1、促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)深層理解的策略我們經(jīng)常碰到一些學(xué)生，他們記住了很多知識(shí)，而且能流利地復(fù)述，但當(dāng)要求這些學(xué)生在新的情境中遷移應(yīng)用所 學(xué)知識(shí)時(shí)卻往往感到困難。如學(xué)生在校學(xué)習(xí)了很多電學(xué)知識(shí)， 當(dāng)要求他在家中安裝一盞電燈，或檢修一個(gè)簡單的電路時(shí)往 往還是感到束手無策。造成這種現(xiàn)象的主要原因是很多教師 的教學(xué)方法還是以講授灌輸為主，而學(xué)生的學(xué)習(xí)方法則還是 以背誦記憶為主。在這樣的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法下，學(xué)生由 于沒有對(duì)知識(shí)形成深層的理解，所得到的是惰性知識(shí)，無法 遷移應(yīng)用。新課程標(biāo)準(zhǔn)要求我們將關(guān)注點(diǎn)從知識(shí)記憶轉(zhuǎn)向知識(shí)的遷移應(yīng)用，為此促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)形成深層理解顯得尤為重要。理解就是將要學(xué)習(xí)的“新”知識(shí)

2、與原有知識(shí)建立聯(lián)系，也即輸入的知識(shí)被整合進(jìn)原有圖式和認(rèn)知結(jié)構(gòu)中。所謂深層理解，是指學(xué)生對(duì)所學(xué)的新內(nèi)容形成了新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，學(xué)生 可以在需要時(shí)自由靈活地提取出來構(gòu)建新知。為了靈活地遷 移運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決各種問題，學(xué)習(xí)者必須對(duì)知識(shí)形成深 層的理解，只具有一些字面的理解，只記住一些零碎的概念 名稱，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)形成深層理解，有很多種策略，本文擬就其中些策略做一探討。、親歷探究的過程學(xué)生不能遷移知識(shí)，關(guān)鍵是所得到的知識(shí)是教師“硬塞進(jìn)去的”，這些知識(shí)是惰性的，當(dāng)要應(yīng)用知識(shí)時(shí)，學(xué)生無法 找到適當(dāng)線索從長時(shí)記憶中去提取這些知識(shí)。讓學(xué)生親歷整 個(gè)探究的過程也即整個(gè)知識(shí)的形成過程，在這個(gè)過程中學(xué)

3、生 能形成很多有利于知識(shí)提取的線索，也就有利于學(xué)生對(duì)知識(shí) 形成深層理解。如在講大氣壓強(qiáng)的內(nèi)容時(shí)，首先要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到大氣壓的存在。我們往往以覆杯實(shí)驗(yàn)（圖1）等來說明大氣壓的存 在。簡單的器材和出乎意料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果確實(shí)能吸引學(xué)生們的 注意力，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。但通過這樣的實(shí)驗(yàn)真的能 讓學(xué)生理解大氣壓存在嗎？其實(shí)，通過這些試驗(yàn)，學(xué)生往往 對(duì)大氣壓的存在還是感到模糊的。硬紙片真是大氣把它壓住 的嗎？是水吸住的嗎？杯子高些，多裝些水，紙片會(huì)掉下來 嗎？學(xué)生能接受這是由于大氣壓強(qiáng)的原因，卻往往還是無法 理解大氣壓強(qiáng)的存在。接受與理解兩者之間是存在巨大差異 的。怎樣才能讓學(xué)生對(duì)大氣壓強(qiáng)的存在有一個(gè)深層的理

4、解呢？我們可促使學(xué)生進(jìn)行逆向思考：既然說是大氣讓紙片不 掉下，反過來去掉大氣壓紙片就要掉下了，也就是說，去掉大氣，紙片掉下來了，就證明紙片確實(shí)是大氣壓住的，大氣 壓確實(shí)是存在的。怎么才能去掉大氣呢 ？我們考慮到了用 鐘罩抽真空。但如圖 1 所示杯子無法放入鐘罩中抽真空，在 技術(shù)上出現(xiàn)了問題。于是又想出了用錐形瓶放在三腳架上如圖 2）來抽真空。抽掉空氣以后，紙片掉下來了。在整個(gè)探究的過程，學(xué)生始終參與其中，碰到了很多學(xué)生原有知識(shí)所不能解決的問題，造成了很多認(rèn)知上的沖突。通過師生共同努力，想出一個(gè)個(gè)辦法，最終達(dá)到了目的-抽 掉空氣， 紙片掉下來了， 證明確實(shí)是大氣壓強(qiáng)把紙片壓住的。這樣學(xué)生就達(dá)到了

5、認(rèn)知結(jié)構(gòu)的新平衡，即新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)也就 形成了。在科學(xué)課程中，有很多內(nèi)容適合于用探究學(xué)習(xí)，教 師應(yīng)創(chuàng)造機(jī)會(huì)，讓學(xué)生親歷整個(gè)探究的過程，弄清楚知識(shí)的 來龍去脈，不僅僅是接受知識(shí)，這樣學(xué)生就會(huì)對(duì)知識(shí)有一個(gè) 深層的理解。二、運(yùn)用隨機(jī)通達(dá)教學(xué)的方法斯皮羅（R. J. SpirO等人提出運(yùn)用隨機(jī)通達(dá)教學(xué)的方法，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)形成深層理解。隨機(jī)通達(dá)理論認(rèn)為對(duì)同內(nèi)容的學(xué)習(xí)要在不同的時(shí)間多次進(jìn)行，每次的情境都經(jīng)過 改組，而且目的不同，分別是著眼于問題的不同側(cè)面。例如在講解“物體間力的作用是相互的”這一概念時(shí)，我們往往用兩個(gè)滑冰運(yùn)動(dòng)員相互推手；用右手擊打你的左手 等例子來說明。通過兩個(gè)運(yùn)動(dòng)員都往后退，及兩只手

6、都感到 疼痛這些現(xiàn)象或感受，學(xué)生確實(shí)能在一定程度上認(rèn)識(shí)到力的 作用是相互的。但我們能保證學(xué)生已對(duì)這一知識(shí)有了深刻理 解嗎？在新的情境中，學(xué)生還能運(yùn)用這一知識(shí)嗎？在上面兩個(gè)例子中，有兩個(gè)人，兩只手，也就是說有兩個(gè)非常明顯的物體。為了讓學(xué)生能深層理解“物體間力的作 用是相互的”這一概念，根據(jù)隨機(jī)通達(dá)理論可以知道，我們 的學(xué)習(xí)并非是簡單的重復(fù)，而是通過改造情境，讓學(xué)生在新的情境中，再次學(xué)習(xí)應(yīng)用這一知識(shí)。我們可讓學(xué)生分析“吊 境與上面兩例最大的不同就是學(xué)生只能明顯看到一個(gè)物 體一一吊扇，另一物體一一空氣，學(xué)生不能明顯地覺察到。扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)和靜止時(shí)，對(duì)吊桿的拉力何時(shí)大？”圖 3 ）這一情在吊扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，把空氣

7、往下推動(dòng)，從而產(chǎn)生風(fēng)，同時(shí)空氣則 把吊扇往上托，從而使得吊桿所受的力小于吊扇的重力，因 此轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)吊桿受到的拉力小。通過在該新情境中的學(xué)習(xí)，使 得學(xué)生認(rèn)識(shí)到空氣也會(huì)產(chǎn)生力的作用，從而在學(xué)生的認(rèn)知結(jié) 構(gòu)中加入了空氣也能產(chǎn)生力的作用這一觀念，完善了學(xué)生的 認(rèn)知結(jié)構(gòu)，加深了對(duì)“物體間力的作用是相互的”這一概念 的理解。當(dāng)我們要求學(xué)生回答“在一密封的箱子內(nèi)的底部停有蜜蜂，天平保持平衡，當(dāng)蜜蜂飛起，在箱子的空中時(shí)，天平 是否能繼續(xù)保持平衡？” (圖 4)這一問題時(shí)， 由于有了對(duì) “物 體間力的作用是相互的”這一概念較為完善的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，學(xué) 生往往能更好地作答。三、利用同構(gòu)問題 我們常碰到這樣的情況，教師覺得

8、自己講得很清楚了，但學(xué)生還是沒聽懂，不理解。為什么會(huì)造成這樣的情況呢？ 這主要是教師和學(xué)生在語言理解上存在著一定的差異。學(xué)生 以自己原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)來理解教師所提供的信息，但由于原 有知識(shí)的不足及理解方式的不同，造成解碼不成功，無法生 成有意義的理解。我們可用同構(gòu)問題來解決這一問題，促進(jìn) 學(xué)生對(duì)知識(shí)形成深層理解。所謂“同構(gòu)”問題( problem isomorphs )是指有些問題盡管在語言表述上存在著重大差異，但在本質(zhì)結(jié)構(gòu)上卻是 致的。 “和尚上山問題”就是典型的例子。一和尚沿一狹 窄的山路向山頂攀登拜佛。山路只有 12 個(gè)人寬，沿山盤旋 而上， 直達(dá)山頂寺廟。 山路時(shí)陡時(shí)緩， 和尚走得時(shí)快時(shí)

9、慢。他從太陽出山時(shí)動(dòng)身到達(dá)山頂寺廟時(shí)太陽剛好下山。幾天后， 和尚沿原道下山。他也是太陽剛出山就動(dòng)身，一路上時(shí)行時(shí) 歇，時(shí)快時(shí)慢。當(dāng)然，下山的平均速度比上山要快。問：沿途是否存在這樣一個(gè)地點(diǎn)，無論是上山還是下山，和尚經(jīng)過這一地點(diǎn)的時(shí)間是相同的。這一問題乍一看很難下手， 然而，假如把這個(gè)問題的表述稍微改變一下，即：不是同一個(gè)和尚 在不同的日子里上山和下山，而是兩個(gè)和尚在同一天里一個(gè) 上山，一個(gè)下山，那么，當(dāng)他們同時(shí)出發(fā)時(shí)必定會(huì)在路上相 遇一一這樣問題就迎刃而解了。我們也可利用同構(gòu)問題來促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解。如相同質(zhì)量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸和氫氧化鈉混合后充分反應(yīng)， 在反應(yīng)后的溶液中加入石蕊試液將顯什

10、么顏色？這一問題 的同構(gòu)問題就是：相同質(zhì)量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸和氫氧化鈉混 合后充分反應(yīng)，反應(yīng)后鹽酸和氫氧化鈉哪個(gè)有剩余？同樣的 問題，只不過表達(dá)方式不一樣，但學(xué)習(xí)者對(duì)信息的不同表達(dá) 方式卻有著不同的反應(yīng)。類似于這樣的同構(gòu)問題在科學(xué)中是 很多的，教師應(yīng)善于利用同構(gòu)問題， 發(fā)現(xiàn)其背后“至簡至易” 的某種“原型”或本質(zhì)結(jié)構(gòu)，這樣學(xué)生就容易理解教師所提 供的信息，從而更有效地提取原有的知識(shí)內(nèi)容，使得新信息 變得有意義，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)形成深層理解。四、情境化的教學(xué)情境性認(rèn)知理論認(rèn)為知識(shí)是鮮活的實(shí)踐，學(xué)習(xí)是參與實(shí)踐的共同體。典型的教科書中所呈現(xiàn)的知識(shí)，往往只是作為事實(shí)儲(chǔ)存而未被情境化。針對(duì)這一情況而提出的情境理

11、論認(rèn) 為要讓知識(shí)在真實(shí)情境中呈現(xiàn)，即在包含知識(shí)的真實(shí)場景或 應(yīng)用中呈現(xiàn)，以便將新知識(shí)更好地同化入原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中;同時(shí)促進(jìn)學(xué)習(xí)者在實(shí)踐共同體中實(shí)現(xiàn)社會(huì)性的交互作用和 合作。真實(shí)世界所呈現(xiàn)的情境大都轉(zhuǎn)瞬即逝，難以為教學(xué)所 利用。由于條件所限，教師在課堂中很難完全再現(xiàn)真實(shí)情境， 學(xué)生對(duì)真實(shí)情境中有助于解決冋題的細(xì)節(jié)和場景也難以進(jìn) 行準(zhǔn)確的記憶和細(xì)致的思考。因此有必要?jiǎng)?chuàng)設(shè)適合科學(xué)學(xué)科 特點(diǎn)的學(xué)習(xí)情境，以幫助學(xué)生能更深層地理解科學(xué)知識(shí)。我們可利用游戲等來實(shí)現(xiàn)情境化教學(xué)。如通過游戲讓學(xué)生來理解月相的形成。以黑板處作為太陽，讓班中處于中間 位置的同學(xué)作為地球上的觀察者，另一同學(xué)則拿一個(gè)半邊染 黑的排球作為月球繞地運(yùn)轉(zhuǎn)，要求地球上的觀察者畫出所看 到的月相形狀。雖然運(yùn)用多媒體技術(shù)完全可以顯示月相變化 的情況，但將游戲和多媒體演示結(jié)合起來將會(huì)起到更有效的 作用。觀看多媒體演示，雖然直觀了，但還是以觀察思考為 主。而在游戲中學(xué)生隨著時(shí)間的變化觀察系統(tǒng)的月相變化;可隨時(shí)暫停游戲，以便讓更多的同學(xué)觀察清楚； 可親手操作、 處理一些變量，如隨時(shí)調(diào)整觀看的角度及排球黑白面的位置。當(dāng)學(xué)生沉浸于情境化的科學(xué)學(xué)習(xí)中時(shí)，他們有機(jī)會(huì)