最大的支持，欢迎转发分享!欢迎留言讨论！) 参考文献 [1] 中华人民共和国教育部. 义务教育科学课程标准（2022年版2025年修订）[S]. 2025. [2] 格兰特·威金斯, 杰伊·麦克泰格. 追求理解的教学设计（第二版）[M]. 闫寒冰, 宋雪莲, 赖平, 译. 上海: 华东师范大学出版社, 2017. [3] 郭华. 深度学习及其意义[J]. 课程·教材·教法, 2016, 36(11): 25-32. [4] 刘月霞, 郭华. 深度学习：走向核心素养（理论普及读本）[M]. 北京: 教育科学出版社, 2018. [5] 何玲, 黎加厚. 促进学生深度学习[J]. 计算机教与学, 2005(5): 29-30. [6] 安富海. 促进深度学习的课堂教学策略研究[J]. 课程·教材·教法, 2014, 34(11): 57-62. [7] Marton F, Säljö R. On qualitative differences in learning: I—Outcome and process[J]. British Journal of Educational Psychology, 1976, 46(1): 4-11. 图片AI合成，逻辑AI辅助，观点原创。
一、“知道”和“理解”，隔着一条什么河？
表1 知道和知道的理解的区别
